Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Таблиц» 1.3

Критерий воэнихнонеяяя коявекцин и горизопальном для различных граничных услоннй [Ы1]

слое

Естественная конвекция в горизонтальном слое. Для горизонтального слоя критерий возникновения конвекции был рассчитан при различных граничных условиях [1.11] (табл. 1.3 и рис. 1.6). Если слой ограничен непроницаемыми изотермическими поверхностями, то теоретический критерий возникновения конвекции определяется как

Ка*>Ка* = 4я»

(1.43)

что хорошо согласуется с экспериментальныьд! данными.

Если число Рэлея не слишком велико относительно Ra*, то во всем объеме слоя существует ста&шьная сетчатая структура кшвективных потоков, каждая ячейка которой представляет собой многогранную призму с вертикальной осью (рис. 1.6). Экспериментальные данные о размерах конвективных ячеек хорошо согласуются с теоретическими результатами, полученными на основе классической линейной теории.

Иной конвективный режим реализуется, если число Ra* > 240-280 в зависимости от пр1фоды пористой среды. Этот режим, называемый режимом флуктуационной ксжвекции, характеризуется большой частотой появления и исчезновения конвективных ячеек даже при установившемся тепловом режиме. В этом случае температура в каждой точке пористой среды непрерывно изменяется. Как видно из зкспериментальных данных (рис. 1.7), среднее количество переноса тепла зависит не только

Рис. 1.6. Траехтарин установившихся поюкон и горнаонтаАном слое жидкости, вызванных тепловой конвекцией

сп2 □ СП* СП*

Рнс. 1.7. РеэуАтяты экспер! коивеющей в тор

по нссведоввивю общего тспмшеревосе, слое [1.15]:

or числа Рэлея, но и от тепловых хфактеристик фаз пористш среды. Эксперименталыше результаты можно объяснить [1.17] при помощи теоретической модели, построенной на уравнениях (1.38) и (1.39).

Естественная конвекция в наклонном слое [1.18].Жидкость, насыщающая наклонный слой ншзотермической пористой среды, всегда находится в движении. Экспериментальные работы, посвященные изучению 1фоцессов в слое, ограниченном двумя изотермическими поверхностями и расположенном наклонно под различными углами к горизонтали (в пределах от 30 до 70°), позволили выявить два конвективных режима. При отсутствии значительного градишта температуры конвектив-

ные потоки не образуют упорядочошых структур: сам процесс конвективной теплопередачи реализуется в основном на границах слоя; если спой имеет достаточную толщину, то средняя величина переноса тепла лишь незначительно отличается от ее значения, обусловленного чистой теплопроводностью. При возрастании числа Рэлея конвективнью потоки принимают форму цилиндров, ориентированных в направлении наклона.

Для рассматриваемых граничных условий критерий перехода от одного режима к другому имеет вид

Ra*cosp = 47t«. (1.44)

Здесь Р - угол наклона слоя к горизонтали.

Для данной пористой среды удалось обнтужитъ однозначную связь между Nu* и Ra* cos Р - когда Ra* cos Р > 4я .

Смешанная конвекция в горизонтальном слое [1.18]. Небольшие средние скорости течения в пласте не влияют на условия возникновения конвекции и на связь Nu* с Ra*. При 40 < Ra* < 240-280 наблюдались две различные структуры конвективных течений. Если скорость мала, то конвективные вихри имеют форму колец, ориентированных перпендикулярно к усредненному направлению течения и перемещающихся в его сторону. При больших средних скоростях течения вихри имеют ту же кольцевую форму, но ориштированы в направлении течения.

При Ra* > 240-280 в слое наблюдается нестационарное распределение температуры и возникает, как в случае естественной конвекции, флуктуационный конвективный режим.

1.5. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

НА ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОСТЕЙ, ГАЗОВ И МАТРИЦЫ

1.5.1. Вязкость

Вязкость газов. Исходя из кинетической теории идеальных газов, их динамическая вязкость ц не завишт от давления и пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры. Однако на практике вязкость увеличивается с повышением давления и, как правило, не пропорционально ко1Х1ю квадратному из значения абсолютной температуры Т, а быстрее.

Связь между Тлц можно записать в следующем виде:

л = АТ». (1.45)

Для многих газов 0,7 < п < 1.

Для метана при О < Г< 500 °С [1.17]

ц = х.зб. 1о-« Т»-" сРо .