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

ный образец 8. При помощи форвакуумного насоса через образец прокачивают воздух, объемный расход которого измеряется реометром 13. Перепад давления на образце измеряется масляным манометром 10 и ртутным манометром 11. Скорость газа в образце регулируется микрокраном 2. Давление воздуха под образцом до 10 мм рт. ст. измеряют по свечению в разрядной трубке 14 или по масляному манометру 10, а выше 10 мм рт. ст. - по ртутному манометру 12.

Для определения s по формуле (2) реометром измеряют расход Q через единицу поверхности фильтрации и перепад давления на об-

Н насосу

Рис. 4. Схема установки для определения удельной поверхности пористых тел и порошков:

1-7 - микрокраны; 8 - исследуемый образец: 9 - трубка; Ю - масляный манометр; 11 ж 12 - ртутные манометры; IS - реометр; 14 - разрядная трубка

разце Ар = р-ри где р - давление над образцом, а pi <Р2 - давление под образцом. Чтобы убедиться, что движение воздуха в пористой среде происходит в кнудсеновской области, перепад давления Ар определяют для разных значений Q при различных значениях рх и р,. В кнудсеновской области Q пропорционально Ар и не зависит от среднего давления. Величину Ах измеряют непосредственно.

Описанный прибор рассчитан на определение удельной поверхности порошкообразных пористых сред и поэтому для сцементированных образцов может быть применен при соответствующем era изменении. Вообще же схемы приборов для определения удельной поверхности, основанных на изложенном здесь принципе, могут быть самыми различными. В частности, для этих целей может быть с успехом применен любой прибор для определения проницаемости, позволяющий работать при кнудсеновской течении газа.

Согласно исследованиям Т. А. Заварицкой и О. Н. Григорова [74] при уплотнении порошка, обеспечивающем получение максимального значения удельной поверхности описанным методом, можно получить данные, совпадающие с рассчитанными по результатам дисперсионного анализа. Для указанных сопоставлений удельной поверхности Т. А. Заварицкая и О. Н. Григоров использовали узкие

фракции полистироловых шариков диаметром 10-15, 15-20 и 40- 60 мкм. В табл. 3 приводятся результаты определений удельной поверхности указанных шариков на приборе Б. В. Дерягина при упомянутых выше условиях, а также расчетным путем по результатам дисперсионного анализа под микроскопом.

Таблица 3

Удельная поверхность полистироловых шариков

Как видно из табл. 3, результаты расчетов и измерений удельной поверхности методом Б. В. Дерягина сравнительно хорошо совпадают.

Однако исследованиями Т. А. Заварицкой и О. Н. Григорова также установлено, что результаты определения удельной поверхности порошков методом Б. В. Дерягина суш,ественно зависят от их уплотнения. Учитывая это обстоятельство, указанные исследователи рекомендуют подбирать такое уплотнение исследуемого порошка, при котором удельная поверхность приобретает максимальное значение. При этом не указываются условия оптимального уплотнения, так как опытные данные свидетельствуют об отсутствии не только количественной, но и качественной связи между удельной поверхностью и степенью уплотнения. Удельная поверхность тонко дисперсных порошков существенно зависит от характера расположения частиц. Иногда образуются изолированные для кнудсенов-ского потока пустоты (имеется в виду, что кнудсеновский поток охватывает только полость открытых пустот), и основанный на этом течении метод Б. В. Дерягина может быть использован для определения открытой удельной поверхности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Теоретические исследования Козени [168], а также последующее развитие их в работах автора [98, 102, 111, 118, 147] показали, что удельная поверхность связана со многими физическими параметрами пород. Так, полная удельная поверхность сыпучих тел s и гранулометрический состав связаны следующим соотношением [168]:

&Рг V Pi Р1Р2 dt

где S - удельная поверхность, смсм; pi - плотность породы г/см; р2 - плотность скелета породы, г/см; Pi - масса породы, г:

dl - средний диаметр частиц данной фракции, см; Р,- - масса данной фракции породы, г. Так как

= 1 -т,

S =•

где т -- коэффициент полной пористости в долях единицы - см. формулу (18), то

Таким образом, зная коэффициенты пористости т, массы Pi и средние диаметры di фракций исследуемого образца породы,

можно определить его удельную поверхность s . Отношение -2 представ.тяет собой не что иное, как эффективный диаметр частиц. Выражая s через эффективный диаметр частиц э> получим

s=. (5)

Согласно исследованиям Козени удельную поверхность можно также выразить через гидравлический радиус б:

s=i. (6)

Имея в виду, что гидравлический радиус представляет собой отношение площади сечения порового канала к периметру его сечения, уде.тьную поверхность можно выразить также через средний радиус пор Гс [98, 118]

s=- (7)

Или подставляя вместо его значение [98, 111, 118, 102, 147] (см. гл. III), получим

где к - коэффициент проницаемости, см; ф - структурный коэффициент, характеризующий особенности реальной пористой среды.

Из формул (7) и (8) видно, что удельная поверхность определенным образом связана с .радиусом поровых каналов, коэффициентом проницаемости и структурным коэффициентом ф. Чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость породы, тем больше ее удельная поверхность. Если в формуле (8) выразить к в дарси, то получим

s = 70001. (9)

УкЦ)

Формулы (8) и (9) отличаются от аналогичных формул, полученных и применявшихся нами в предыдущих работах [98, 118, 111], тем, что в них входит структурный коэффициент ф, который мы ввели