Tlakový gradient, z čoho pozostáva a ako sa vypočíta

On Tlakový gradient Pozostáva z variácií alebo rozdielov tlak V danom smere, ktorý sa môže vyskytnúť vo vnútri alebo na hranici tekutiny. Tlak je zase sila na jednotku plochy, ktorá vyvíja tekutinu (kvapalinu alebo plyn) na stenách alebo hranici, ktorá ju obsahuje.

Napríklad v bazéne plnom vody je Tlakový gradient Pozitívne vo vertikálnom smere nadol, pretože tlak sa zvyšuje s hĺbkou. Každý meter (alebo centimeter, noha, palec) hlboký, tlak rastie lineárne.

Pri extrakcii oleja je tlakový gradient veľmi dôležité množstvo. Zdroj: Pixabay.com

Avšak vo všetkých bodoch umiestnených na rovnakej úrovni je tlak rovnaký. Preto v bazéne Tlakový gradient je nulová (nula) v horizontálnom smere.

V ropnom priemysle je tlakový gradient veľmi dôležitý. Ak je tlak na spodnej časti vŕtania väčší ako na povrchu, potom olej ľahko vyjde. Inak by sa malo umelo vytvoriť rozdiel v tlaku, buď čerpaním alebo vstrekovaním pary.

[TOC]

Tekutiny a ich zaujímavé vlastnosti

Kvapalina je akýkoľvek materiál, ktorého molekulárna štruktúra vám umožňuje prúdiť. Spojenia, ktoré udržujú súdržné kohézne s molekulami tekutín, nie sú také silné ako v prípade tuhých látok. To im umožňuje proti menšiemu odporu proti trakcia a preto prúdi.

Táto okolnosť je vidieť, že tuhé látky udržiavajú pevný tvar, zatiaľ čo tekutiny, ako už bolo povedané.

Plyny a kvapaliny sa považujú za plynulé, pretože sa správajú týmto spôsobom. Plyn sa úplne rozširuje, až kým sa neobsadí objem kontajnera.

Tekutiny na ich stranu, nedosahujte toľko, pretože majú určitý objem. Rozdiel je v tom, že sa môžu zvážiť tekutiny nestlačiteľný, zatiaľ čo plyny nie.

Môže vám slúžiť: ío (satelit)

Pod tlakom je plyn stlačený a prispôsobuje sa ľahko zaberám celý dostupný objem. Keď sa tlak zvyšuje, jeho objem klesá. V prípade tekutiny, jej hustota -Vzhľadom na kvocient medzi jeho hmotnosťou a objemom zostáva konštantný v širokom rozsahu tlaku a teploty.

Táto posledná dimenzia je dôležitá, pretože v skutočnosti sa takmer každá látka môže správať ako tekutina za určitých extrémnych teplotných a tlakových podmienok.

Vo vnútri Zeme, kde sa podmienky môžu považovať za extrémne, horniny, ktoré by boli na povrchu pevné, sa spájajú do magma A môžu prúdiť na povrch vo forme lávy.

Výpočet tlaku 

Ak chcete nájsť tlak vyvíjaný stĺpcom vody alebo akejkoľvek inej tekutiny, na podlahe nádoby, tekutina sa bude považovať za nasledujúce vlastnosti:

• Jeho hustota je konštantná
• Je to nestlačiteľné
• Je v statických rovnovážnych podmienkach (odpočinok)

Kvapalný stĺpec za týchto podmienok uplatňuje a sila Na spodnej časti nádoby, ktorá ho obsahuje. Táto sila je rovnocenná s jeho hmotnosťou W:

W = mg

Teraz je hustota tekutín, ktorá, ako je vysvetlené vyššie m a jeho objem Vložka, je:

ρ = m/v

Hustota sa normálne meria v kilogramoch/kubických merách (kg/m³alebo libry na galón (ppg)

Nahradením expresie hustoty vo hmotnostnej rovnici sa transformuje na:

W = ρvg

Hydrostatický tlak P Je definovaný ako kvocient medzi silou vyvíjanou kolmo na povrch a v jeho oblasti:

Tlak = sila/oblasť

Výmenou objemu kvapaliny stĺpca v = základná oblasť x výška stĺpca = a.Z, tlaková rovnica zostáva:

Tlak je skalárne množstvo, ktorého jednotky v medzinárodnom meracom systéme sú Newton/Metro² o Pascal (PA). Jednotky britského systému sa používajú veľa, najmä v ropnom priemysle: libry na štvorcový palec (PSI).

Môže vám slúžiť: Dirac Jordan Atomic Model: Charakteristiky a postuláty

Predchádzajúca rovnica ukazuje, že hustejšie tekutiny budú vyvíjať väčší tlak. A že tlak je väčší, čím menší je povrch, na ktorom sa vyvíja.

Výmenou objemu kvapaliny stĺpca v = základná oblasť x výška stĺpca = a.Z, tlaková rovnica je zjednodulá:

Tlak je skalárne množstvo, ktorého jednotky v medzinárodnom meracom systéme sú Newton/Metro² o Pascal (PA). Jednotky britského systému sa používajú veľa, najmä v ropnom priemysle: libry na štvorcový palec (PSI).

Predchádzajúca rovnica ukazuje, že hustejšie tekutiny budú vyvíjať väčší tlak. A že tlak je väčší, čím menší je povrch, na ktorom sa vyvíja.

Ako vypočítať tlakový gradient?

Rovnica P = ρgz naznačuje, že tlak P tekutého stĺpca sa lineárne zvyšuje s hĺbkou Z. Preto variácia Δp tlaku bude súvisieť s variáciou hĺbky ΔZ nasledovne:

Δp = ρg5z

Definovanie nového množstva nazývaného špecifická hmotnosť tekutiny y, daná:

γ = ρg

Špecifická hmotnosť prichádza v jednotkách Newton/objem alebo N/M³. Vďaka tomu zostáva rovnica pre variáciu tlaku:

Δp = γ ΔZ

Čo je prepísané ako:

Toto je tlakový gradient. Teraz vidíme, že v statických podmienkach je gradient tlaku tekutiny konštantný a je rovnocenný s jeho špecifickou hmotnosťou.

Jednotky tlakového gradientu sú rovnaké ako jednotky špecifickej hmotnosti, ale môžu byť prepísané ako Pascal/Metro v medzinárodnom systéme. Teraz je možné vizualizovať interpretáciu gradientu ako zmenu tlaku na jednotku dĺžky, ako je definované na začiatku.

Môže vám slúžiť: Povrchové vlny: Charakteristiky, typy a príklady

Špecifická hmotnosť vody pri teplote 20 ° C je 9.8 kilopascal/m alebo 9800 PA/M. Znamená to:

„Pre každý meter, ktorý zostupuje vo vodnom stĺpci, sa tlak zvyšuje o 9800 PA“

Konverzný faktor

Jednotky anglického systému sa široko používajú v ropnom priemysle. V tomto systéme sú jednotky tlaku gradientu PSI/PIE alebo PSI/FT. Ďalšími pohodlnými jednotkami sú bar/metro. Pre hustotu je libra široko používaná galónom alebo ppg.

Hodnoty hustoty a špecifická hmotnosť akejkoľvek tekutiny boli experimentálne stanovené pre rôzne podmienky teploty a tlaku. Sú k dispozícii v tabuľkách na sklade

Ak chcete nájsť numerickú hodnotu tlakového gradientu medzi rôznymi systémami jednotiek, musíte použiť konverzné faktory, ktoré vedú k hustote, priamo k gradientu.

Konverzný faktor 0,052 je faktor používaný v ropnom priemysle na presun hustoty v PPG na tlakový gradient v psi/ft. Týmto spôsobom sa tlakový gradient vypočíta takto:

GP = konverzný faktor x hustota = 0.052 x hustota_Ppg

 Napríklad pre sladkú vodu je tlakový gradient 0.433 psi/ft. Hodnota 0.052 sa odvodzuje pomocou kocky, ktorej vedľajšie opatrenia 1 stôp. Na vyplnenie tohto vedra je potrebných 7,48 galónov nejakej tekutiny.

Ak je hustota tejto tekutiny 1 ppg, Celková hmotnosť kocky bude 7,48 libier a jej špecifická hmotnosť bude 7,48 lb/ft³.

Teraz v 1 ft² K dispozícii je 144 štvorcových palcov, takže v 1 ft³ Pre dĺžku bude 144 štvorcových palcov na nohu. Delenie 7,48 / 144 = 0,051944, čo je približne 0.052.

Napríklad, ak máte tekutinu, ktorej hustota je 13.3 ppg, váš tlakový gradient bude: 13.3 x 0.052 psi/ft = 0.6916 psi/ft.

Odkazy

1. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 2. Mexiko. Redaktori učenia sa Cengage. 367-372.
2. Manuálne ovládanie misky. Kapitola 01 Zásady tlaku.