ГРАДИЕНТ НА НАЛЯГАНЕТО: КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА И КАК СЕ ИЗЧИСЛЯВА - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

На градиента на налягането се състои от промените или разлики в налягането в дадена посока, които могат да възникнат в или на границата на флуид. На свой ред, налягането е силата за единица площ, упражнена от течност (течност или газ) върху стените или границата, която я съдържа.

Например в басейн, пълен с вода, има положителен градиент на налягането във вертикална посока надолу, защото налягането се увеличава с дълбочина. На всеки метър (или сантиметър, крак, инч) дълбочина, налягането нараства линейно.

При извличане на масло градиентът на налягането е много важно количество. Източник: pixabay.com

Въпреки това, във всички точки, разположени на едно и също ниво, налягането е едно и също. Следователно в плувен басейн градиентът на налягането е нулев (нула) в хоризонтална посока.

В петролната промишленост градиентът на налягането е много важен. Ако налягането на дъното на дупката е по-високо, отколкото на повърхността, тогава маслото ще излезе лесно. В противен случай разликата в налягането трябва да бъде създадена изкуствено, чрез изпомпване или инжектиране на пара.

Течности и техните интересни свойства

Течност е всеки материал, чиято молекулна структура позволява да тече. Връзките, които държат молекулите на течността заедно, не са толкова силни, колкото в случая на твърди вещества. Това им позволява да се противопоставят на по-малка устойчивост на сцепление и следователно на потока.

Това обстоятелство може да се види, като се наблюдава, че твърдите вещества поддържат фиксирана форма, докато течностите, както вече беше споменато, приемат в по-голяма или по-малка степен тази на контейнера, който ги съдържа.

Газовете и течностите се считат за течности, защото се държат по този начин. Един газ се разширява напълно, за да запълни обема на контейнера.

Течностите, от друга страна, не достигат толкова много, тъй като имат определен обем. Разликата е, че течностите могат да се считат за некомпресивни, докато газовете не могат.

Под налягане газ се компресира и адаптира лесно, заемайки целия наличен обем. Когато налягането се увеличава, обемът му намалява. В случай на течност, нейната плътност - дадена от съотношението на масата към обема й - остава постоянна в широк диапазон от налягане и температура.

Това последно ограничение е важно, тъй като в действителност почти всяко вещество може да се държи като течност при определени условия на екстремни температури и налягане.

Във вътрешността на земята, където условията могат да се считат за екстремни, скалите, които биха били твърди на повърхността, се стопяват в магма и могат да се стичат до повърхността под формата на лава.

Изчисляване на налягането

За да намерите налягането, упражнено от колона вода или друга течност, на пода на контейнера, течността ще се счита за следните характеристики:

• Плътността му е постоянна
• Несъвместим е
• Той е в условия на статично равновесие (покой)

Колона с течност при тези условия упражнява сила върху дъното на съда, който го съдържа. Тази сила е еквивалентна на теглото й W:

Плътността обикновено се измерва в килограми / кубически метри (kg / m ³) или килограми на галон (ppg)

Хидростатичното налягане P се определя като коефициент между силата, упражнена перпендикулярно върху повърхността и нейната площ А:

Налягане = сила / зона

С заместване на обема на флуидната колона V = площ на основата x височина на колоната = Az, уравнението на налягането става:

Налягането е скаларно количество, чиито единици в международната измервателна система са Нютон / метър ² или Паскали (Па). Агрегатите на британската система са широко използвани, особено в петролната промишленост: паунда на квадратен инч (psi).

Горното уравнение показва, че по-плътните течности ще оказват по-голямо налягане. И че налягането е по-голямо, толкова по-малка е повърхността, върху която се упражнява.

Чрез заместване на обема на флуидната колона V = площ на основата х височина на колоната = Az, уравнението на налягането се опростява:

Горното уравнение показва, че по-плътните течности ще оказват по-голямо налягане. И че налягането е по-голямо, толкова по-малка е повърхността, върху която се упражнява.

Как да изчислим градиента на налягането?

Уравнението P = ρgz показва, че налягането P на колоната с течност се увеличава линейно с дълбочина z. Следователно, изменението на ΔP в налягането ще бъде свързано с изменение на дълбочината Δz по следния начин:

Коефициент на преобразуване на плътност

Агрегатите на английската система се използват широко в петролната индустрия. В тази система единиците на градиента на налягането са psi / ft или psi / ft. Други удобни единици са бар / метър. Паунд на галон или ppg се използва широко за плътност.

Стойностите на плътността и специфичната гравитация на всяка течност са определени експериментално за различни условия на температура и налягане. Те са достъпни в таблици със стойности

За да намерите числовата стойност на градиента на налягането между различните системи от единици, трябва да използвате коефициенти на преобразуване, които водят от плътността директно към градиента.

Коефициентът на преобразуване 0,052 се използва в нефтената промишленост, за да премине от плътност в ppg до градиент на налягането в psi / ft. По този начин градиентът на налягането се изчислява така:

Препратки

1. Serway, R., Jewett, J. (2008). Физика за наука и инженерство. Том 2. Мексико. Cengage Learning Editors. 367-372.
2. Училищно ръководство за контрол на добре. Глава 01 Принципи на натиск.