Druckgradienten, aus dem es besteht und wie es berechnet wird

Er Druckgefälle Es besteht aus den Variationen oder Unterschieden von Druck In eine bestimmte Richtung, die innerhalb oder am Rand einer Flüssigkeit auftreten kann. Der Druck ist wiederum die Kraft pro Flächeneinheit, die eine Flüssigkeit (Flüssigkeit oder Gas) auf die Wände oder den Rand ausübt, der sie enthält.

Zum Beispiel gibt es in einem Pool voller Wasser a Druckgefälle in vertikaler Richtung positiv, da der Druck mit Tiefe zunimmt. Jeder Messgerät (oder Zentimeter, Fuß, Zoll) wächst der Druck linear.

Bei der Ölgewinnung ist der Druckgradient eine sehr wichtige Menge. Quelle: Pixabay.com

An allen Punkten, die sich auf dem gleichen Niveau befinden, ist der Druck jedoch gleich. Daher in einem Pool die Druckgefälle ist null (Null) in horizontaler Richtung.

In der Ölindustrie ist der Druckgradient sehr wichtig. Wenn der Druck am Boden des Bohrers größer ist als auf der Oberfläche, kommt das Öl leicht heraus. Andernfalls sollte künstlich der Druckunterschied erzeugt werden, entweder durch Pumpen oder Dampfinjektion.

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Flüssigkeiten und ihre interessanten Eigenschaften

Ein Fluid ist jedes Material, dessen molekulare Struktur Ihnen den Fluss ermöglicht. Die Verbindungen, die mit den Flüssigkeitsmolekülen kohäsiv bleiben, sind nicht so stark wie bei Festkörpern. Dies ermöglicht es ihnen, sich weniger Widerstand gegen zu widersetzen Traktion und daher fließen.

Dieser Umstand ist zu erkennen, dass Feststoffe eine feste Form beibehalten, während Flüssigkeiten, wie bereits erwähnt, in größerem oder geringerem Maße die des sie enthaltenden Behälters verabschiedet.

Gase und Flüssigkeiten werden als flüssig angesehen, weil sie sich auf diese Weise verhalten. Ein Gas dehnt sich vollständig aus, bis das Behältervolumen besetzt ist.

Flüssigkeiten für ihren Teil, erreichen nicht so viel, da sie ein bestimmtes Volumen haben. Der Unterschied besteht darin, dass Flüssigkeiten berücksichtigt werden können inkompressibel, Während Gase es nicht tun.

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Unter Druck wird ein Gas komprimiert und passt leicht das gesamte verfügbare Volumen an. Wenn der Druck zunimmt, nimmt sein Volumen ab. Im Falle einer Flüssigkeit ist es Dichte -Gegeben durch den Quotienten zwischen seiner Masse und seinem Volumen bleibt es in einem weiten Bereich von Druck und Temperatur konstant konstant.

Diese letzte Dimension ist wichtig, da in Wirklichkeit fast jeder Substanz sich wie eine Flüssigkeit unter bestimmten extremen Temperatur- und Druckbedingungen verhalten kann.

In der Erde, wo die Bedingungen als extrem angesehen werden können, verschmelzen die Felsen, die an der Oberfläche fest sind, in die Magma Und sie können in Form einer Lava an die Oberfläche fließen.

Druckberechnung 

Um den Druck zu finden, der durch eine Wassersäule oder eine andere Flüssigkeit auf dem Boden des Behälters ausgeübt wird, wird die Flüssigkeit als folgende Eigenschaften angesehen:

• Seine Dichte ist konstant
• Es ist inkompressibel
• Ist unter statischen Gleichgewichtsbedingungen (Rest)

Eine flüssige Säule unter diesen Bedingungen ausübt a Gewalt Am Boden des Behälters, der es enthält. Diese Kraft entspricht ihrem Gewicht W:

W = mg

Jetzt ist die Flüssigkeitsdichte, die, wie oben erläutert M und sein Volumen V, Ist:

ρ = m/v

Die Dichte wird normalerweise in Kilogramm/Kubikmeter (kg/m) gemessen³oder Pfund pro Gallone (PPG)

Durch Ersetzen des Ausdrucks der Dichte in der Gewichtsgleichung wird es in:

W = ρvg

Hydrostatischer Druck P Es ist definiert als der Quotient zwischen der Kraft, die senkrecht auf einer Oberfläche und in seinem Bereich ausgeübt wird:

Druck = Kraft/Fläche

Durch Ersetzen des Volumens der Flüssigkeitsspalte V = Basisbereich x Säule Höhe = a.z, die Druckgleichung bleibt:

Der Druck ist eine skalare Menge, deren Einheiten im internationalen Messsystem Newton/Metro sind² o Pascal (PA). Die britischen Systemeinheiten werden besonders in der Ölindustrie viel verwendet: Pfund pro Quadratzoll (PSI).

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Die vorherige Gleichung zeigt, dass dichtere Flüssigkeiten einen höheren Druck ausüben. Und dass der Druck größer ist, desto kleiner ist die Oberfläche, auf der er ausgeübt wird.

Durch Ersetzen des Volumens der Flüssigkeitsspalte V = Basisbereich x Säule Höhe = a.z, die Druckgleichung ist vereinfacht:

Der Druck ist eine skalare Menge, deren Einheiten im internationalen Messsystem Newton/Metro sind² o Pascal (PA). Die britischen Systemeinheiten werden besonders in der Ölindustrie viel verwendet: Pfund pro Quadratzoll (PSI).

Die vorherige Gleichung zeigt, dass dichtere Flüssigkeiten einen höheren Druck ausüben. Und dass der Druck größer ist, desto kleiner ist die Oberfläche, auf der er ausgeübt wird.

Wie man den Druckgradienten berechnet?

Die gleichung P = ρgz zeigt den Druck an P der Fluidsäule nimmt linear mit der Tiefe z zu. Daher eine Variation Δp Der Druck hängt mit einer Variation der Tiefe zusammen Δz folgendermaßen:

Δp = ρgδz

Definieren einer neuen Menge, die als spezifisches Gewicht der γ -Flüssigkeit bezeichnet wird, gegeben durch:

γ = ρg

Das spezifische Gewicht ist in Newton/Volumen oder N/M -Einheiten erhältlich³. Damit bleibt die Gleichung für die Variation des Drucks verbleibt:

Δp = γ Δz

Das wird umgeschrieben wie:

Dies ist der Druckgradient. Jetzt sehen wir, dass der Flüssigkeitsdruckgradient unter statischen Bedingungen konstant ist und seinem spezifischen Gewicht entspricht.

Druckgradienteneinheiten sind die gleichen wie die des spezifischen Gewichts, können aber im internationalen System als Pascal/U -Bahn umgeschrieben werden. Es ist nun möglich, die Interpretation des Gradienten als Änderung des Drucks pro Länge zu visualisieren, wie am Anfang definiert.

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Das spezifische Gewicht des Wassers bei einer Temperatur von 20 ° C beträgt 9.8 Kilopascal/m oder 9800 Pa/m. Bedeutet, dass:

"Für jeden Messgerät, der in der Wassersäule abstammt, steigt der Druck um 9800 PA."

Dichteumwandlungsfaktor

Die englischen Systemeinheiten sind in der Ölindustrie häufig eingesetzt. In diesem System sind die Druckgradienteneinheiten psi/kuchen oder psi/ft. Andere bequeme Einheiten sind Bar/U -Bahn. Zur Dichte wird das Pfund von Gallone oder PPG häufig verwendet.

Die Werte der Dichte und das spezifische Gewicht einer Flüssigkeit wurden experimentell für verschiedene Temperatur- und Druckbedingungen bestimmt. Sind in Aktientischen erhältlich

Um den numerischen Wert des Druckgradienten zwischen verschiedenen Einheitensystemen zu finden, müssen Sie Konversionsfaktoren verwenden, die zur Dichte führen, direkt zum Gradienten.

Der Umwandlungsfaktor von 0,052 ist derjenige, der in der Ölindustrie verwendet wird, um von einer Dichte in PPG zu einem Druckgradienten in psi/ft zu wechseln. Auf diese Weise wird der Druckgradient wie folgt berechnet:

GP = Conversion -Faktor x Dichte = 0.052 x Dichte_Ppg

 Zum Beispiel ist der Druckgradient für frisches Wasser 0.433 psi/ft. Der Wert 0.052 wird unter Verwendung eines Würfels abgeleitet, dessen Seite misst 1ft. Um diesen Eimer zu füllen, werden 7,48 Gallonen etwas Flüssigkeit benötigt.

Wenn die Dichte dieser Flüssigkeit ist 1 ppg, Das Gesamtwürfelgewicht beträgt 7,48 Pfund und sein spezifisches Gewicht beträgt 7,48 lb/ft³.

Jetzt in 1 ft² Es gibt 144 Quadratzoll, also in 1 ft³ Es gibt 144 Quadratzoll pro Fuß für die Länge. Dividierung 7,48 / 144 = 0,051944, was ungefähr 0 ist.052.

Zum Beispiel, wenn Sie eine Flüssigkeit haben, deren Dichte 13 beträgt.3 ppg, Ihr Druckgradient wird: 13.3 x 0.052 psi/ft = 0.6916 psi/ft.

Verweise

1. Serway, r., Jewett, J. (2008). Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 2. Mexiko. Cengage Learning Editoren. 367-372.
2. Handbuch für Wechselstromsteuerungsschalensteuerung. KAPITEL 01 PRINZIPLIMMER DES DRÜCKENS.