14705

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОДЪЕМНИКА ПРИ ПОСТОЯННОМ ПОГРУЖЕНИИ ПОД УРОВЕНЬ ЖИДКОСТИ

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОДЪЕМНИКА ПРИ ПОСТОЯННОМ ПОГРУЖЕНИИ ПОД УРОВЕНЬ ЖИДКОСТИ Цель работы получение экспериментальной зависимости подачи подъемника от расхода газа называемой характеристической кривой работ

Русский

2013-06-09

369 KB

27 чел.

Лабораторная работа № 4.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОДЪЕМНИКА ПРИ ПОСТОЯННОМ ПОГРУЖЕНИИ ПОД УРОВЕНЬ ЖИДКОСТИ

Цель работы — получение   экспериментальной    зависимости подачи подъемника от расхода газа, называемой характеристической кривой работы подъемника. Исследование этой зависимости и определение фактических и расчетных параметров подъемника при его работе в оптимальном и максимальном режимах.

Краткая теория

Для газожидкостного подъемника небольшой длины, дифференциальное уравнение движения смеси можно представить  в конечных разностях. В лабораторной установке длина газожидкостного подъемника мала (Ln=20,3 м). Пренебрегая потерями на ускорение движения смеси, запишем уравнение в конечных разностях:

где Р1 и Р2 давление на башмаке и устье подъемника; Ртр — потери давления на преодоление сил трения на длине Ln.

Итак, перепад давления при движении газожидкостной смеси в подъемнике расходуется главным образом на преодоление веса столба смеси и на трение.

Для удобства анализа уравнения представим его в безразмерном виде, выразив давления через соответствующие столбы жидкости:

Подставляя выражение (1.2) в (1.1), получим:

Физический смысл членов уравнений (1.1) и (1.3) одинаков. В левой части мы имеем общие затраты давления   или   энергии   в газожидкостном подъемнике на единичной его длине, представленные в безразмерной форме — ξ,

Эта энергия тратится на преодоление веса столба смеси единичной длины (ρсм/ρ) и на потери на трение на этой же длине (hтр’=Lп/hтр). С учетом введенных обозначений уравнение (1.3) примет вид:                 

Академиком А. П. Крыловым получено следующее уравнение работы элементарного газожидкостного подъемника при пробковой структуре потока:

где D— диаметр подъемника, м; q, υг — объемные расходы воды и воздуха при термодинамических условиях в подъемнике м3/с.

В уравнении (1.6) первое слагаемое в правой части характеризует затраты энергии на преодоление гидростатического давления, создаваемого столбом газожидкостной смеси; второе - затраты энергий на преодоление сил трения при движении в подъемнике только воды; третье -затраты энергии на преодоление сил трения при движении только воздуха; четвертое - затраты энергии на преодоление сил взаимодействия на границе раздела фаз.

Характеристической кривой газожидкостного подъемника данного диаметра называется зависимость дебита жидкости от расхода газа q=f(v) при постоянстве расхода энергии (ξ=const).

Вид этой зависимости представлен на рис. 6. Расход газа приведен к стандартным условиям.

Подъемник работает не при любом расходе   рабочего   агента. Если расход газа слишком мал, то пузырьки, газа проходят через жидкость, всплывая в ней, и газ уходит в сепаратор. Уровень смеси в подъемнике подымается несколько выше динамического  уровня жидкости h1 (рис. 5). Увеличение расхода газа приводит к увеличению газосодержания смеси, уровень ее в подъемнике растет. Наконец, при расходе газа vn уровень смеси в газожидкостном подъемнике достигает устья. Теперь при малейшем увеличении расхода газа будет осуществляться подача жидкости в сепаратор. Сначала увеличение расхода газа приводит к росту дебита - участок характеристической кривой НМ на рис. 6. Дальнейшее увеличение расхода газа вызывает падение дебита жидкости исходящая ветвь характеристической кривой — МК на рис. 6. Вплоть до того, что в точке К дебит равен нулю. Энергия целиком тратится в подъемнике, и он не совершает никакой полезной работы.    

 

Такое поведение характеристической кривой можно объяснить с помощью графика изменения расхода энергии в функции расхода газа, представленного на рис. 7. Положим, что кривые на рис. 6 и 7 построены для подъемника одинакового диаметра D, a кривая рис. 7 взята для дебита q, которому на характеристической кривой рис. 6 соответствуют точки 1 и 2. Точка 1 находится в области малых расходов газа. На рис. 7 эта область лежит левее точки К, здесь увеличение расхода газа ведет к уменьшению общего расхода энергии для обеспечения постоянного дебита q.

По условиям рис. 6 общий расход энергии неизменен, поэтому оказывается, что для сохранения постоянного дебита при увеличении расхода газа энергии нужно меньше, чем мы располагаем, появляющийся «избыток» энергии идет на увеличение дебита. Точка 2 лежит в области больших расходов газа. Здесь при постоянном дебите (рис. 7) увеличение расхода газ вызывает увеличение затрат энергии же условиями задано постоянство расхода энергии (рис. 6), то при увеличении расхода газа, оказывается недостаточно1 для поддержание постоянного дебита, и он уменьшается с ростом v.

На характеристической кривой работы газожидкостного подъемника (рис1.) можно выделить две особые точки. Точка М соответствует максимальному режиму работы подъемникам при постоянстве общего расхода энергии ξ дебит подъемника имеет наибольшее значение qmах. Этот режим оптимален с точки зрения общего расхода энергии. На максимальном режиме работают фонтанные скважины, если геологопромысловые условия и условия разработки позволяют осуществлять максимальные отборы.

Точка О отвечает оптимальному режиму работы подъемника. При этом режиме подъемник работает с минимальным удельным расходом рабочего агента R=v/q, то есть с минимальным расходом подводимой энергии сжатого газа на подъем единицы объёмной или массовой продукции. В этом режиме обычно работают газлифтные скважины. Касательная, проведенная из начала координат к кривой q=f(v) (рис. 6), определит положение точки, соответствующей оптимальному режиму работы подъемника.

Промысловые газожидкостные подъемники работают в области между точками О и М. Выход из этой области не выгоден ни с точки зрения обеспечения максимальных отборов, ни с точки зрения энергетических затрат. Для этих двух режимов работы подъемника, наиболее интересных для промысловой практики, академиком А. П. Крыловым на основании экспериментальных данных были получены расчетные формулы.Режим максимального дебита подъемника:

Оптимальный режим работы подъемника:

Порядок проведения работы:

1. Оформить табл, 3  (для записи результатов 10—12 замеров).

2. Знакомится с конструкцией установки, с пультом управления и контроля (см. описание и схему установки рис. 5).

3. Изучить принцип действия измерительных устройств и их основные технические характеристики (табл. 2).

4. Для создания определенной величины погружения подъемника h1 под уровень жидкости   открыть   один   или   несколько фитилей 7 (рис. 5).

5. Занять рабочие места: управление подачи воздуха, измерение давления, замер расхода воздуха, замер расхода жидкости, проведение предварительных вычислений, построение графиков. Две последние операции осуществляют параллельно с проведением замеров.

6. Вентилем 3 установить и регулировать соответствующую подачу воздуха в подъемник. Контроль за подачей воздуха осуществляется наблюдением  за  положением  поплавка ротаметра (на рис. 5 не показан).

7 Для поддержания на заданном уровне общего расхода энергии ξ (формула (1.4.)) при той или иной подаче воздуха регулируют давления: давление р1, - вентилем 12 (изменением расхода подливаемой в напорную колонну 5 воды), давление р2 -вентилем 4 (изменением противодавления на устье).

8. На каждом установившемся режиме одновременно замеряют

а) давление на башмаке и устье подъемника (р1 и p2).

б) температуру потока в газожидкостном подъемнике:

9. Построение характеристической кривой работы подъемника производят с режима начала его работы (начало выброса точка Н рис. 6). Так как для этого режима q=0 производят только замер расхода воздуха.

10. Полученные экспериментальные данные записывают в левую часть табл. 3.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76619. Распространение марксизма в России 34 KB
  Первые организации пролетариата возникли в Петербурге и Одессе и назывались соответственно Северный союз русских рабочих и Южнороссийский союз рабочих. Оба императора и мысли не допускали чтобы разрешить образование профсоюзов или других даже не политических рабочих организаций. В результате по решению правительства трудовые споры должны были улаживать специальные чиновники фабричные инспектора которые разумеется чаще находились под влиянием предпринимателей нежели заботились об интересах рабочих. со своими соратниками он создал в...
76620. Россия и мир на рубеже XIX-XX веках 45 KB
  Приблизительное представление об историческом месте России в мировом сообществе на рубеже веков дает т. В России же промышленный переворот 90е гг. В России действовала хотя и не повсеместно рыночная система превосходящая западную ее средний уровень по своей динамике. объем промышленной продукции в России возрос в 7 раз в Германии в 5 во Франции в 25 в Англии в 2 раза.
76621. Первая Российская революция 1905-1907 годах 37.5 KB
  Царизм объявил об учреждении законосовещательной Государственной Думы Булыгинской по имени министра внутренних дел А. Не останавливая предназначенных выборов в Государственную думу привлечь теперь же к участию в Думе в мере возможности соответствующей кратности остающегося до созыва Думы срока те классы населения которые ныне совсем лишены избирательных прав предоставив за сим дальнейшее развитие начала общего избирательною права вновь установленному законодательному порядку и 3. Установить как незыблемое правило чтобы никакой...
76622. Политическое и экономическое развитие после первой революции 36 KB
  Столыпина ставшего в день роспуска Первой Государственной Думы Председателем Совета Министров. Председателем Думы являлся кадет Ф. Председателями III Государственной Думы являлись Н. Были отклонены законопроекты о расширении бюджетных прав Думы введении земских учреждений в западных губерниях местного самоуправления о старообрядческих общинах об усовершенствовании судопроизводства и др.
76623. Россия в первой мировой войне 27.5 KB
  Между Австрией и Сербией разгорелся международный конфликт в котором Россия стала поддерживать Сербию а Германия приняла сторону Австро-Венгрии. Германия объявила войну России как ответный шаг на начавшуюся мобилизацию российских войск. Германия сконцентрировав основные силы на Восточном фронте провела весенне-летнее наступление в результате которого Россия потеряла все завоевания 1914 г.
76624. Февральская буржуазно-демократическая революция 31 KB
  Поскольку революция 1905-1907 гг. не решила экономических, политических и классовых противоречий в стране, то она явилась предпосылкой февральской революции 1917 года. Участие царской России в первой мировой войне показало неспособность ее экономики на выполнение военных задач.
76625. Октябрь 1917 г. Установление власти большевиков 37.5 KB
  Установление власти большевиков Причины октябрьской революции 1917 года: усталость от войны; промышленность и сельское хозяйство страны оказались на грани полного развала; катастрофический финансовый кризис; нерешенность аграрного вопроса и обнищание крестьян; оттягивание социальноэкономических реформ; противоречия Двоевластия стали предпосылкой для смены власти. Двоевластие окончилось победой буржуазии. Главной целью октябрьской революции было завоевание власти Советами. ВРК объявил о свержении Временного правительства и передаче...
76626. Гражданская война в России. «Военный Коммунизм» 38.5 KB
  Официально началом войны считаются бои в Петрограде ставшие началом Октябрьской революции то есть октябрь 1917 г. Есть также версии относящие начало войны к началу Февральской революции 1917 г. По поводу окончания войны также нет единодушного мнения: одни ученые и их большинство считают концом войны взятие Владивостока то есть октябрь 1922 г. Причины войны.
76627. Новая экономическая политика (Нэп) 31.5 KB
  По мнению Ленина сущность НЭПа была в налаживании союза между рабочими и крестьянами. Ленин сделал правильный тактический ход попытавшись с помощью НЭПа выйти из кризиса и проскочив опасный период похоронить эту политику. В политику НЭПа были введены и опробованы элементы долгосрочного планирования. Это явилось причиной отказа от политики НЭПа и его свертывания в сельском хозяйстве затем в промышленности а в 30е годы в торговле.