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

40236. Финансовые инвестиции виды, определение 28.5 KB
  Финансовые инвестиции представляют собой финансовые вложения в ценные бумаги такие как акции облигации векселя депозиты банков и другие финансовые инструменты которые позволяют извлекать прибыль или доход от финансовых вложений. Основная цель финансовых инвестиций получение прибыли. Размер дохода может быть различным но нужно помнить что как правило чем выше доходность финансовых инвестиций тем выше финансовые риски. Одним из основных видов финансовых инвестиций являются вложения в ценные бумаги.
40237. Подходы к определению эффективности финансовых вложений 28 KB
  Подходы к определению эффективности финансовых вложений. Хачатуровым были выпущены различные отраслевые методики и инструкции по оценке эффективности капитальных вложений. Эффективность капитальных вложений оценивалась на основе коэффициента эффективности рассчитываемого как отношение среднегодовой суммы прибыли к объему капитальных вложений и срока окупаемости показателя обратного коэффициенту окупаемости. Использование для расчетов показателей базирующихся на одинаковых исходных данных объем прибыли и объем капитальных вложений вело...
40238. Аудит 36.5 KB
  Слово аудит происходит от латинского слова udio что значит слушатель или слушающий . По аналогии со специальными врачебными инструментами используемыми для определения физического здоровья пациента с помощью аудита устанавливается экономическое здоровье организаций банков корпораций и т. Аудиторская деятельность аудит представляет собой предпринимательскую деятельность аудиторов аудиторских фирм по осуществлению вневедомственных проверок бухгалтерской финансовой отчетности документов бухгалтерского учета налоговых деклараций и...
40239. Понятие и формирование учетной политики 33 KB
  Под учетной политикой организации понимается принятая ею совокупность способов введения бухучета первичного наблюдения стоимостного измерения текущей группировки и итогового обобщения фактов хоз. деятельности погашения стоимости активов организации документооборота инвентаризации способы применения счетов бухучета системы регистров бухучета обработки информации и иные соответствующие способы и приемы. вступил в действие первый вариант стандарта по бухгалтерскому учету Учетная политика организации ПБУ 1 95. № 60н и содержит...
40240. Понятие об экономической эффективности и проблемы ее повышения в сельском хозяйстве 36 KB
  Прибыль убыток полученные от применения удобрений эффективность руб. Экономическую эффективность сельскохозяйственного производства характеризуют валовой и чистый доход прибыль уровень рентабельности окупаемость затрат. Прибыль как экономическая категория характеризует финансовый результат предпринимательской деятельности предприятия. Различают валовую прибыль прибыль от реализации продукции и услуг чистую прибыль.
40241. Понятие ошибок и недобросовестных действий аудитора 32 KB
  Ошибка непреднамеренное искажение в финансовой бухгалтерской отчетности в том числе неотражение какоголибо числового показателя или нераскрытие какойлибо информации. В настоящем федеральном правиле стандарте аудиторской деятельности рассматриваются только недобросовестные действия являющиеся причиной существенных искажений финансовой бухгалтерской отчетности. Различают два типа преднамеренных искажений возникающих в результате недобросовестных действий рассматриваемых в ходе аудита: искажения возникающие в процессе...
40242. Понятие производительности труда, показатели, факторы и пути повышения 31.5 KB
  Производительность труда – это способность конкретного труда работников производить определенное количество продукции или выполнять определенный объем работ в единицу рабочего времени. Чем больше производится продукции в единицу рабочего времени или чем меньше затрачивается времени на производство единицы продукции тем выше производительность труда. Уровень производительности труда трудоотдача рассчитывают делением количества соответствующего вида продукции сельского хозяйства в натуральном или денежном выражении или объема...
40243. Понятие собственного капитала организации‚ характеристика его элементов 29 KB
  Собственный капитал состоит из уставного капитала добавочного капитала резервного капитала нераспределенной прибыли целевого финансирования. В настоящее время для характеристики той части собственного капитала размер которой указывается в учредительных документах используют понятия Уставной капитал Складочный капитал Уставной фонд паевой фонд. Уставной капитал – совокупность в денежном выражении вкладов долей акций по номинальной стоимости учредителей участников в имущество организации при её создании для обеспечения...
40244. Понятие состав и структура внеоборотных активов 39 KB
  Вложения во внеоборотные активы подразделяются на затраты связанные: с созданием объектов основных средств путем осуществления капитального строительства в форме нового строительства а также реконструкции расширения и технического перевооружения действующих объектов производственной и непроизводственной сферы; с приобретением земельных участков объектов природопользования и отдельных объектов основных средств зданий сооружений оборудования транспортных средств и других отдельных объектов основных средств или их частей; с...