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

34 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

23533. НЕМЕЦКО-РУССКИЙ ФРАЗЕОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ 181 KB
  Фразеологизмы компоненты которых в качестве лексем являются грамматическими омонимами также разрабатываются в отдельных гнездах причем при вокабуле дается на это указание: ALTE der die ALTE das Указание на часть речи дается также при вокабулах имеющих омографическое начертание в связи с выделением их прописным шрифтом: LEBEN v . Расположение фразеологизмов в словаре а При наличии в компонентном составе одного существительного искать фразеологизм нужно под ним: großer Bahnhof под Bahnhof jn mit anderen Augen ansehen под Augen...
23534. Турецкий язык за 12 уроков 706.5 KB
  Начальный курс турецкого языка, разработан на основе пособия “Mehmet Hengirmen, 30 Derste Türkçe” для школы иностранных языков. В турецком все читается, как пишется, за исключением одной нечитаемой буквы. Имеет 8 гласных. Непривычных букв всего несколько:
23535. Турецкий язык за 30 уроков 765 KB
  Урок 1 Здравствуйте Ольга: Merhaba Здравствуйте Эрол: Merhaba Здравствуйте Ольга: Adınız ne Как вас зовут имя Ваше как Эрол: Adım Erol. Ольга: Nasılsınız Как поживаете как вы Эрол: Teşekkür ederim iyiyim. А у вас как дела Ольга: Teşekkür ederim ben de iyiyim. 1В Знакомство Ольга: Adınız ne Как вас зовут Эрол: Adım Erol.
23536. УЧЕБНИК ТУРЕЦКОГО ЯЗЫКА 3.45 MB
  18 Гласный а 18 Гласный ı 18 Согласные l m n s 18 Согласные b d r 18 УПРАЖНЕНИЯ 19 Гласный i 19 Гласный e 19 О СМЯГЧЕНИИ СОГЛАСНЫХ unsuz yumuşaması 20 УПРАЖНЬНИЯ 20 СЛОВАРЬ 22 НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ АРТИКЛЬ 23 ПРИНЦИП НЕБНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ 24 АФФИКС МНОЖЕСТВЕННОГО ЧИСЛА çoğul eki 24 УПРАЖНЕНИЯ 25 ОПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГРУППА belirtme grupu 25 УПРАЖНЕНИЯ 16 АФФИКСЫ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ iyelik ekleri 27 Аффикс принадлежности 1го лица единственного числа birinci kişi tekil iyelik eki 27Аффикс принадлежнocmu 2го лица единственного...
23537. ГРАММАТИКА ШВЕДСКОГО ЯЗЫКА 401 KB
  Неопределённый артикль который ставится перед существительным для общего рода en а для среднего рода ett например: en flicka девочка en dag день ett hus дом ett regn дождь. Это происходит по схеме: существительное неопределённый артикль en ett например: Dag en dagen hus ett huset. Определённый артикль среднего рода с существительными на согласный имеет вид et а на безударный гласный t например: hus huset öga ögat глаз. например: den långa dagen долгий день det långa borget длинный стол de långa...
23538. ЭКСПРЕСС–КУРС ЯПОНСКОГО ЯЗЫКА 678.5 KB
  Перед тем, как приступить непосредственно к урокам, необходимо овладеть каной. Кана – слоговая азбука, возникшая в VII в. нашей эры в результате графического сокращения и преобразования китайских иероглифов в знаки алфавита. Существует два вида каны – хирагана и катакана. Хирагана предназначена для записи собственно японских слов и китаизмов
23539. Учебник языка эсперанто 888 KB
  В отличие от русского языка в настоящем времени глаголсвязка estas 'есть' 'является' 'имеется' 'находится' от глагола esti 'быть' не опускается: Nia celo estas demokratio. Marso estas planedo. Формы множественного числа слов оканчивающихся на o или a образуются прибавлением окончания j: novaj frazoj; niaj geografiaj kartoj; Vi estas juna 'Ты молод'; Vi estas junaj 'Вы молоды'. Глагол havi всегда требует винительного падежа глагол esti никогда; Li havas elegantan palton; Lia palto estas eleganta.
23540. ГРАММАТИКА ИСПАНСКОГО ЯЗЫКА 1.02 MB
  1 Имя существительное Nombre sustantivo В испанском языке существительные бывают: собственные Rosa Роза Carmen Кармен нарицательные la mesa стол el árbol дерево одушевленные el hombre мужчина el gato кот неодушевленные el bosque лес la silla стул конкретные la cara лицо el techo потолок абстрактные el tiempo время el aire воздух собирательные la biblioteca библиотека la muchedumbre толпа 1. Существительные которые оканчиваются в единственном числе на согласные z и x меняют их во множественном числе на c:...