gradient de presiune constă din variațiile sau diferențele de Presiune într-o direcție dată, care poate apărea în interiorul sau la limita unui fluid. La rândul său, presiunea este forța pe unitate de suprafață pe care un fluid (lichid sau gaz) o exercită asupra pereților sau marginii care îl conține..
De exemplu, într-o piscină umplută cu apă există o gradient de presiune pozitiv în direcția verticală descendentă, deoarece presiunea crește odată cu adâncimea. La fiecare metru (sau centimetru, picior, inch) de adâncime, presiunea crește liniar.
Cu toate acestea, în toate punctele situate la același nivel, presiunea este aceeași. Prin urmare, într-o piscină, gradient de presiune este nul (zero) în direcția orizontală.
În industria petrolieră, gradientul de presiune este foarte important. Dacă presiunea din partea de jos a găurii este mai mare decât la suprafață, atunci uleiul va ieși ușor. În caz contrar, diferența de presiune ar trebui creată artificial, fie prin pompare, fie prin injectarea de abur..
Indice articol
Un fluid este orice material a cărui structură moleculară îi permite să curgă. Legăturile care țin împreună moleculele fluidului nu sunt la fel de puternice ca în cazul solidelor. Acest lucru le permite să ofere o rezistență mai mică la tracţiune și de aceea curg.
Această circumstanță este apreciată prin observarea faptului că solidele mențin o formă fixă, în timp ce fluidele, așa cum sa menționat deja, adoptă într-un grad mai mare sau mai mic pe cel al containerului care le conține..
Gazele și lichidele sunt considerate fluide deoarece se comportă în acest fel. Un gaz se extinde complet pentru a umple volumul containerului.
Lichidele, pe de altă parte, nu ajung atât de mult, deoarece au un anumit volum. Diferența este că lichidele pot fi luate în considerare incompresibil, în timp ce gazele nu.
Sub presiune, un gaz se comprimă și se adaptează cu ușurință, ocupând tot volumul disponibil. Când presiunea crește, volumul acesteia scade. În cazul unui lichid, densitate -dat de coeficientul dintre masa și volumul său-, acesta rămâne constant pe o gamă largă de presiune și temperatură.
Această ultimă dimensiune este importantă deoarece, în realitate, aproape orice substanță se poate comporta ca un fluid în anumite condiții de temperatură și presiune extreme..
În interiorul pământului, unde condițiile pot fi considerate extreme, rocile care ar fi solide la suprafață, se topesc în magmă și poate curge la suprafață, sub formă de lavă.
Pentru a găsi presiunea exercitată de o coloană de apă sau de orice alt fluid, pe podeaua recipientului, se va considera că fluidul are următoarele caracteristici:
O coloană de fluid în aceste condiții exercită a forta pe fundul recipientului care îl conține. Această forță este echivalentă cu greutatea sa W:
L = mg
Acum, densitatea fluidului, care, după cum sa explicat mai sus, este coeficientul dintre masa sa m și volumul său V, este:
ρ = m / V
Densitatea este în mod normal măsurată în kilograme / metri cubi (kg / m3) sau lire sterline pe galon (ppg)
Prin substituirea expresiei pentru densitate în ecuația greutății, devine:
W = ρVg
Presiune hidrostatica P Se definește ca coeficientul dintre forța exercitată perpendicular pe o suprafață și aria sa A:
Presiune = Forță / zonă
Prin substituirea volumului coloanei de fluid V = aria bazei x înălțimea coloanei = A.z, ecuația presiunii devine:
Presiunea este o cantitate scalară, ale cărei unități în sistemul internațional de măsurare sunt Newton / metruDouă sau Pascals (Pa). Unitățile de sistem britanice sunt utilizate pe scară largă, în special în industria petrolieră: lire pe inch pătrat (psi).
Ecuația de mai sus arată că lichidele mai dense vor exercita o presiune mai mare. Și presiunea este mai mare, cu atât este mai mică suprafața pe care este exercitată.
Înlocuind volumul coloanei de fluid V = aria bazei x înălțimea coloanei = A.z, ecuația presiunii este simplificată:
Ecuația de mai sus arată că lichidele mai dense vor exercita o presiune mai mare. Și presiunea este mai mare, cu atât este mai mică suprafața pe care este exercitată.
Ecuația P = ρgz indică faptul că presiunea P a coloanei de fluid crește liniar cu adâncimea z. Prin urmare, o variație ΔP a presiunii, va fi legată de o variație a adâncimii Δz după cum urmează:
ΔP = ρgΔz
Definirea unei noi mărimi numită greutate specifică a fluidului γ, dată de:
γ = ρg
Greutatea specifică vine în unități de Newton / volum sau N / m3. Cu aceasta, rămâne ecuația pentru variația presiunii:
ΔP = γ Δz
Care este rescris ca:
Acesta este gradientul de presiune. Acum vedem că în condiții statice, gradientul de presiune al fluidului este constant și este egal cu greutatea sa specifică.
Unitățile gradientului de presiune sunt aceleași cu cele ale greutății specifice, dar pot fi rescrise ca Pascal / metru în sistemul internațional. Acum este posibil să vizualizați interpretarea gradientului ca schimbare a presiunii pe unitate de lungime, așa cum a fost definită la început.
Greutatea specifică a apei la o temperatură de 20 ° C este de 9,8 kiloPascal / m sau 9800 Pa / m. Înseamnă că:
"Pentru fiecare metru care coboară în coloana de apă, presiunea crește cu 9800 Pa"
Unitățile sistemului englezesc sunt utilizate pe scară largă în industria petrolieră. În acest sistem unitățile gradientului de presiune sunt psi / ft sau psi / ft. Alte unități convenabile sunt bar / metru. Lira pe galon sau ppg este folosită mult pentru densitate.
Valorile densității și ale greutății specifice oricărui fluid au fost determinate experimental pentru diferite condiții de temperatură și presiune. Sunt disponibile în tabele de valori
Pentru a găsi valoarea numerică a gradientului de presiune între diferite sisteme de unități, este necesar să se utilizeze factori de conversie care conduc de la densitate, direct la gradient.
Factorul de conversie 0,052 este utilizat în industria petrolieră pentru a trece de la o densitate în ppg la un gradient de presiune în psi / ft. În acest fel, gradientul de presiune se calculează astfel:
GP = factor de conversie x densitate = 0,052 x densitateppg
De exemplu, pentru apa proaspătă gradientul de presiune este 0,433 psi / ft. Valoarea 0.052 este derivată folosind un cub a cărui latură măsoară 1ft. Pentru a umple această găleată este nevoie de 7,48 galoane de lichid.
Dacă densitatea acestui fluid este 1 pg, greutatea totală a cubului va fi de 7,48 lire-forță și greutatea sa specifică va fi de 7,48 lb / ft3.
Acum în 1 ftDouă sunt 144 inci patrati, deci in 1 ft3 vor exista 144 de centimetri pătrați pentru fiecare picior de lungime. Împărțirea 7,48 / 144 = 0,051944, care este de aproximativ 0,052.
De exemplu, dacă aveți un fluid a cărui densitate este de 13,3 ppg, gradientul său de presiune va fi: 13,3 x 0,052 psi / ft = 0,6916 psi / ft.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.