- Sıvılar ve ilginç özellikleri
- Basıncın hesaplanması
- Basınç gradyanı nasıl hesaplanır?
- Yoğunluk dönüştürme faktörü
- Referanslar
Basınç gradyanı içinde ya da bir sıvı sınırında oluşabilir belirli bir yönde varyasyonlar veya basınç farklılıkları oluşur. Buna karşılık, basınç, bir sıvının (sıvı veya gaz) onu içeren duvarlara veya sınıra uyguladığı birim alan başına kuvvettir.
Örneğin, su ile dolu bir havuzda, derinlikle birlikte basınç arttığı için aşağıya doğru dikey yönde pozitif bir basınç gradyanı vardır. Her bir metre (veya santimetre, ayak, inç) derinlikte basınç doğrusal olarak artar.
Yağ ekstraksiyonunda basınç gradyanı çok önemli bir miktardır. Kaynak: Pixabay.com
Ancak aynı seviyede bulunan tüm noktalarda basınç aynıdır. Bu nedenle, bir yüzme havuzunda basınç gradyanı yatay yönde sıfırdır (sıfır).
Petrol endüstrisinde basınç gradyanı çok önemlidir. Deliğin altındaki basınç yüzeyden daha yüksekse, yağ kolayca dışarı çıkacaktır. Aksi takdirde, basınç farkının ya buhar pompalanarak ya da enjekte edilerek yapay olarak yaratılması gerekirdi.
Sıvılar ve ilginç özellikleri
Sıvı, moleküler yapısı akmasına izin veren herhangi bir malzemedir. Sıvı moleküllerini bir arada tutan bağlar, katılardaki kadar güçlü değildir. Bu, çekişe ve dolayısıyla akmaya karşı daha az direnç göstermelerini sağlar.
Bu durum, katıların sabit bir şekli korurken, daha önce bahsedildiği gibi akışkanların, onları içeren kabınkinden daha fazla veya daha az bir derecede benimsediğini gözlemleyerek görülebilir.
Gazlar ve sıvılar bu şekilde davrandıkları için sıvı olarak kabul edilir. Bir gaz, kabın hacmini doldurmak için tamamen genişler.
Sıvılar ise belirli bir hacme sahip oldukları için o kadar çok ulaşmazlar. Aradaki fark, sıvılar sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilirken, gazlar olamaz.
Basınç altında, bir gaz kolayca sıkıştırılır ve mevcut tüm hacmi kaplayarak adapte olur. Basınç arttığında hacmi azalır. Bir sıvı söz konusu olduğunda, yoğunluğu - kütlesi ile hacmi arasındaki bölümle verilir - geniş bir basınç ve sıcaklık aralığında sabit kalır.
Bu son sınırlama önemlidir, çünkü gerçekte neredeyse her madde belirli aşırı sıcaklık ve basınç koşulları altında bir sıvı gibi davranabilir.
Koşulların aşırı kabul edilebileceği yeryüzünün iç kısmında, yüzeyde katılaşan, eriyen ve lav şeklinde yüzeye akabilen kayaçlar.
Basıncın hesaplanması
Bir su sütunu veya herhangi başka bir sıvının kabın zeminine uyguladığı basıncı bulmak için, sıvının aşağıdaki özelliklere sahip olduğu kabul edilecektir:
- Yoğunluğu sabittir
- Sıkıştırılamaz
- Statik denge koşullarında (dinlenme)
Bu koşullarda bir sıvı sütunu, onu içeren kabın dibine bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, W ağırlığına eşittir:
Yoğunluk genellikle kilogram cinsinden ölçülür / metreküp (kg / m 3 ) ya da galon başına pound (PPG)
Hidrostatik basınç P, bir yüzeye dik olarak uygulanan kuvvet ile A alanı arasındaki bölüm olarak tanımlanır:
Basınç = Kuvvet / Alan
Sıvı sütunun hacmini değiştirerek V = sütun tabanının alanı x yüksekliği = Az, basınç denklemi olur:
Basınç, uluslararası ölçüm sistemindeki birimleri Newton / metre 2 veya Pascal (Pa) olan skaler bir miktardır . İngiliz sisteminin birimleri, özellikle petrol endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır: inç kare başına pound (psi).
Yukarıdaki denklem, daha yoğun sıvıların daha fazla basınç uygulayacağını göstermektedir. Ve basınç ne kadar büyükse, uygulandığı yüzey o kadar küçüktür.
Sıvı sütunun hacmini değiştirerek V = taban alanı x sütun yüksekliği = Az, basınç denklemi basitleştirilmiştir:
Yukarıdaki denklem, daha yoğun sıvıların daha fazla basınç uygulayacağını göstermektedir. Ve basınç ne kadar büyükse, uygulandığı yüzey o kadar küçüktür.
Basınç gradyanı nasıl hesaplanır?
P = ρgz denklemi, akışkan sütununun basıncının P derinliğinin z ile doğrusal olarak arttığını gösterir. Bu nedenle, basınçtaki bir ΔP varyasyonu, aşağıdaki şekilde Δz derinliğindeki bir varyasyonla ilişkilendirilecektir:
Yoğunluk dönüştürme faktörü
İngiliz sisteminin birimleri, petrol endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemde basınç gradyanının birimleri psi / ft veya psi / ft'dir. Diğer uygun birimler bar / metredir. Galon başına pound veya ppg, yoğunluk için yaygın olarak kullanılır.
Herhangi bir akışkanın yoğunluğu ve özgül ağırlık değerleri, çeşitli sıcaklık ve basınç koşulları için deneysel olarak belirlenmiştir. Değer tablolarında mevcutturlar
Farklı birim sistemleri arasındaki basınç gradyanının sayısal değerini bulmak için, yoğunluktan doğrudan gradyana götüren dönüştürme faktörleri kullanılmalıdır.
0,052 dönüştürme faktörü, petrol endüstrisinde ppg cinsinden bir yoğunluktan psi / ft cinsinden bir basınç gradyanına gitmek için kullanılır. Bu şekilde basınç gradyanı şu şekilde hesaplanır:
Referanslar
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 2. Meksika. Cengage Öğrenim Editörleri. 367-372.
- Kuyu Kontrolü Okulu El Kitabı. Bölüm 01 Baskı ilkeleri.