Πυκνότητα αερίων

Τα αέρια, σε αντίθεση με τα υγρά, χαρακτηρίζονται από χαμηλή πυκνότητα. Η κανονική πυκνότητα ενός αερίου είναι η μάζα ενός λίτρου αερίου στους 0°C και πίεση 1 kgf/cm2. Η μάζα ενός μορίου οποιουδήποτε αερίου είναι ανάλογη της πυκνότητάς του.

Η πυκνότητα ενός αερίου, c, αλλάζει αναλογικά με την πίεση και μετριέται από τον λόγο της μάζας του αερίου m προς τον όγκο V που καταλαμβάνει:

Για πρακτικούς σκοπούς, είναι βολικό να χαρακτηρίζονται διάφορα αέρια από την πυκνότητά τους σε σχέση με τον αέρα υπό τις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Δεδομένου ότι τα μόρια διαφορετικών αερίων έχουν διαφορετικές μάζες, οι πυκνότητες τους στην ίδια πίεση είναι ανάλογες με τις μοριακές τους μάζες.

Η πυκνότητα των αερίων και ο λόγος της πυκνότητάς τους προς την πυκνότητα του αέρα:

Βασικοί νόμοι αερίων

Χαρακτηριστικό των αερίων είναι ότι δεν έχουν δικό τους όγκο και σχήμα, αλλά παίρνουν τη μορφή και καταλαμβάνουν τον όγκο του δοχείου στο οποίο τοποθετούνται. Τα αέρια γεμίζουν ομοιόμορφα τον όγκο του δοχείου, προσπαθώντας να εκτονωθούν και να καταλάβουν όσο το δυνατόν περισσότερο όγκο. Όλα τα αέρια είναι εξαιρετικά συμπιεστά. Τα μόρια των πραγματικών αερίων έχουν όγκο και έχουν δυνάμεις αμοιβαίας έλξης, αν και αυτές οι ποσότητες είναι πολύ μικρές. Οι υπολογισμοί για πραγματικά αέρια χρησιμοποιούν συνήθως νόμους αερίων για ιδανικά αέρια. Τα ιδανικά αέρια είναι αέρια υπό όρους των οποίων τα μόρια δεν έχουν όγκο και δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους λόγω της απουσίας ελκτικών δυνάμεων και σε συγκρούσεις μεταξύ τους δεν ενεργούν άλλες δυνάμεις, εκτός από τις δυνάμεις ελαστικής κρούσης. Αυτά τα αέρια ακολουθούν αυστηρά τους νόμους του Boyle - Mariotte, Gay-Lussac κ.λπ.

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία και όσο χαμηλότερη είναι η πίεση, τόσο πιο κοντά η συμπεριφορά των πραγματικών αερίων αντιστοιχεί στα ιδανικά αέρια. Σε χαμηλές πιέσεις, όλα τα αέρια μπορούν να θεωρηθούν ιδανικά. Σε πιέσεις περίπου 100 kg/cm2, οι αποκλίσεις των πραγματικών αερίων από τους νόμους των ιδανικών αερίων δεν υπερβαίνουν το 5%. Δεδομένου ότι οι αποκλίσεις των πραγματικών αερίων από τους νόμους που προκύπτουν για τα ιδανικά αέρια είναι συνήθως αμελητέες, οι νόμοι για τα ιδανικά αέρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ελεύθερα για την επίλυση πολλών πρακτικών προβλημάτων.

Νόμος του Boyle -- Mariotte

Οι μετρήσεις του όγκου του αερίου υπό την επίδραση της εξωτερικής πίεσης έδειξαν ότι υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ του όγκου V και της πίεσης P, που εκφράζεται από το νόμο Boyle-Mariotte: η πίεση μιας δεδομένης μάζας (ή ποσότητας) αερίου σε σταθερή θερμοκρασία είναι αντιστρόφως ανάλογο με τον όγκο του αερίου:

P1: P2 = V1: V2,

όπου Р1 - πίεση αερίου σε όγκο V1. Р2 - πίεση αερίου σε όγκο V2.

Από αυτό προκύπτει ότι:

P1 * V1 \u003d P2 * V2 ή P * V \u003d const (σε t \u003d const).

Αυτό το αξίωμα διατυπώνεται ως εξής: το γινόμενο της πίεσης μιας δεδομένης μάζας αερίου και του όγκου της είναι σταθερό εάν η θερμοκρασία δεν μεταβάλλεται (δηλ. κατά τη διάρκεια μιας ισοθερμικής διεργασίας).

Εάν, για παράδειγμα, πάρουμε 8 λίτρα αερίου υπό πίεση P = 0,5 kgf / cm2 και αλλάξουμε την πίεση σε σταθερή σταθερή θερμοκρασία, τότε θα ληφθούν τα ακόλουθα δεδομένα: σε 1 kgf / cm2, το αέριο θα καταλάβει όγκο 4 λίτρα, στα 2 kgf / cm2 - 2 λίτρα, στα 4 kgf/cm2 - 1 λίτρο; στα 8 kgf / cm2 - 0,5 l.

Έτσι, σε σταθερή θερμοκρασία, οποιαδήποτε αύξηση της πίεσης οδηγεί σε μείωση του όγκου του αερίου και μείωση του όγκου του αερίου - σε αύξηση της πίεσης.

Η σχέση μεταξύ όγκου αερίου και πίεσης σε σταθερή θερμοκρασία χρησιμοποιείται ευρέως για διάφορους υπολογισμούς στην καταδυτική πρακτική.

Νόμοι του Gay-Lussac και του Charles

Ο νόμος Gay-Lussac εκφράζει την εξάρτηση του όγκου και της πίεσης ενός αερίου από τη θερμοκρασία: σε σταθερή πίεση, ο όγκος μιας δεδομένης μάζας αερίου είναι ευθέως ανάλογος με την απόλυτη θερμοκρασία του:

όπου T1 και T2 είναι η θερμοκρασία σε Kelvin (K), η οποία είναι ίση με τη θερμοκρασία σε °C + 273,15. εκείνοι. 0°C; 273 K; 100 ° C - -373 K και 0oK \u003d -273,15 ° C.

Επομένως, οποιαδήποτε αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε αύξηση του όγκου, ή, με άλλα λόγια, μια αλλαγή στον όγκο μιας δεδομένης μάζας αερίου V είναι ευθέως ανάλογη με μια αλλαγή στη θερμοκρασία t του αερίου σε σταθερή πίεση (δηλ. μια ισοβαρική διαδικασία). Αυτή η θέση εκφράζεται με τον τύπο:

όπου V1 είναι ο όγκος του αερίου σε μια δεδομένη θερμοκρασία. V0 - αρχικός όγκος αερίου στους 0°С. β - ο συντελεστής ογκομετρικής διαστολής του αερίου.

Όταν διαφορετικά αέρια θερμαίνονται με τον ίδιο αριθμό μοιρών, η σχετική αύξηση του όγκου είναι ίδια για όλα τα αέρια. Ο συντελεστής b είναι σταθερός για όλα τα αέρια, η τιμή της αύξησης του όγκου, ίση με 1/273 ή 0,00367 °C-1. Αυτός ο συντελεστής ογκομετρικής διαστολής των αερίων δείχνει με ποιο μέρος του όγκου που καταλαμβάνεται στους 0 ° C, ο όγκος του αερίου αυξάνεται εάν θερμανθεί κατά 1 ° C σε σταθερή πίεση.

Η σχέση μεταξύ πίεσης και θερμοκρασίας υπακούει στο ίδιο μοτίβο, δηλαδή: η μεταβολή της πίεσης μιας δεδομένης μάζας αερίου είναι ευθέως ανάλογη με τη θερμοκρασία σε σταθερό όγκο (δηλαδή, σε μια ισοχωρική διαδικασία: από τις ελληνικές λέξεις "ισός" - ίσος και "horema" - χωρητικότητα) , η οποία εκφράζεται με τον τύπο:

Рt = Р0 (1 + bt),

όπου Pt είναι η πίεση του αερίου σε μια δεδομένη θερμοκρασία. P0 -- αρχική πίεση αερίου στους 0°C. β - ο συντελεστής ογκομετρικής διαστολής του αερίου.

Αυτή η σχέση ιδρύθηκε από τον J. Charles 25 χρόνια πριν από τη δημοσίευση του J. L. Gay-Lussac και συχνά ονομάζεται νόμος του Charles. Η εξάρτηση του όγκου από τη θερμοκρασία σε σταθερή πίεση καθιερώθηκε επίσης για πρώτη φορά από τον Charles.

Καθώς η θερμοκρασία ενός αερίου μειώνεται, η πίεσή του μειώνεται και σε θερμοκρασία -273,15 ° C, η πίεση οποιουδήποτε αερίου είναι μηδέν. Αυτή η θερμοκρασία ονομάζεται θερμοκρασία απόλυτου μηδέν. Σε αυτή την περίπτωση, η χαοτική θερμική κίνηση των μορίων σταματά και η ποσότητα της θερμικής ενέργειας γίνεται ίση με το μηδέν. Οι παραπάνω εξαρτήσεις, που εκφράζουν τους νόμους του Charles και του Gay-Lussac, επιτρέπουν την επίλυση σημαντικών πρακτικών προβλημάτων στην προετοιμασία και τον προγραμματισμό της υποβρύχιας κατάδυσης, όπως ο προσδιορισμός της πίεσης του αέρα σε κυλίνδρους με αλλαγές θερμοκρασίας, η αντίστοιχη αλλαγή στα αποθέματα αέρα και ο χρόνος που δαπανάται. σε δεδομένο βάθος, κλπ. .

Εξίσωση κατάστασης ιδανικού αερίου

Εάν η σχέση μεταξύ όγκου, πίεσης και θερμοκρασίας συνδεθεί μαζί και εκφραστεί σε μία εξίσωση, τότε προκύπτει η ιδανική εξίσωση κατάστασης αερίου, η οποία συνδυάζει τους νόμους των Boyle - Mariotte και Gay-Lussac. Αυτή η εξίσωση προήλθε για πρώτη φορά από τον B.P. Klaiperon μετασχηματίζοντας τις εξισώσεις που πρότειναν οι προκάτοχοί του. Η εξίσωση του Claiperon είναι ότι το γινόμενο της πίεσης ενός αερίου δεδομένης μάζας και όγκου, διαιρούμενο με την απόλυτη θερμοκρασία, είναι μια σταθερή τιμή, ανεξάρτητη από την κατάσταση στην οποία βρίσκεται το αέριο. Ένας τρόπος για να γραφτεί αυτή η εξίσωση είναι:

Στην περίπτωση αυτή, η σταθερά του αερίου r θα εξαρτηθεί από τη φύση του αερίου. Εάν η μάζα του αερίου είναι γραμμομόριο (γραμμομόριο), τότε η σταθερά του αερίου R είναι καθολική και δεν εξαρτάται από τη φύση του αερίου. Για μάζα αερίου ίση με 1 mole, η εξίσωση θα έχει την ακόλουθη μορφή:

Η ακριβής τιμή του R είναι 8,314510 J mol -1 K-1

Αν πάρουμε όχι 1 mol, αλλά οποιαδήποτε ποσότητα αερίου με μάζα m, τότε η κατάσταση ενός ιδανικού αερίου μπορεί να εκφραστεί με την εξίσωση Mendeleev-Claiperon, κατάλληλη για υπολογισμούς, με τη μορφή που γράφτηκε για πρώτη φορά από τον D.I. Mendeleev το 1874:

όπου m είναι η μάζα του αερίου, g; Μ είναι η μοριακή μάζα.

Η ιδανική εξίσωση κατάστασης αερίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για υπολογισμούς στην καταδυτική πρακτική.

Παράδειγμα. Προσδιορίστε τον όγκο που καταλαμβάνεται από 2,3 kg υδρογόνου σε θερμοκρασία + 10 ° C και πίεση 125 kgf / cm2

όπου 2300 είναι η μάζα του αερίου, g; 0,082 - σταθερά αερίου; 283 - θερμοκρασία Τ (273+10); 2 - μοριακή μάζα υδρογόνου Μ. Από την εξίσωση προκύπτει ότι η πίεση που ασκεί το αέριο στα τοιχώματα του δοχείου είναι ίση με:

Αυτή η πίεση εξαφανίζεται είτε στο m > 0 (όταν το αέριο σχεδόν εξαφανίζεται), είτε στο V> ? (όταν το αέριο διαστέλλεται επ' αόριστον), ή στο T > 0 (όταν τα μόρια του αερίου δεν κινούνται).

Εξίσωση Van der Waals

Ακόμη και ο M. V. Lomonosov επεσήμανε ότι ο νόμος Boyle-Mariotte δεν μπορεί να ισχύει σε πολύ υψηλές πιέσεις, όταν οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων είναι συγκρίσιμες με τα δικά τους μεγέθη. Στη συνέχεια, επιβεβαιώθηκε πλήρως ότι οι αποκλίσεις από τη συμπεριφορά των ιδανικών αερίων θα ήταν σημαντικές σε πολύ υψηλές πιέσεις και πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Σε αυτή την περίπτωση, η εξίσωση του ιδανικού αερίου θα δώσει λανθασμένα αποτελέσματα χωρίς να ληφθούν υπόψη οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων αερίου και ο όγκος που καταλαμβάνουν. Επομένως, το 1873, ο Jan Diederik van der Waals πρότεινε δύο διορθώσεις σε αυτήν την εξίσωση: για την πίεση και για τον όγκο.

Νόμος του Avogadro

Η Avogadro διατύπωσε μια υπόθεση σύμφωνα με την οποία, κάτω από τις ίδιες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης, όλα τα ιδανικά αέρια, ανεξάρτητα από τη χημική τους φύση, περιέχουν ίσο αριθμό μορίων ανά μονάδα όγκου. Από αυτό προκύπτει ότι η μάζα ίσων όγκων αερίου είναι ανάλογη με το μοριακό τους βάρος.

Με βάση τον νόμο Avogadro, γνωρίζοντας τους όγκους των αερίων που μελετήθηκαν, μπορεί κανείς να προσδιορίσει τη μάζα τους και, αντίθετα, να ανακαλύψει τον όγκο του από τη μάζα του αερίου.

Νόμοι της δυναμικής των αερίων

Νόμος του Ντάλτον. Η πίεση ενός μείγματος αερίων είναι ίση με το άθροισμα των μερικών (μερικών) πιέσεων των μεμονωμένων αερίων που συνθέτουν το μείγμα, δηλαδή εκείνες τις πιέσεις που θα παρήγαγε κάθε αέριο χωριστά αν λαμβανόταν στην ίδια θερμοκρασία στον όγκο του μείγματος.

Η μερική πίεση αερίου Pr είναι ανάλογη με το ποσοστό C του δεδομένου αερίου και την απόλυτη πίεση Rabs του μείγματος αερίων και προσδιορίζεται από τον τύπο:

Pr \u003d Pa6s C / 100,

όπου Pr είναι η μερική πίεση του αερίου στο μείγμα, kg/cm2. C είναι η περιεκτικότητα σε όγκο αερίου στο μείγμα, %.

Αυτός ο νόμος μπορεί να απεικονιστεί συγκρίνοντας ένα μείγμα αερίων σε κλειστό όγκο με ένα σύνολο βαρών διαφορετικών βαρών που τοποθετούνται σε μια ζυγαριά. Προφανώς, κάθε ένα από τα βάρη θα ασκήσει πίεση στη ζυγαριά ανεξάρτητα από την παρουσία άλλων βαρών σε αυτήν.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Τα αέρια, σε αντίθεση με τα υγρά που πέφτουν, χαρακτηρίζονται από σημαντική συμπιεστότητα και υψηλές τιμές του συντελεστή θερμικής διαστολής. Η εξάρτηση της πυκνότητας του αερίου από την πίεση και τη θερμοκρασία καθορίζεται από την εξίσωση της κατάστασης. Τις απλούστερες ιδιότητες κατέχει ένα αέριο που είναι αραιωμένο σε τέτοιο βαθμό που η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων του μπορεί να αγνοηθεί. Αυτό είναι ένα ιδανικό (τέλειο) αέριο, για το οποίο ισχύει η εξίσωση Mendeleev-Clapeyron:

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου р - απόλυτη πίεση; R - ειδική σταθερά αερίου, διαφορετική για διαφορετικά αέρια, αλλά ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία και την πίεση (για τον αέρα R = 287 J / (kg K), T - απόλυτη θερμοκρασία. Η συμπεριφορά των πραγματικών αερίων σε συνθήκες μακριά από την υγροποίηση διαφέρει ελάχιστα συμπεριφορά των τέλειων αερίων, και για αυτά σε ένα ευρύ φάσμα είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν οι εξισώσεις κατάστασης των τέλειων αερίων.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Σε τεχνικούς υπολογισμούς, η πυκνότητα του αερίου συνήθως φέρεται σε κανονικές φυσικές συνθήκες: T=20°C; p = 101325 Pa. Για αέρα υπό αυτές τις συνθήκες, ρ = 1,2 kg / m 3. Η πυκνότητα του αέρα υπό άλλες συνθήκες προσδιορίζεται από τον τύπο:

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Σύμφωνα με αυτόν τον τύπο για μια ισοθερμική διεργασία (T = const): Μια αδιαβατική διεργασία είναι μια διαδικασία που προχωρά χωρίς εξωτερική μεταφορά θερμότητας. Για μια αδιαβατική διεργασία, k=cp /cv είναι η αδιαβατική σταθερά του αερίου. cp - θερμοχωρητικότητα, αέριο σε σταθερή πίεση. cv - το ίδιο, σε σταθερό όγκο.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που καθορίζει την εξάρτηση της μεταβολής της πυκνότητας με την αλλαγή της πίεσης σε ένα κινούμενο ρεύμα είναι η ταχύτητα διάδοσης του ήχου α. Σε ένα ομοιογενές μέσο, ​​η ταχύτητα διάδοσης του ήχου προσδιορίζεται από την έκφραση: Για αέρα a = 330 m/s; για διοξείδιο του άνθρακα 261 m/s.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Δεδομένου ότι ο όγκος ενός αερίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία και την πίεση, τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τη μελέτη της πτώσης υγρών μπορούν να επεκταθούν στα αέρια μόνο εάν οι αλλαγές πίεσης και θερμοκρασίας είναι ασήμαντες εντός του φαινομένου υπό θεώρηση. 3 Σημαντικές διαφορές πίεσης, που προκαλούν σημαντική αλλαγή στην πυκνότητα των αερίων, μπορεί να προκύψουν όταν κινούνται με υψηλές ταχύτητες. Η αναλογία μεταξύ της ταχύτητας κίνησης και της ταχύτητας του ήχου σε αυτό καθιστά δυνατό να κριθεί η ανάγκη να ληφθεί υπόψη η συμπιεστότητα σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση.

Επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης στην πυκνότητα του αερίου Εάν ένα υγρό ή αέριο κινείται, τότε για να εκτιμήσουν τη συμπιεστότητα, δεν χρησιμοποιούν την απόλυτη τιμή της ταχύτητας του ήχου, αλλά τον αριθμό Mach, ίσο με τον λόγο της ταχύτητας ροής προς την ταχύτητα του ήχου. Μ = ν/α Εάν ο αριθμός Mach είναι πολύ μικρότερος από τη μονάδα, τότε το υγρό ή το αέριο που πέφτει μπορεί να θεωρηθεί πρακτικά ασυμπίεστο

Ισορροπία αερίου Σε μικρό ύψος της στήλης αερίου, η πυκνότητά της μπορεί να θεωρηθεί ίδια κατά μήκος της στήλης: τότε η πίεση που δημιουργείται από αυτή τη στήλη προσδιορίζεται από τη βασική εξίσωση της υδροστατικής. Όταν η στήλη αέρα είναι υψηλή, η πυκνότητά της σε διαφορετικά σημεία δεν είναι πλέον η ίδια, επομένως η υδροστατική εξίσωση δεν ισχύει σε αυτή την περίπτωση.

Ισορροπία αερίου Λαμβάνοντας υπόψη την εξίσωση διαφορικής πίεσης για την περίπτωση απόλυτης ηρεμίας και αντικαθιστώντας την τιμή της πυκνότητας σε αυτήν, έχουμε Για να ενσωματώσουμε αυτήν την εξίσωση, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τον νόμο της μεταβολής της θερμοκρασίας του αέρα σε σχέση με το ύψος του αέρα στήλη. Δεν είναι δυνατόν να εκφραστεί η μεταβολή της θερμοκρασίας με μια απλή συνάρτηση ύψους ή πίεσης, επομένως η λύση της εξίσωσης μπορεί να είναι μόνο κατά προσέγγιση.

Ισορροπία αερίου Για μεμονωμένα στρώματα της ατμόσφαιρας, μπορεί να υποτεθεί με επαρκή ακρίβεια ότι η αλλαγή της θερμοκρασίας ανάλογα με το ύψος (και για ένα ορυχείο - στο βάθος) συμβαίνει σύμφωνα με έναν γραμμικό νόμο: T = T 0 + αz, όπου T και T 0 είναι η απόλυτη θερμοκρασία του αέρα, αντίστοιχα, στο ύψος (βάθος) z και στην επιφάνεια της γης α-βαθμίδα θερμοκρασίας που χαρακτηρίζει τη μεταβολή της θερμοκρασίας του αέρα με αύξηση του ύψους (-α) ή του βάθους (+α) κατά 1 m, K / m.

Ισορροπία αερίου Οι τιμές του συντελεστή α είναι διαφορετικές σε διαφορετικές περιοχές κατά μήκος του ύψους στην ατμόσφαιρα ή κατά μήκος του βάθους στο ορυχείο. Επιπλέον, εξαρτώνται επίσης από τις μετεωρολογικές συνθήκες, την εποχή του χρόνου και άλλους παράγοντες. Κατά τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας εντός της τροπόσφαιρας (δηλαδή, μέχρι τα 11000 m), συνήθως λαμβάνουν α = 0,0065 K/m· για βαθιά ορυχεία, η μέση τιμή του α λαμβάνεται ίση με 0,004÷ 0,006 K/m υγρό - 0,01.

Ισορροπία αερίου Αντικαθιστώντας τον τύπο αλλαγής θερμοκρασίας στη διαφορική εξίσωση πίεσης και ενσωματώνοντάς τον, λαμβάνουμε Η εξίσωση λύνεται ως προς το Η, αντικαθιστώντας τους φυσικούς λογάριθμους με δεκαδικούς, α - την τιμή της από την εξίσωση μέσω της θερμοκρασίας, R - την τιμή για αέρας, ίσος με 287 J / (kg K) ; και υποκατάστατο g = 9,81 m/s2.

Ισορροπία αερίου Ως αποτέλεσμα αυτών των ενεργειών, ο βαρομετρικός τύπος H \u003d 29, 3 (T-T 0) (lg p / p 0) / (lg. T 0 / T), καθώς και ο τύπος για τον προσδιορισμό της πίεσης, όπου n καθορίζεται από τον τύπο

ΣΤΑΘΕΡΗ ΚΙΝΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΣΩΛΗΝΕΣ Ο νόμος διατήρησης της ενέργειας σε μηχανική μορφή για ένα στοιχείο μήκους dx ενός στρογγυλού σωλήνα με διάμετρο d, με την προϋπόθεση ότι η μεταβολή στο γεωδαιτικό ύψος είναι μικρή σε σύγκριση με τη μεταβολή της πιεζομετρικής πίεσης, έχει τη διαδικασία της μορφής με σταθερό πολυτροπικό εκθέτη n = const και υποθέτοντας ότι λ= const μετά την ολοκλήρωση, προκύπτει ο νόμος κατανομής πίεσης κατά μήκος του αγωγού αερίου

ΣΤΑΘΕΡΗ ΚΙΝΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΣΩΛΗΝΕΣ

ΣΤΑΘΕΡΗ ΚΙΝΗΣΗ ΑΕΡΙΟΥ ΣΤΟΥΣ ΣΩΛΗΝΕΣ M ω Στο n = 1, οι τύποι ισχύουν για μια σταθερή ισοθερμική ροή αερίου. Ο συντελεστής υδραυλικής αντίστασης λ για το αέριο, ανάλογα με τον αριθμό Reynolds, μπορεί να υπολογιστεί από τους τύπους που χρησιμοποιούνται στη ροή ρευστού.

Κατά τη μετακίνηση πραγματικών αερίων υδρογονανθράκων για μια ισοθερμική διεργασία, χρησιμοποιείται η εξίσωση κατάστασης όπου ο συντελεστής συμπιεστότητας z των αερίων φυσικών υδρογονανθράκων προσδιορίζεται από πειραματικές καμπύλες ή αναλυτικά από κατά προσέγγιση εξισώσεις κατάστασης.

ω

ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΕΡΙΩΝ

1. Πυκνότητα αερίου -μάζα 1 m 3 αερίου σε θερμοκρασία 0 0 και πίεση 0,1 MPa (760 mm Hg). Η πυκνότητα ενός αερίου εξαρτάται από την πίεση και τη θερμοκρασία. Η πυκνότητα των αερίων κυμαίνεται μεταξύ 0,55 - 1 g / cm 3.

Κοινά χρησιμοποιημένο σχετική πυκνότηταμε αέρα (αδιάστατη τιμή - ο λόγος της πυκνότητας του αερίου προς την πυκνότητα του αέρα· υπό κανονικές συνθήκες, η πυκνότητα αέρα είναι 1,293 kg / m 3).

2. Ιξώδες αερίων -εσωτερική τριβή αερίων που συμβαίνει κατά την κίνησή του. Το ιξώδες των αερίων είναι πολύ χαμηλό 1 . 10 -5 Πα.σ. Ένα τόσο χαμηλό ιξώδες αερίων εξασφαλίζει την υψηλή κινητικότητά τους μέσω ρωγμών και πόρων.

3. Διαλυτότητα αερίων -ένα από τα πιο σημαντικά ακίνητα. Η διαλυτότητα των αερίων σε λάδι ή νερό σε πίεση όχι μεγαλύτερη από 5 MPa υπόκειται σε ο νόμος του Henry, δηλ. η ποσότητα του διαλυμένου αερίου είναι ευθέως ανάλογη της πίεσης και του συντελεστή διαλυτότητας.

Σε υψηλότερες πιέσεις, η διαλυτότητα του αερίου προσδιορίζεται ήδη από διάφορους δείκτες: θερμοκρασία, χημική σύνθεση, αλατότητα των υπόγειων υδάτων κ.λπ. Η διαλυτότητα των αερίων υδρογονανθράκων στα έλαια είναι 10 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο νερό. Το υγρό αέριο είναι πιο διαλυτό στο λάδι από το ξηρό αέριο. Το ελαφρύτερο λάδι διαλύει περισσότερο αέριο από το βαρύ.

4. Κρίσιμη θερμοκρασία αερίου. Για κάθε αέριο υπάρχει μια θερμοκρασία πάνω από την οποία δεν μετατρέπεται σε υγρή κατάσταση, όσο υψηλή κι αν είναι η πίεση, δηλ. κρίσιμος t(για CH 4 t cr = -82,1 0 C). Τα ομόλογα μεθανίου μπορεί να βρίσκονται σε υγρή κατάσταση (για C 2 H 6 t cr \u003d 32,2 0 C, C 3 H 8 t cr = 97,0 0 C).

5. Διάχυση- αυτή είναι η αυθόρμητη κίνηση των αερίων σε μοριακό επίπεδο προς την κατεύθυνση της μείωσης των συγκεντρώσεων.

6. Συντελεστής όγκου αερίου σχηματισμούείναι ο λόγος του όγκου του αερίου σε συνθήκες δεξαμενής προς τον όγκο του ίδιου αερίου υπό τυπικές συνθήκες

(T =0 0 και P=0,1 MPa).

V g \u003d V g pl / V g st

Ο όγκος του αερίου στη δεξαμενή είναι 100 φορές μικρότερος από ό,τι υπό τυπικές συνθήκες, επειδή το αέριο είναι εξαιρετικά συμπιεστό.

ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΑΤΑ ΑΕΡΙΟΥ

Όχι μόνο το αέριο μπορεί να διαλυθεί στο πετρέλαιο, αλλά το πετρέλαιο μπορεί επίσης να διαλυθεί στο αέριο. Αυτό συμβαίνει υπό ορισμένες προϋποθέσεις, και συγκεκριμένα:

1) ο όγκος του αερίου είναι μεγαλύτερος από τον όγκο του πετρελαίου.

2) πίεση 20-25 MPa;

3) θερμοκρασία 90-95 0 C.

Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι υγροί υδρογονάνθρακες αρχίζουν να διαλύονται στο αέριο. Σταδιακά, το μείγμα μετατρέπεται εντελώς σε αέριο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ανάδρομη εξάτμιση.Όταν αλλάξει μία από τις συνθήκες, για παράδειγμα, όταν η πίεση της δεξαμενής μειώνεται κατά την ανάπτυξη, το συμπύκνωμα αρχίζει να διαχωρίζεται από αυτό το μείγμα με τη μορφή υγρών υδρογονανθράκων. Η σύνθεσή του: C 5, H 12 (πεντάνιο) και άνω. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ανάδρομη συμπύκνωση.

Το συμπύκνωμα αερίου είναι το υγρό μέρος των συσσωρεύσεων αερίου συμπυκνώματος. Τα συμπυκνώματα αερίου ονομάζονται ελαφρά λάδια, καθώς δεν περιέχουν ασφαλτορητινώδεις ουσίες. Η πυκνότητα του συμπυκνώματος αερίου είναι 0,65-0,71 g/cm3. Η πυκνότητα των συμπυκνωμάτων αερίου αυξάνεται με το βάθος και επίσης αλλάζει (συνήθως αυξάνεται) κατά την ανάπτυξη.

Διάκριση μεταξύ ακατέργαστου συμπυκνώματος και σταθερού.

Η ακατέργαστη είναι μια υγρή φάση που εξάγεται στην επιφάνεια, στην οποία διαλύονται αέρια συστατικά. Το ακατέργαστο συμπύκνωμα λαμβάνεται απευθείας σε διαχωριστές πεδίου σε πιέσεις και θερμοκρασίες διαχωρισμού.

Το σταθερό συμπύκνωμα αερίου λαμβάνεται από το ακατέργαστο αέριο με την απαέρωσή του· αποτελείται από υγρούς υδρογονάνθρακες (πεντάνιο) και υψηλότερους.

ΑΕΡΙΟ ΕΝΥΔΡΑΤΕΣ

Τα περισσότερα αέρια σχηματίζουν κρυσταλλικούς υδρίτες με νερό - στερεά. Οι ουσίες αυτές ονομάζονται υδρίτες αερίων και σχηματίζονται σε χαμηλές θερμοκρασίες, υψηλές πιέσεις και σε μικρά βάθη. Μοιάζουν με χαλαρό πάγο ή χιόνι. Κοιτάσματα αυτού του τύπου έχουν βρεθεί στις μόνιμα παγωμένες περιοχές της Δυτικής και Ανατολικής Σιβηρίας και στα νερά των βόρειων θαλασσών.

Το πρόβλημα της χρήσης ένυδρων αερίων δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί επαρκώς. Όλα τα ζητήματα παραγωγής ένυδρου αερίου μειώνονται στη δημιουργία συνθηκών στη δεξαμενή υπό τις οποίες οι ένυδρες αέριες θα αποσυντεθούν σε αέριο και νερό.

Για αυτό χρειάζεστε:

1) μείωση της πίεσης στη δεξαμενή.

2) αύξηση θερμοκρασίας?

3) προσθήκη ειδικών αντιδραστηρίων.

Μοτίβα και αλλαγές στις ιδιότητες του πετρελαίου και του φυσικού αερίου σε κοιτάσματα και κοιτάσματα

Έτσι, είναι αποτέλεσμα φυσικών και χημικών αλλαγών στα έλαια και τα αέρια που συμβαίνουν υπό την επίδραση του νερού που διεισδύει στα κοιτάσματα και των αλλαγών στην πίεση και τη θερμοκρασία της δεξαμενής. Ως εκ τούτου, για εύλογες προβλέψεις μεταβολών στις ιδιότητες του πετρελαίου και του φυσικού αερίου στη διαδικασία ανάπτυξης, είναι απαραίτητο να έχουμε σαφείς ιδέες: α) σχετικά με τα πρότυπα μεταβολών στις ιδιότητες του πετρελαίου και του φυσικού αερίου ως προς τον όγκο του κοιτάσματος πριν από την έναρξη της ανάπτυξης· β) σχετικά με τις διαδικασίες φυσικής και χημικής αλληλεπίδρασης των ελαίων και των αερίων με τα νερά που εισέρχονται στη δεξαμενή (ειδικά με εγχυόμενα νερά διαφορετικής σύνθεσης από το νερό σχηματισμού). γ) σχετικά με τις κατευθύνσεις κίνησης των ρευστών στη δεξαμενή ως αποτέλεσμα της λειτουργίας του φρεατίου. δ) μεταβολές της πίεσης και της θερμοκρασίας της δεξαμενής κατά την περίοδο ανάπτυξης του κοιτάσματος. Μοτίβα μεταβολών στις ιδιότητες του πετρελαίου και του φυσικού αερίου κατά τον όγκο του κοιτάσματος.Η πλήρης ομοιομορφία των ιδιοτήτων του πετρελαίου και του αερίου που είναι διαλυμένο σε αυτό μέσα στο ίδιο κοίτασμα είναι ένα μάλλον σπάνιο φαινόμενο. Για τα κοιτάσματα πετρελαίου, οι αλλαγές στις ιδιότητες είναι συνήθως αρκετά τακτικές και εκδηλώνονται κυρίως με αύξηση της πυκνότητας, συμπεριλαμβανομένης της οπτικής πυκνότητας, του ιξώδους, της περιεκτικότητας σε ρητινώδεις ουσίες ασφάλτου, παραφίνης και θείου καθώς αυξάνεται το βάθος της δεξαμενής, δηλαδή από τον θόλο στο τα φτερά και από την οροφή μέχρι τη σόλα σε χοντρές στρώσεις. Η πραγματική μεταβολή της πυκνότητας στα περισσότερα κοιτάσματα συνήθως δεν υπερβαίνει τα 0,05-0,07 g/cm3. Ωστόσο, πολύ συχνά η κλίση αύξησης της πυκνότητας και οι απόλυτες τιμές της αυξάνονται απότομα σε κοντινή απόσταση από την επαφή λαδιού-νερού.Συχνά, η πυκνότητα του λαδιού πάνω από το μονωτικό στρώμα είναι πρακτικά σταθερή. αυξανόμενο βάθος, φτάνει στο ελάχιστο και στη συνέχεια αυξάνεται καθώς πλησιάζει το OWC. Τα περιγραφόμενα σχέδια είναι πιο τυπικά για υψηλές αποθέσεις αποθέσεων σε διπλωμένες περιοχές. Ο κύριος λόγος σχηματισμού τους είναι η βαρυτική διαφοροποίηση (στρωμάτωση) των ελαίων κατά πυκνότητα μέσα στο κοίτασμα, παρόμοια με τη διαστρωμάτωση αερίου, πετρελαίου και νερού εντός της δεξαμενής. Μια σημαντική αλλαγή στις ιδιότητες των ελαίων στη ζώνη OWC και στα ανώτερα τμήματα των κοιτασμάτων λαδιού ανοιχτού τύπου σχετίζεται με οξειδωτικές διεργασίες.

Για δεξαμενές περιοχών πλατφόρμας με χαμηλή στάθμη λαδιού και μεγάλη ζώνη WOC, η βαρυτική διαστρωμάτωση είναι πολύ πιο αδύναμη και η κύρια επίδραση στην αλλαγή στις ιδιότητες του λαδιού ασκείται από οξειδωτικές διεργασίες στη ζώνη που βρίσκεται κάτω από το νερό του πυθμένα.

Ταυτόχρονα με την αύξηση της πυκνότητας του λαδιού, κατά κανόνα, αυξάνεται το ιξώδες του, η περιεκτικότητα σε ασφάλτου-ρητινώδεις ουσίες και παραφίνη και η περιεκτικότητα σε αέριο και η πίεση κορεσμού των διαλυμένων αερίων επίσης μειώνονται.

Παρά την υψηλή δραστηριότητα διάχυσης των αερίων, η μεταβλητότητα της σύστασής τους μέσα σε μια ενιαία δεξαμενή απέχει πολύ από το να είναι σπάνιο φαινόμενο. Εκδηλώνεται πιο έντονα στην περιεκτικότητα σε όξινα συστατικά - διοξείδιο του άνθρακα CO 2 και ιδιαίτερα υδρόθειο H 2 S. Στην κατανομή του υδρόθειου, συνήθως παρατηρείται ζωνοποίηση, η οποία εκφράζεται σε κανονική αλλαγή στις συγκεντρώσεις του υδρόθειου σε η περιοχή. Συνήθως δεν υπάρχουν εμφανείς τακτικές αλλαγές στη συγκέντρωση κατά μήκος του ύψους της απόθεσης.

Οι αποθέσεις συμπυκνώματος αερίου χωρίς χείλος λαδιού με χαμηλό επίπεδο περιεκτικότητας σε αέριο και χαμηλή αναλογία αερίου-συμπυκνώματος, κατά κανόνα, έχουν μια αρκετά σταθερή σύνθεση αερίου, σύνθεση και απόδοση συμπυκνώματος. Ωστόσο, όταν το ύψος του κοιτάσματος συμπυκνώματος αερίου είναι μεγαλύτερο από 300 m, οι διαδικασίες βαρυτικής διαστρωμάτωσης αρχίζουν να εκδηλώνονται αισθητά, οδηγώντας σε αύξηση της περιεκτικότητας σε συμπύκνωμα κάτω από την βύθιση του σχηματισμού, ιδιαίτερα απότομα για ένα κοίτασμα με υψηλή στάθμη αερίου και ένα χείλος λαδιού. Σε αυτή την περίπτωση, η περιεκτικότητα σε συμπύκνωμα στις χαμηλότερες περιοχές της απόθεσης μπορεί να είναι αρκετές φορές υψηλότερη από ό,τι στο τόξο της απόθεσης. Συγκεκριμένα, είναι γνωστά παραδείγματα όταν η αναλογία συμπυκνώματος-αερίου στα φρεάτια του τμήματος του κοιτάσματος κοντά στο νερό ήταν 180 cm 3 / m 3, και κοντά στην επαφή αερίου-πετρελαίου - 780 cm 3 / m 3, δηλ. την ίδια κατάθεση, η περιεκτικότητα σε συμπύκνωμα άλλαξε 4 φορές. Διακυμάνσεις 1,5--2 φορές είναι κοινές για πολλά πεδία με υψηλά επίπεδα περιεκτικότητας σε αέριο με έξοδο συμπυκνώματος άνω των 100 cm 3 /m 3.

Φυσικοχημικές ιδιότητες του λαδιού και παράμετροι που το χαρακτηρίζουν: πυκνότητα, ιξώδες, συμπιεστότητα, ογκομετρικός συντελεστής. Η εξάρτησή τους από τη θερμοκρασία και την πίεση

Οι φυσικές ιδιότητες των λιπαντικών ταμιευτήρων είναι πολύ διαφορετικές από αυτές των επιφανειακών απαερωμένων ελαίων, γεγονός που οφείλεται στην επίδραση της θερμοκρασίας, της πίεσης και του διαλυμένου αερίου. Η αλλαγή στις φυσικές ιδιότητες των λιπαντικών δεξαμενών που σχετίζεται με τις θερμοδυναμικές συνθήκες της παρουσίας τους στις δεξαμενές λαμβάνεται υπόψη κατά τον υπολογισμό των αποθεμάτων πετρελαίου και αερίου πετρελαίου, κατά το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και τη λειτουργία κοιτασμάτων πετρελαίου.

ΠυκνότηταΤο απαερωμένο πετρέλαιο ποικίλλει σε μεγάλο εύρος - από 600 έως 1000 kg/m 3 και άνω, και εξαρτάται κυρίως από τη σύνθεση υδρογονανθράκων και την περιεκτικότητα σε ρητινώδεις ουσίες ασφάλτου.

Η πυκνότητα του λαδιού σε συνθήκες δεξαμενής εξαρτάται από την ποσότητα του διαλυμένου αερίου, τη θερμοκρασία και την πίεση. Με την αύξηση της πίεσης, η πυκνότητα αυξάνεται ελαφρώς και με την αύξηση των άλλων δύο παραγόντων, μειώνεται. Η επίδραση των τελευταίων παραγόντων είναι πιο έντονη. Η πυκνότητα των ελαίων κορεσμένων με άζωτο ή διοξείδιο του άνθρακα αυξάνεται κάπως με την αύξηση της πίεσης.

Η επίδραση της ποσότητας του διαλυμένου αερίου και της θερμοκρασίας είναι ισχυρότερη. Επομένως, η πυκνότητα του αερίου ως αποτέλεσμα είναι πάντα μικρότερη από την πυκνότητα του απαερωμένου πετρελαίου στην επιφάνεια. Με την αύξηση της πίεσης, η πυκνότητα του λαδιού μειώνεται σημαντικά, γεγονός που σχετίζεται με τον κορεσμό του λαδιού με αέριο. Μια αύξηση της πίεσης πάνω από την πίεση κορεσμού του πετρελαίου με αέριο συμβάλλει σε κάποια αύξηση της πυκνότητας του λαδιού.

Η πυκνότητα των υδάτων σχηματισμού, εκτός από την πίεση, τη θερμοκρασία και το διαλυμένο αέριο, επηρεάζεται έντονα από την αλατότητά τους. Όταν η συγκέντρωση των αλάτων στο νερό σχηματισμού είναι 643 kg/m 3 η πυκνότητά του φτάνει τα 1450 kg/m 3 .

Αναλογία όγκου. Όταν ένα αέριο διαλύεται σε ένα υγρό, ο όγκος του αυξάνεται. Ο λόγος του όγκου του υγρού με το αέριο που έχει διαλυθεί σε αυτό σε συνθήκες δεξαμενής προς τον όγκο του ίδιου υγρού στην επιφάνεια μετά την απαέρωσή του ονομάζεται ογκομετρικός συντελεστής

b=V PL / V SOV

όπου V PL είναι ο όγκος του λαδιού σε συνθήκες δεξαμενής. V POV - ο όγκος του ίδιου λαδιού σε ατμοσφαιρική πίεση και t=20°C μετά την απαέρωση.

Δεδομένου ότι μια πολύ μεγάλη ποσότητα αερίου υδρογονάνθρακα μπορεί να διαλυθεί στο λάδι (ακόμη και 1000 ή περισσότερα m 3 σε 1 m 3 πετρελαίου), ανάλογα με τις θερμοδυναμικές συνθήκες, ο ογκομετρικός συντελεστής του λαδιού μπορεί να φτάσει το 3,5 ή περισσότερο. Οι ογκομετρικοί συντελεστές για το νερό σχηματισμού είναι 0,99-1,06.

Η μείωση του όγκου του πετρελαίου που ανακτάται σε σύγκριση με τον όγκο του πετρελαίου στη δεξαμενή, εκφρασμένη ως ποσοστό, ονομάζεται "συρρίκνωση"

u=(b-1) / b *100%

Όταν η πίεση μειώνεται από την αρχική δεξαμενή p 0 στην πίεση κορεσμού, ο ογκομετρικός συντελεστής αλλάζει ελάχιστα, επειδή Το λάδι με αέριο διαλυμένο σε αυτό συμπεριφέρεται σε αυτήν την περιοχή ως ένα συνηθισμένο ασθενώς συμπιέσιμο υγρό, που διαστέλλεται ελαφρά με φθίνουσα πίεση. Καθώς η πίεση μειώνεται, το αέριο απελευθερώνεται σταδιακά από το λάδι και ο συντελεστής όγκου μειώνεται. Η αύξηση της θερμοκρασίας του λαδιού επιδεινώνει τη διαλυτότητα των αερίων, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του ογκομετρικού συντελεστή

Ιξώδες.Το ιξώδες είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του λαδιού. Το ιξώδες του λαδιού λαμβάνεται υπόψη σε όλους σχεδόν τους υδροδυναμικούς υπολογισμούς που σχετίζονται με την ανύψωση ρευστού μέσω σωλήνων, την έκπλυση φρεατίων, τη μεταφορά προϊόντων φρεατίων μέσω σωλήνων, την επεξεργασία ζωνών σχηματισμού πυθμένα με διάφορες μεθόδους, καθώς και σε υπολογισμούς που σχετίζονται με την κίνηση του λαδιού στο η δεξαμενή.

Το ιξώδες του λαδιού της δεξαμενής είναι πολύ διαφορετικό από το ιξώδες του επιφανειακού λαδιού, καθώς περιέχει διαλυμένο αέριο στη σύνθεσή του και βρίσκεται σε συνθήκες υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών. Με την αύξηση της ποσότητας του διαλυμένου αερίου και της θερμοκρασίας, το ιξώδες των ελαίων μειώνεται.

Μια αύξηση της πίεσης κάτω από την πίεση κορεσμού οδηγεί σε αύξηση του GOR και, ως αποτέλεσμα, σε μείωση του ιξώδους. Μια αύξηση της πίεσης πάνω από την πίεση κορεσμού για το πετρέλαιο δεξαμενής οδηγεί σε αύξηση του ιξώδους

Με την αύξηση του μοριακού βάρους του λαδιού, το ιξώδες του αυξάνεται. Επίσης, το ιξώδες του λαδιού επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε παραφίνες και ασφάλτου-ρητινώδεις ουσίες σε αυτό, κατά κανόνα, προς την κατεύθυνση της αύξησής του.

Συμπιεστότητα λαδιού. Το λάδι έχει ελαστικότητα, δηλαδή την ικανότητα να αλλάζει τον όγκο του υπό την επίδραση της εξωτερικής πίεσης. Η ελαστικότητα ενός υγρού μετριέται με τον συντελεστή συμπιεστότητας, ο οποίος ορίζεται ως ο λόγος της μεταβολής του όγκου ενός υγρού προς τον αρχικό του όγκο με μια αλλαγή στην πίεση:

β P =ΔV/(VΔP) , όπου

ΔV είναι η αλλαγή στον όγκο του λαδιού. V είναι ο αρχικός όγκος λαδιού. ΔP - αλλαγή πίεσης

Ο συντελεστής συμπιεστότητας του πετρελαίου της δεξαμενής εξαρτάται από τη σύνθεση, την περιεκτικότητα σε διαλυμένο αέριο σε αυτό, τη θερμοκρασία και την απόλυτη πίεση.

Τα απαερωμένα λιπαντικά έχουν σχετικά χαμηλό συντελεστή συμπιεστότητας, της τάξης των (4-7) * 10 -10 1/Pa, και τα ελαφριά λάδια που περιέχουν σημαντική ποσότητα διαλυμένου αερίου στη σύνθεσή τους - έως 140 * 10 -10 1 / Pa . Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο υψηλότερος είναι ο συντελεστής συμπιεστότητας.

Πυκνότητα.

Η πυκνότητα συνήθως νοείται ως η μάζα μιας ουσίας που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου. Αντίστοιχα, η διάσταση αυτής της ποσότητας είναι kg / m 3 ή g / cm 3.

ρ=m/V

Η πυκνότητα του λαδιού σε συνθήκες δεξαμενής μειώνεται λόγω του αερίου που είναι διαλυμένο σε αυτό και λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας. Ωστόσο, όταν η πίεση πέσει κάτω από την πίεση κορεσμού, η εξάρτηση της πυκνότητας του λαδιού είναι μη μονοτονική και όταν η πίεση αυξάνεται πάνω από την πίεση κορεσμού, το λάδι συστέλλεται και η πυκνότητα αυξάνεται ελαφρώς.

Ιξώδες λαδιού.

Το ιξώδες χαρακτηρίζει τη δύναμη τριβής (εσωτερική αντίσταση) που εμφανίζεται μεταξύ δύο γειτονικών στρωμάτων μέσα σε ένα υγρό ή αέριο ανά μονάδα επιφάνειας κατά την αμοιβαία κίνησή τους.

Το ιξώδες του λαδιού προσδιορίζεται πειραματικά σε ειδικό ιξωδόμετρο VVD-U. Η αρχή λειτουργίας του ιξωδόμετρου βασίζεται στη μέτρηση του χρόνου πτώσης μιας μεταλλικής σφαίρας στο υπό έρευνα υγρό.

Το ιξώδες του λαδιού προσδιορίζεται από τον τύπο:

μ = t (ρ w - ρ l) k

t – χρόνος πτώσης μπάλας, s

ρ w και ρ w - η πυκνότητα της σφαίρας και του υγρού, kg / m 3

k είναι η σταθερά του ιξωδόμετρου

Η αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί μείωση του ιξώδους του λαδιού (Εικ. 2. α). Μια αύξηση της πίεσης κάτω από την πίεση κορεσμού οδηγεί σε αύξηση του GOR και, ως αποτέλεσμα, σε μείωση του ιξώδους. Μια αύξηση της πίεσης πάνω από την πίεση κορεσμού για το πετρέλαιο δεξαμενής οδηγεί σε αύξηση του ιξώδους (Εικ. 2. β).

Η ελάχιστη τιμή ιξώδους προκύπτει όταν η πίεση στη δεξαμενή γίνεται ίση με την πίεση κορεσμού της δεξαμενής.

Συμπιεστότητα λαδιού

Το λάδι έχει ελαστικότητα. Οι ελαστικές ιδιότητες του λαδιού υπολογίζονται από τον συντελεστή συμπιεστότητας λαδιού. Η συμπιεστότητα του λαδιού νοείται ως η ικανότητα ενός υγρού να αλλάζει τον όγκο του υπό πίεση:

β n = (1)

β n - συντελεστής συμπιεστότητας λαδιού, MPa -1-

V n - ο αρχικός όγκος λαδιού, m 3

∆V – μέτρηση όγκου λαδιού υπό μέτρηση πίεσης ∆Ρ

Ο συντελεστής συμπιεστότητας χαρακτηρίζει τη σχετική μεταβολή του μοναδιαίου όγκου λαδιού με μεταβολή της πίεσης ανά μονάδα. Εξαρτάται από τη σύνθεση του λαδιού του δοχείου, τη θερμοκρασία και την απόλυτη πίεση. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, ο συντελεστής συμπιεστότητας αυξάνεται.

Αναλογία όγκου

Ο συντελεστής όγκου νοείται ως μια τιμή που δείχνει πόσες φορές ο όγκος του λαδιού σε συνθήκες δεξαμενής υπερβαίνει τον όγκο του ίδιου λαδιού μετά την απελευθέρωση αερίου στην επιφάνεια.

σε \u003d V pl / V deg

γ - ογκομετρικός συντελεστής

V pl και V deg - όγκοι δεξαμενής και απαερωμένου πετρελαίου, m 3

Με μείωση της πίεσης από την αρχική δεξαμενή p 0 στην πίεση κορεσμού (τμήμα αβ), ο ογκομετρικός συντελεστής αλλάζει ελάχιστα, επειδή Το λάδι με αέριο διαλυμένο σε αυτό συμπεριφέρεται σε αυτήν την περιοχή ως ένα συνηθισμένο ασθενώς συμπιέσιμο υγρό, που διαστέλλεται ελαφρά με φθίνουσα πίεση.

Καθώς η πίεση μειώνεται, το αέριο απελευθερώνεται σταδιακά από το λάδι και ο συντελεστής όγκου μειώνεται. Η αύξηση της θερμοκρασίας του λαδιού επιδεινώνει τη διαλυτότητα των αερίων, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του ογκομετρικού συντελεστή.