Газ энергиясының есебінен фонтандау

Бұ л, мұ най ұ ң ғ ымасының фонтандауының кең тарағ ан тү рі болып табылады. Артезиандық фонтандау кезінде қ ұ бырда газсыз сұ йық (мұ най) қ озғ алады, ал мұ ндай сұ йық тың гидростатикалық қ ысымын жең у ү шін ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым ө те кө п болу керек.

Газ энергиясының есебінен фонтандау кезінде фонтанды қ ұ бырдағ ы газсұ йық қ оспасының тығ ыздығ ы тө мен болады, сол себептен мұ ндай қ оспаның гидростатикалық қ ысымы да тө мен болады. Сұ йық сорапты компрессорлық қ ұ быр бойымен ұ ң ғ ыма тү бінен жоғ ары қ арай ұ ң ғ ыма сағ асына кө терілгенде қ ысым тө мендейді, жә не ол кейбір биіктікте қ анығ у қ ысымына тең болады, ал жоғ арыда – қ анығ у қ ысымы тө мен болады.

Р < P_нас болғ ан аумақ та мұ най қ ұ рамынан газ бө лініп шығ ады, егер бө лінген газдың кө лемі кө п болса, соғ ан сә йкес қ ысым азаяды.

Ұ ң ғ ыманың фонтандауы ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым кө п болғ ан жағ дайда немесе қ анығ у қ ысымы тө мен болғ ан жағ дайда болуы мү мкін.

Фонтанды ұ ң ғ ыманың тү біндегі қ ысым

, (9.17)

мұ ндағ ы Р_d - ұ ң ғ ыма тұ рақ ты ө німмен фонтандағ ан кездегі сорапты компрессорлық қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысым; Р=(Н-L)* немесе H-L биіктіктегі тү ппен башмак арасындағ ы сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы; Н – ұ ң ғ ыма терең дігі; L – СКҚ ұ зындығ ы; r - осы аралық тағ ы сұ йық тың орташа тығ ыздығ ы.

Басқ а жағ ынан, тү птегі қ ысымды қ ұ быр аралық кең істіктегі сұ йық дең гейі арқ ылы анық тауғ а болады.

(9.18)

мұ ндағ ы қ ұ быраралық кең істіктегі сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы; – қ ұ быр ішіндегі сұ йық дең гейінен жоғ ары орналасқ ан газдың тығ ыздығ ы; Р₃ – қ ұ быр аралық кең істіктегі ұ ң ғ ыма сағ асына жиналғ ан газдың тығ ыздығ ы; DР – дең гейден сағ ағ а дейінгі газ бағ анының гидростатикалық қ ысымы:

DР=(Н-h)*r_гg,

мұ ндағ ы r_г – қ ұ быр аралық кең істіктегі газдың орташа тығ ыздығ ы.

(9.18) тең деуді кең кө лемде ашып жазамыз, сонда:

. (9.19)

Ұ ң ғ ыма тұ рақ ты бір қ алыпты ө німмен фонтандап тұ ру ү шін, тү птегі қ ысым да бір қ алыпты болуы қ ажет. Сол себептен, (9.19) тең деудегі қ осындылардың мә ні ә рқ ашан тұ рақ ты болуы ү шін, қ ұ быр сырты кең істігіндегі h бағ ан биіктігінің ө згеруі, сағ адағ ы Р₃ қ ысымның ө згеруімен байланысты болуы керек. Сол себептен h мә нінің тө мендеуі Р₃ газ қ ысымының жоғ арылауы мен байланысты немесе керісінше болуы керек.

Фонтандаудың екі жағ дайын қ арастыралық:

I. Р_С < Р_нас , (8.2-сурет, а). Қ ұ быр аралық кең істікте газдың ү зіліссіз пайда болу жағ дайы туындайды.

9.2 - сурет. Ұ ң ғ ыманың фонтандау сұ лбасы

а) ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым қ анығ у қ ысымынан тө мен Р_С < Р_нас;

б) ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым қ анығ у қ ысымынан жоғ ары Р_С > Р_нас.

Бұ л процестің тиімділігі кө птеген факторларғ а байланысты болады:

1. Газ-сұ йық қ оспасының ағ ыс жылдамдығ ына, яғ ни ұ ң ғ ыма ө німіне байланысты. Ө нім кө п болғ ан сайын, сақ иналы кең істікке газ аз келеді.

2. Шегендеу тізбегімен фонтанды қ ұ быр аралығ ындағ ы саң ылау қ уысқ а байланысты.

3. Ө з кезегінде қ анығ у қ ысымымен башмактағ ы қ ысымның ара қ атынасына жә не газ кө піршіктерімен кө леміне байланысты болады.

4. Сұ йық тың тұ тқ ырлығ ына байланысты болады.

Фонтанды қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысым келесі тең деумен анық талады:

, (9.20)

мұ ндағ ы - газдың тығ ыздығ ы.

r₀ –Р₀ жә не Т₀ стандартты жағ дайдағ ы газдың тығ ыздығ ы;

Т_ср – қ ұ быр сырты кең істігіндегі орташа температура;

z –Р₃ жә не Т_ср стандартты жағ дайдағ ы газдың сығ ылу коэффициенті.

Ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым Р _с фонтанды қ ұ бырдың башмагы мен тү п арасындағ ы сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымының мә нінен ү лкен болады жә не (9.17) тең деумен анық талуы мү мкін.

Р_с< Р_нас шартындағ ы фонтандаушы ұ ң ғ ымада қ ұ быр аралық кең істіктегі сұ йық дең гейі, сорапты компрессорлық қ ұ бырдың башмагында ұ ң ғ ыма жұ мысынан кейін тұ рақ ты режим орнауы керек.

II. Р_с> Р_нас. (9.2-сурет, б).

Қ ұ быр сырты кең істігіндегі мұ най кө лемінен, еріген газ бө лініп тұ рады, содан кейін барлық жү йе тепе-тең дікке тү седі. Бұ л жағ дайда сұ йық дең гейі h терең дікте болады. Ә ртү рлі орналасу терең дігіне байланысты қ ысымда ә ртү рлі болады Р_З.

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Фонтанды ұ ң ғ ыманың тү біндегі қ ысым қ алай анық талады?

2. Ұ ң ғ ыманың фонтандауы қ андай шарттарғ а тә уелді болады?

3. Фонтанды қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысымды қ алай анық тайды?