Артезиянды фонтандау. Газ энергиясы есебінен фонтандау

Жаң адан ашылғ ан мұ най кен орындарында алғ ашқ ы кезде ұ ң ғ ылардың барлығ ы фонтандайды, ө йткені қ абат энергиясының қ оры жеткілікті болады. Сондық тан ұ ң ғ ының тү п қ ысымы – ұ ң ғ ыдағ ы сұ йық бағ анасының гидростатикалық қ ысымын, сағ адағ ы қ арсы қ ысымды, сұ йық тың қ озғ алысы ү йкелісіне жұ мсалатын қ ысымды жоюғ а мү мкіндігі болады.

Фонтандау шартын мына тең деу анық тайды:

, (1)

Мұ нда -ұ ң ғ ының тү біндегі қ ысым; -ұ ң ғ ыдағ ы сұ йық бағ анасының гидростатикалық қ ысымы; - СКҚ ү йкеліске қ ысымның жоғ алуы; - сағ адағ ы қ ысым.

Ұ ң ғ ының фонтандауының 2-і тү рі болады:

1. қ ұ рамында газ кө біктері болмайтын сұ йық тардың фонтандауы - артезиянды фонтандау;

2. қ ұ рамында газ кө біктері болатын сұ йық тардың фонтандауы - фонтандаудың кең тарағ ан тү рі.

Артезианды фонтандау.

Фонтандау кезінде ұ ң ғ ы тү біндегі қ ысым (8, 1) тең деуімен анық талады, мұ нда сұ йық тығ ыздығ ы тұ рақ ты кезінде сұ йық бағ анасының гидростатикалық қ ысымы келесі тү рде анық талады:

, (2)

- ұ ң ғ ыдағ ы сұ йық тың орташа тығ ыздығ ы; Н – ұ ң ғ ының тү бімен сағ асы арасындағ ы ұ ң ғ ының тігінен арақ ашық тығ ы.

Кө лбеу ұ ң ғ ылар ү шін ,

мұ нда - тү птен сағ ағ а дейінгі кө лбеу ұ ң ғ ының ө с бойымен тү сірілген арақ ашық тығ ы; - ұ ң ғ ы қ исаюының орташа бұ рышы.

Ә ртү рлі терең діктегі кө лбеу ұ ң ғ ылар ү шін қ исаю бұ рышы ә ртү рлі болады, H қ ашық тығ ын ұ ң ғ ы терең діктерін аралық тарғ а бө ле отырып жә не осы аралық тардың проекцияларын тік ө ске қ оса отырып анық тау қ ажет:

, (3)

Мұ нда - -ші аралық тың ұ зындығ ы; - -ші аралық қ исаю бұ рышы; - аралық тар саны, бұ ғ ан ұ ң ғ ының жалпы терең дігін бө леді.

СКҚ бойымен сұ йық қ озғ алғ ан кезде салқ ындайды, осығ ын байланысты оның тығ ыздығ ы да ө згереді. Сондық тан есептер шығ арғ ан кезде орташа тығ ыздық ты алу қ ажет:

, (4)

мұ нда - ұ ң ғ ының тү бі мен сағ асындағ ы термодинамикалық жағ дай кезіндегі сұ йық тардың тығ ыздығ ы.

Фонтанды игеру кезінде суланғ ан мұ найдың тығ ыздығ ын орташа ө лшеммен есептейміз.

,

, (5)

мұ ндағ ы: - қ оспадағ ы судың мө лшері; - мұ най мен судың тү п жә не сағ а жағ дайындағ ы тығ ыздығ ы.

Ұ ң ғ ы сағ асындағ ы қ арсы қ ысымды оның топтық ө лшеу қ ондырғ ысынан орналасу қ ашық тығ ына байланысты осы қ ондырғ ыдағ ы қ ысыммен немесе фонтанды ұ ң ғ ылардың шығ ымын реттеп тұ ратын лақ тыру желісіне орнатылғ ан штуцер ө лшеміне байланысты анық талады.

Ү йкеліс кезіндегі жоғ алатын қ ысымды қ арапайым қ ұ быр гидравлика тең деуімен анық талады.

. (6)

Мұ ндағ ы: L – ұ ң ғ ы ө с бойындағ ы СКҚ ұ зындығ ы. СКҚ бойындағ ы сұ йық жылдамдығ ы сұ йық тың кө лемдік коэффициент арқ ылы жә не оның СКҚ -ғ ы орташа термодинамикалық жағ дайындағ ы тығ ыздығ ымен анық талады:

, (7)

мұ ндағ ы Q_н, Q_в – қ алыпты жағ дайдағ ы ұ ң ғ ыдан су мен мұ найдың шығ ыны; ρ _н, ρ _в – қ алыпты жағ дайдағ ы мұ най мен судың кө лемдік коэффициенті; b_н, b_в – СКҚ -ның орташа жағ дайындағ ы мұ най мен судың кө лемдік коэффициенті; f – тү птен башмакқ а дейінгі СКҚ -ның қ има ауданы.

Эмульсияның динамикалық тұ тқ ырлығ ын анық тауғ а Гатчик жә не Сабри тең деуі ұ сынылады:

, (8)

мұ ндағ ы μ _вс — ішкі дисперсті ортаның динамикалық тұ тқ ырлығ ы; φ - сыртқ ы дисперсті фазаның кө лемінің ішкі кө лемге қ атынасы

Кедергі коэффициенті λ ағ ым режиміне тә уелді болады. Re< 1200 кезінде ағ ым ламинарлы, Re> > 2500 кезде- турбулентті жә не 1200< Re< 2500 кезінде ауытқ ымалы болып бекітілген ламинарлы қ озғ алыс кезінде

. (9)

Турбулентті қ озғ алыс кезінде . (10)

(11)

1200< R_e< 5000 болғ андық тан (11)-ші тең деуі тек ө тпелі аймақ ү шін ғ ана емес басқ ада жағ дайда қ олдануғ а болады.

Анық тама бйынша ұ ң ғ ығ а қ абаттағ ы сұ йық ағ ыны жалпы ағ ынның тең дігімен анық тауғ а болады: Q = K(P_n – P_c) ⁿ (12)

Салыстырмалы P – тен, мынаны аламыз:

(13)

Тү п ұ ң ғ ының фонтандық жә не қ абатты кө теру жұ мысы кезінде жалпы тү п қ ысымы анық талады, бұ л жағ дайда фонтан қ ұ бырлары берілген ұ ң ғ ы терең дігінде сұ йық ағ ынның ө ткізуге, сағ а қ ысымы на қ арсы жә не қ ұ бырлардың диаметрі т.б қ абілеттеріне жеткілікті. Бұ л ағ ынды анық тау ү шін оң жақ терең діктерді тең естіреміз:

(14)

Сол жақ тең дік Q-ғ а бағ ынышты, себебі Р_тр жә не Р_у шығ ынғ а бағ ынышты. Ү йкелумен қ ысымғ а қ арсы шығ ыны ү лкейгендіктен, Р_r Q-ғ а бағ ынышты емес. Сол жақ тең дікке (14) Q-дың кейбір функцияларын енгіземіз. Сонда

(15)

бұ л тең діктен Q-ды табу керек, ол ү шін Q-ғ а ә р тү рлі тең діктерді қ оя отырып, сол жақ тең дікті шығ арамыз:

(16)

жә не оң жақ тең діктен

(17)

Осыдан кейін екі A(Q) жә не B(Q) графигін тұ рғ ызамыз. Q мә нінің ө суінен А мә ні ө суі керек, ал В мә ні тө мендеуі керек, 11.1-суретте кө рсетілген.

A(Q) жә не B(Q) қ исық тарының қ иылысқ ан нү ктесі қ абатпен фонтанды

кө тергіштің біріккен жұ мысының шар-

тын анық тайды, яғ ни ұ ң ғ ыма тү птік

қ ысымғ а сә йкес ө нім беріп тұ р.

Негізгі.: 1. [256-264], 3. [484-486]

Бақ ылау сұ рақ тары:

1.Фонтан ұ ң ғ ысының баланс қ ысымы?

2.Мұ най ұ ң ғ ысының фонтандау тә сілдері?

3.Қ абат пен фонтанды кө теру жұ мысы немен мінезделеді?