De tryckgradient består av variationer eller skillnader mellan Tryck i en given riktning, som kan förekomma inom eller vid gränsen för en vätska. I sin tur är trycket kraften per ytenhet som en vätska (vätska eller gas) utövar på väggarna eller gränsen som innehåller den..
Till exempel, i en pool fylld med vatten finns en tryckgradient positivt i nedåtgående vertikal riktning, eftersom trycket ökar med djupet. Varje meter (eller centimeter, fot, tum) djup växer trycket linjärt.
Men vid alla punkter som ligger på samma nivå är trycket detsamma. Därför, i en pool tryckgradient är noll (noll) i horisontell riktning.
Inom oljeindustrin är tryckgradienten mycket viktig. Om trycket längst ner i hålet är högre än vid ytan kommer oljan lätt ut. I annat fall måste tryckdifferensen skapas artificiellt, antingen genom att pumpa eller injicera ånga..
Artikelindex
En vätska är vilket som helst material vars molekylära struktur låter det flöda. Bindningarna som håller vätskans molekyler ihop är inte lika starka som i fallet med fasta ämnen. Detta gör att de kan erbjuda mindre motstånd mot dragning och därför flyter de.
Denna omständighet uppskattas genom att observera att fasta ämnen bibehåller en fast form, medan vätskor, som redan nämnts, antar i större eller mindre grad den hos behållaren som innehåller dem..
Gaser och vätskor anses vara vätskor eftersom de beter sig på detta sätt. En gas expanderar helt för att fylla behållarens volym.
Vätskor, å andra sidan, når inte så mycket, eftersom de har en viss volym. Skillnaden är att vätskor kan övervägas okomprimerbar, medan gaser inte gör det.
Under tryck komprimerar och anpassar en gas sig lätt och tar upp all tillgänglig volym. När trycket ökar minskar volymen. I fallet med en vätska, dess densitet -givet av kvoten mellan dess massa och dess volym- förblir den konstant över ett stort tryck- och temperaturområde.
Denna sista dimension är viktig eftersom i verkligheten nästan alla ämnen kan bete sig som en vätska under vissa förhållanden med extrem temperatur och tryck..
I det inre av jorden där förhållandena kan betraktas som extrema, smälter klipporna som skulle vara fasta på ytan magma och kan flyta till ytan, i form av lava.
För att hitta trycket som utövas av en kolonn med vatten eller någon annan vätska på behållarens golv anses vätskan ha följande egenskaper:
En vätskekolonn under dessa förhållanden utövar a tvinga på botten av behållaren som innehåller den. Denna kraft motsvarar dess vikt W:
W = mg
Nu är vätskans densitet, som som förklarats ovan är kvoten mellan dess massa m och dess volym V, det är:
ρ = m / V.
Densitet mäts normalt i kilogram / kubikmeter (kg / m)3) eller pund per gallon (ppg)
Genom att ersätta uttrycket för densitet i viktekvationen blir det:
W = ρVg
Hydrostatiskt tryck P Det definieras som kvoten mellan den kraft som utövas vinkelrätt på en yta och dess område A:
Tryck = kraft / område
Genom att ersätta volymen för vätskekolonnen V = arean av basen x höjden för kolonnen = A.z blir tryckekvationen:
Tryck är en skalär kvantitet, vars enheter i det internationella mätsystemet är Newton / metertvå eller Pascals (Pa). Brittiska systemenheter används ofta, särskilt inom oljeindustrin: pund per kvadrattum (psi).
Ovanstående ekvation visar att tätare vätskor kommer att utöva större tryck. Och att trycket är större ju mindre yta det utövas på.
Genom att ersätta volymen av vätskekolonnen V = arean av basen x höjden för kolonnen = A.z förenklas tryckekvationen:
Ovanstående ekvation visar att tätare vätskor kommer att utöva större tryck. Och att trycket är större ju mindre yta det utövas på.
Ekvationen P = ρgz indikerar att trycket P av vätskekolonnen ökar linjärt med djupet z. Därför en variation AP av trycket, kommer att relateras till en variation av djupet Az som följer:
ΔP = ρgΔz
Definiera en ny kvantitet som kallas vätskans specifika vikt γ, ges av:
γ = ρg
Den specifika vikten kommer i enheter av Newton / volym eller N / m3. Med detta kvarstår ekvationen för tryckets variation:
AP = γ Az
Som skrivs om som:
Detta är tryckgradienten. Nu ser vi att vätskans tryckgradient är konstant under statiska förhållanden och är lika med dess specifika vikt.
Enheterna i tryckgradienten är desamma som med specifik vikt, men kan skrivas om som Pascal / meter i det internationella systemet. Det är nu möjligt att visualisera tolkningen av lutningen som förändringen i tryck per längdenhet, som definierat i början.
Den specifika vikten hos vatten vid en temperatur av 20 ºC är 9,8 kiloPascal / m eller 9800 Pa / m. Det betyder att:
"För varje mätare som sjunker ner i vattenpelaren ökar trycket med 9800 Pa"
Enheter i det engelska systemet används ofta i oljeindustrin. I detta system är enheterna med tryckgradienten psi / ft eller psi / ft. Andra praktiska enheter är bar / meter. Pund per gallon eller ppg används mycket för densitet.
Densitets- och densitetsvärdena för vilken som helst vätska har bestämts experimentellt för olika temperatur- och tryckförhållanden. De finns i tabeller med värden
För att hitta det numeriska värdet av tryckgradienten mellan olika enhetssystem är det nödvändigt att använda omvandlingsfaktorer som leder från densiteten, direkt till gradienten.
Omvandlingsfaktorn 0,052 används i oljeindustrin för att gå från en densitet i ppg till en tryckgradient i psi / ft. På detta sätt beräknas tryckgradienten så här:
GP = omvandlingsfaktor x densitet = 0,052 x densitetppg
Till exempel, för färskvatten är tryckgradienten 0,433 psi / ft. Värdet 0,052 härrör från en kub vars sida mäter 1 fot. För att fylla denna hink krävs 7,48 liter lite vätska.
Om densiteten hos denna vätska är 1 ppg, den totala vikten för kuben kommer att vara 7,48 pund-kraft och dess specifika vikt kommer att vara 7,48 lb / ft3.
Nu i 1 fottvå det är 144 kvadratmeter, så i 1 fot3 det kommer att finnas 144 kvadrat tum för varje fot längd. Dela 7,48 / 144 = 0,051944, vilket är ungefär 0,052.
Till exempel, om du har en vätska vars densitet är 13,3 ppg, kommer dess tryckgradient att vara: 13,3 x 0,052 psi / ft = 0,6916 psi / ft.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.