Закон неразрывности потока жидкости
Закон неразрывности потока жидкости(рис. 8.3) -основной закон гидродинамики и формулируется следующим образом: при установившемся движении жидкости произведение средней скорости движения на площадь живого сечения является величиной постоянной, т.е. vS= const.
И действительно, если выбрать два произвольных живых сечения S1 и S2 (см. рис. 8.3), то вследствие того, что жидкость несжимаема, форма потока во времени не изменяется и в потоке не образуются пустоты, будем иметь следующие отношения:
Q1= v1S1; Q2 = v2S2; Q1 = Q2; v1S1 = v2S2, что и подтверждает основной закон гидродинамики
Из выражения (8.1) следует, что средние скорости v1 и v2 обратно пропорциональны соответствующим площадям живых сечений S1 и S2 потока жидкости:
v1/v2= S2/S1.
Итак, уравнение неразрывности выражает постоянство объемного расхода Q, а следовательно, и условие неразрывности струи жидкости, по длине установившегося потока жидкости.
Одним из распространенных в технике методов измерения расхода является гидравлический, основанный на измерении перепада давления по сечению потока, возникающего при обтекании потоком специальных устройств, устанавливаемых на трубопроводах, которые по сути являются местными сопротивлениями. Замеряя разность давлений до и после такого устройства и используя уравнение Бернулли, определяют расход потока. Приборы, основанные на этом принципе, называют дроссельными. К ним относятся мерные диафрагмы, мерные сопла, труба Вентури. С помощью дроссельных приборов измеряют среднюю скорость потока. [c.112]
Второй тип - так называемые бесконтактные ультразвуковые расходомеры, в которых преобразователи не имеют непосредственного контакта с протекающей в трубе жидкостью. Преобразователи устанавливают на наружную поверхность трубы, что позволяет оперативно проводить измерения без каких-либо вмешательств в технологический процесс. Для измерения расхода чистых жидкостей (содержание твердых частиц и пузырьков газа не должно превышать 2 %) используют приборы, реализующие обычный время-импульсный метод, а для загрязненных жидкостей следует применять допплеровские расходомеры. Основной недостаток бесконтактных расходомеров - невысокая точность (2. .. 3 %). [c.557]
Появились тахометрические расходомеры, основанные на измерении скорости вращения рабочего тела (диска, крыльчатки, ротора и т. п.), установленного в потоке среды, разработаны образцы расходомеров с вращающимся ротором, создающим перепад давлений у стенок трубопровода, расходомеров с вращающимся элементом трубопровода, основанных на измерении Кориолисова ускорения, совершенствуются колориметрические и термоанемометрические расходомеры. Однако все перечисленные методы и приборы также не свободны от многих недостатков, в том числе и от основного — наличия непосредственного соприкосновения измеряемой среды с чувствительными элементамиприборов. Трудно ожидать, что они смогут найти широкое применение вхимической промышленности. Поэтому представляют интерес новыебесконтактные методы измерения расхода газов, паров и жидкостей, основанные на использовании излучения радиоизотопов и ультразвука. Заслуживают также внимания электромагнитные индукционныерасходомеры. [c.427]
Способы определения абсолютной вязкости основаны на измерении расхода жидкости в приборе с известными размерами или на сравнении вязкости исследуемой жидкости со стандартной. В настоящее время дляпрактических целей используют второй, относительный метод ее определения. [c.88]
В этой главе рассматриваются вопросы учета сырой нефти при еедальнейшей транспортировке, не затрагивая вопросов измерения дебитанефтяных скважин. Под сырой нефтью будем подразумевать любую нефть (жидкость), полученную после сепарации, без всякого ограничения содержания каких-либо примесей (воды, солей, механических примесей и т.д.) и перекачиваемую на установки подготовки нефти. Эта жидкость представляет собой сложную смесь нефти, растворенного газа, пластовой воды, содержащей, в свою очередь, различные соли, парафина, церезина идругих веществ, механических примесей, сернистых соединений. При недостаточном качестве сепарации в жидкости может содержаться свободный газ в виде пузырьков - так называемый окклюдированный газ. Все эти компоненты могут образовывать сложные дисперсные системы, структура и свойства которых могут быть самыми разнообразными и, самое главное, не постоянными в движении и времени. Например, структура ивязкость водонефтяной эмульсии могут изменяться в широких пределах впроцессе движения по трубам, в зависимости от скорости, температуры, давления и других факторов. Всё это создаёт очень большие трудности приучете сырой нефти, особенно при использовании средств измерений, на показания которых влияют свойства жидкости, например, турбинных счетчиков. Особенно большое влияние оказывают структура потока,вязкость жидкости и содержание свободного газа. Частицы воды и других примесей могут образовывать сложную пространственную решетку, которая в процессе движения может разрушаться и снова восстанавливаться. Поэтому водонефтяные эмульсии часто проявляютсвойства неньютоновских жидкостей. Измерение вязкости таких жидкостейв потоке представляет большие трудности из-за отсутствия методов измерения и поточных вискозиметров. Измерения, проводимые с помощью лабораторных приборов, не дают истинного значения вязкости, так как вязкость отобранной пробы жидкости отличается от вязкости в условиях трубопровода из-за разгазирования пробы и изменения условийизмерения. Содержание свободного газа зависит от условий сепарации исвойств жидкости. Газ, находясь в жидкости в виде пузырьков, изменяет показание объемных счетчиков на такую долю, какую долю сам составляет в жидкости, то есть если объем газа в жидкости составляет 2 %, топоказание счетчика повысится на 2 %. Точно учесть содержание свободногогаза при определении объема и массы нефти очень трудно по.двум причинам. Во-первых, содержание свободного газа непостоянно и может изменяться в зависимости от условий сепарации (расхода жидкости, вязкости, уровня в сепараторах и т.д.). Во-вторых, технические средства для непрерывного измерения содержания газа в потоке в настоящее времяотсутствуют. Имеющиеся средства, например, устройство для определения свободного газа УОСГ-ЮОМ, позволяют производить измерения только периодически и дают не очень достоверные результаты. Единственным способом борьбы с влиянием свободного газа является улучшениесепарации жидкости, чтобы исключить свободный газ или свести его к минимуму. Для уменьшения влияния газа УУН необходимо устанавливать на выкиде насосов. При этом объем газа уменьшается за счет сжатия.
