Течения в пористых средах, особенност

Процесс капиллярной пропитки пористого графита различными жидкими расплавами неоднократно подвергался экспериментальному и теоретическому изучению как на органических средах (в особенности на смолах и пеках в связи с проблемой уменьшения газопроницаемости графита), так и на жидких металлах при их химическом взаимодействии с графитом [46, с. 143-149 81]. Теоретическое рассмотрение процесса капиллярной-пропитки основано на решении задачи о течении жидкой среды по системе капилляров различных диаметров, моделирующей реальный пористый графит. [c.133]

Перейдем теперь к рассмотрению конвективной диффузии в пористой среде. Пусть в жидкости, протекающей через пористую среду, содержится некоторое вещество с концентрацией с. Поток растворенного вещества в этом случае равен дс. Однако, если концентрация в среде меняется от точки к точке, то возникает дополнительный вклад в поток вещества, равный — В с. Роль этого члена особенно существенна в нестационарных условиях. Коэффициент В связан не только со структурой порового пространства, обсуждавшейся в предыдущем параграфе, но также и со свойствами течения жидкости через среду. Это коэффициент конвективной диффузии, называемый также коэффициентом дисперсии. [c.185]

Отличительной особенностью пористых систем является неупорядоченность их структуры. Решение уравнения Навье — Стокса для течения вязкой жидкости в неупорядоченных системах невозможно. Поэтому при теоретическом исследовании заменяют реальную пористую среду упрощенными упорядоченными моделями с эквивалентными гидравлическими свойствами. Точное решение уравнения Навье — Стокса существует для случая течения по прямой круглой трубке. Данное обстоятельство и было использовано при конструировании моделей. [c.24]

Рассмотрим некоторые особенности течения жидкости через пористую среду на примере промывки осадков на фильтрах. В соответствии с механизмом удаления из осадка растворенной в фильтрате примеси, процесс промывки осадка обычно рассматривают состоящим из трех стадий [29, 30]. На первой стадии процесса промывки происходит вытеснение фильтрата из пор осадка в поршневом режиме. Вторая стадия, называемая промежуточной, характеризуется одновременным выходом из осадка фильтрата и промывной жидкости. Совместное движение двух жидкостей в порах осадка подчиняется сложным гидродинамическим закономерностям и сопровождается постепенным перераспределением свободного порового пространства осадка между фильтратом и промывной жидкостью. Когда доля пространства, занимаемая промывной жидкостью, становится постоянной величиной, наступает диффузионная стадия вымывания примеси из фильтрата, находящегося в виде пленки на поверхности частиц и в тупиковых порах. [c.395]

На рис. 1.2а и 1.26 приведены эти кривые, из которых видно, что при одной и той же водонасыщенности в гидрофильной пористой среде относительная проницаемость для нефти в 3-4 раза выше, чем в гидрофобной породе. Для воды же относительная проницаемость в гидрофильной породе в 5-6 раз ниже, чем в гидрофобной. Особенно велика разница при остаточной нефтенасыщенности в гидрофильной пористой среде относительная проницаемость для воды редко превышает 20%, в то время как при течении воды в гидрофобной породе относительная проницаемость для нее приближается к 100%. А это значит, что при фильтрации воды в гидрофобных пропластках [c.22]

Другие особенности течения в протяженных пористых средах [c.376]

Коллекторы с трещинной пористостью. Некоторые коллекторы, особенно карбонатные, имеют очень низкую первичную проницаемость, и добыча нефти из них зависит от течения по системе микротрещин. Ширина этих трещин в большинстве случаев не превышает 10 мкм, но может быть и намного больше. В связи с отсутствием точной информации о размере трещин закупорить их гораздо сложнее, чем пористую среду. Если трещина не закупорена, мельчайшие частицы твердой фазы бурового раствора проникают в нее и откладываются на стенках, пока вся трещина не заполнится глинистой коркой. [c.423]

Типичным для формирования структурно-механического барьера, ограничивающего проникновение фильтрата в пористую среду, является наличие двух фаз структурообразования - быстрой и медленной. В течение первой возникает адсорбционный слой, на второй фазе осуществляется более медленная достройка полимолекулярного граничного слоя, простирающегося на несколько молекулярных порядков, что характерно для адсорбции высокомолекулярных веществ на границе с твердым телом (В.А. Каргин, Ю.С.Липатов). На начальной стадии этот процесс может развиваться одновременно во всем объеме. Макромолекулы при этом могут входить в несколько зон структурообразования, формируя сетку, препятствующую дальнейшему массопереносу. По этой причине перемещение макромолекул носит преимущественно сегментальный характер. Кроме того, в отличие от низкомолекулярных соединений, активные группы или сегменты макромолекул никогда полностью не связываются с адсорбентом часть сегментов закрепляется на поверхности, остальные простираются в объем в виде петель или свободных концов. Вследствие этого на границе раздела фаз создаются предпосылки для создания поверхностного слоя полимера, локальная концентрация в котором отличается от среднего значения по объему. Этому способствуют и селективный характер адсорбции полимеров, являющихся по своей природе полимергомолога-ми, а также особенности адсорбента - пористой среды, радиусы капилляров которой могут быть сопоставимы с размерами макромолекул. Описанные процессы определяют закономерности процесса формирования надмолекулярной структуры жидкости в норовом канале. [c.12]

Распространенным способом очистки жидкости от взвешенных в ней частиц является осаждение частиц на различных препятствиях (коллекторах) при обтекании их жидкостью. Коллекторами могут служить более крупные частицы, фильтры, пористые среды, сетки и другие препятствия. Осаждающиеся на препятствиях частицы образуют слой твердого осадка. Следует заметить, что, как правило, размер частиц не превосходит линейного размера элементов коллектора, поэтому захват частиц препятствием имеет пе просто геометрический характер, но определяется характером обтекания потоком препятствий и силами молекулярного и электростатического взаимодействия частиц с коллектором. Эти силы действуют, если частицы находятся достаточно близко к поверхности коллектора, поэтому важно знать вид траекторий частиц в потоке несущей жидкости. Следуя [60], ограничимся случаем медленного обтекания суспензией коллектора, при условии малости размера частиц по сравнению с линейным размером элементов коллектора. В настоящем разделе будут рассмотрены два основных механизма захвата частиц препятствием броуновская диффузия очень маленьких частиц (а<1 мкм). Последний процесс не носит диффузионный характер. Из-за малости частиц его можно считать безынерционным и рассматривать как геометрическое столкновение с препятствием благодаря тому, что траектории частиц, совпадающих с линиями тока жидкости, пересекут препятствие. Заметим, что подобное представление годится для частиц, плотность которых мало отличается от плотности жидкости. Если рассматривается аналогичная задача о течении газа с взвешенными в нем твердыми частицами, то большая разность плотностей частиц и газа приводит к возможности движения частиц относительно газа, т. е. к необходимости учитывать инерцию частиц, особенно вблизи препятствий, поскольку там частицы тормозятся, изменяют направление и обладают значительными отрицательными ускорениями. Такой механизм столкновения частиц с препятствием или между собой в работе [51] назван инерционным. [c.221]

Раздельное рассмотрение процессов течения и деформации пористой среды затруднено. Однако на разных стадиях отжима превалирует тот или иной из них, а влияние другого ослаблено. Это дает возможность рассматривать отжим щелочной целлюлозы как состоящий из двух фаз. Особенно наглядно такое разделение вытекает из рассмотрения зависимости давления от степени отжима [49] или количества отжатой щелочи, которая приведена на рис. 2.20. Отжим до содержания целлюлозы в отжатом продукте 29—31% характеризуется почти прямолинейным ростом давления. Это хорошо согласуется с уравнением течения жидкости через пористую среду [формула (2.8)]. [c.52]

Классификация пористых систем давно развивалась на основании некоторого уподобления реальных систем воображаемым схемам, построенным на искусственных моделях с упорядоченной структурой. Наибольшее распространение получила модель с различной правильной упаковкой шаров одинакового размера. В сочетании с нею вводилась модель капилляров разной формы и длины, а также модель поры как условного промежутка между контактирующими шарами. Модель правильно упакованных шаров детально разрабатывалась в многочисленных работах, на которых мы не останавливаемся. Пользуясь этими схемами, пытались объяснить главным образом процесс течения жидкостей через реальные пористые среды, такие, как грунты и т. п., а также процессы адсорбции в таких средах. Очевидно, система правильно упакованных шаров, относясь к воображаемому типу пористой среды, определяет особенности, присущие именно этому типу, и не описывает процессы в реальных упаковках даже одинаковых шаров. Тем более эта схема не годится для систем, имеющих явно иную структуру, например для волокнистых структур или для мембранных фильтров. Рациональная классификация пористых систем должна исходить из представлений о них как о реальных физических телах и из надежных опытных данных, получаемых независимыми методами. Однако при том обилии типов систем, с которым мы встречаемся, говоря о пористых средах в целом, невозможно указать единый признак их классификации, но, вероятно, достаточно выделить два признака, чтобы охватить всю совокупность, которая может нас занимать при решении разных задач. К этим признакам мы относим механизм образования или происхождения пористых систем и общий характер структуры. По первому признаку большинство систем можно разделить на две [c.270]

Роль поверхностных явлений становится особенно заметной в неполностью насыщенных жидкостью лиофильных пористых средах. Влагопроводность таких систем во многом определяется свойствами тонких пленок жидкости [43—45]. Решающая роль пленочного течения в кинетике внутреннего массо-переноса экспериментально подтверждена для ряда пористых теп методом радиоактивного индикатора [46, 47]. Как было показано в этих работах, перенос влаги к поверхности испарения осуществляется не только путем диффузии пара, как предполагалось ранее, а преимущественно за счет пленочного течения. [c.81]

В течение многих лет в Уфимском нефтяном институте под руководством проф. В. В. Девликамова выполняются экспериментальные исследования по изучению основных факторов, влияющих на структурно-механические свойства аномальных нефтей. За это время накоплен значительный объем опытных данных,, позволяющих численно оценить влияние структурообразования на процесс фильтрации аномальных нефтей в пористой среде. Так, например, по содержанию смол, асфальтенов и составу газовой фазы представляется возможным рассчитать динамическое напряжение сдвига нефти при известных значениях коэффициента проницаемости пласта и предельного динамического напряжения сдвига нефти можно оценить величину градиента динамического давления сдвига и градиента предельного разрушения структуры в нефти. Появилась возможность представить эффективную вязкость и подвижность аномальной нефти как функции от напряжения сдвига или градиента пластового давления. Получена новая математическая модель фильтрации аномальной нефти в пористой среде и выполнены некоторые теоретические исследования особенностей движения таких нефтей в круговом пласте. [c.128]

Как указывалось выше, другим фактором, влияющим на движущую силу, является потеря давления при течении раствора в пучке полых волокон. Теоретически описать поток в межволоконном пространстве весьма сложно из-за особенностей геометрии системы, а формулы, рекомендуемые для расчета потерь давления в пористых средах и зернистых слоях, удовлетворительных результатов не дают. Наиболее надежны корреляции, основанные на экспериментальном изучении гидродинамического сопротивления при течении в пучке полых волокон и последующей обработке опытных данных по известной формуле (7.210). При этом коэффициент сопротивления искали в виде зависимости [c.232]

С другой стороны, в соответствии с положениями феноменологической теории фильтрации закон фильтрации жидкости является следствием уравнений количества движения [26, 27]. Поэтому в величине скорости фильтрации должны отразиться все особенности течения жидкости через пористые среды, а уравнение движения (3.29), учитывающее релаксацию только скорости, должно комплексно содержать в себе все составляющие релаксации, в том числе давления и пористости. Последнее формально показано в [57]. [c.118]

Гидравлические сопротивления во время движения жидкости в пористой среде пропорциональны скорости потока и вязкости жидкостей. Эти сопротивления, в принципе, аналогичны сопротивлению трения при движении жидкости в трубах. Но в отличие от движения жидкости в трубах характер ее течения в микронеоднородной пористой среде имеет свои особенности. По результатам наблюдений за движением воды и нефти в пористой среде установлено, что в области водонефтяного контакта вместо раздельного фронтового движения фаз перемещается смесь воды и нефти. Жидкости в капиллярных каналах разбиваются на столбики и шарики, которые на время закупоривают поры пласта вследствие проявления капиллярных сил. Подобное образование смеси наблюдалось и в единичных капиллярах. [c.178]

В работах [185, 189, 190] с помощью методов линейной механики разрущения проанализирован рост микротрещины иЗ вершины искусственного надреза в растягиваемом образце. Авторы этих работ также приходят к выводу, что рост микротрещины определяется как сродством жидкости и полимера (на основании анализа параметров растворимости жидких сред), так и особенностями их вязкого течения через пористую структуру микротрещины к ее вершине. [c.122]

Матрица, используемая для получения аффинных адсорбентов, должна соответствовать ряду требований, среди которых отметим наиболее важные матрица должна иметь открытую и крупнопористую структуру и состоять из жестких сферических частиц, однородных по размеру и пористости частицы должны быть химически и биологически инертными, но в то же время легко образовывать производные предпочтительно при комнатной температуре и в водной среде в идеальном случае эти химические производные должны обеспечивать иммобилизацию лигандов, быть стабильными в течение определенного времени и не приводить к разрушению ни носителя, ни лиганда, особенно если последний — белок для проведения современных экспериментов матрица должна выдерживать повышенное давление (5 бар) и хранение при низких температурах (например, —30 С). Очевидно, что ни одна из доступных на сегодняшний день матриц не отвечает полностью всем этим требованиям. [c.11]

Подвижность полимерных растворов в пористой среде. Этот иоказа-тель наиболее полно характеризует особенности течения полимерных растворов в пористой среде, так как обычная вязкостная характеристика не всегда отражает реальную картину. Например, более вязкие полимерные растворы при одинаковой концентрации не всегда имеют лучшие фильтрационные свойства. Это связано с тем, что различные полимеры обладают разной адсорбцией и способностью к механическому удерживанию, В работе [23] определены зависимости обратной относительной подвижности ( в х/цв, где А, йв — фазовые проницаемости для полимерного раствора и воды ц, нв—вязкости раствора и воды), полимерных растворов от скорости фильтрации, В частности, на основе изучения полученных [c.118]

Скорость роста трещины серебра в длину исследовалась многими автора.ми. Многие до сих пор не решенные проблемы, касающиеся перехода материала матрицы в вещество такой трещины и реологических свойств последней, значительно усложняют любое количественное описание распространения трещины серебра. По этой причине здесь не приводится детального описания различных методов, но упоминаются их основные особенности. Механические методы исследования разрушения ПММА [15, 50, 102, 127, 133] и ПК [127, 144] позволили получить эмпирические выражения для скорости роста трещины серебра с1 аГр)1сИ, в которые входят коэффициенты интенсивности напряжения. Камбур [76], а также Маршалл и др. [102, 133] подчеркивают важность течения окружающей среды сквозь пористый материал такой трещины. Верхойлпен-Хейманс [155] сформулировал модель роста трещины серебра на основе анализа напряжения и деформации в ее окрестности и с учетом реологических свойств ее вещества. В тех случаях, когда длина такой трещины оказывалась пропорциональной длине обычной трещины [15, 144, 177], эмпирическая закономерность роста последней (например, выражение (9.22)) также описывала рост трещины серебра. [c.379]

Приведенные выше р< о.логические пара.метры использ чот д.щ[ характеристики структурно-механических свойств нефти. Дтя описания особенностей течения структурированной нефти через пористую среду пользуются специальными фильфадионными характеристиками (парамегфами), определяемыми с помощью графика зависимости скорости фильтрации от градиента давления (рис.3.3). [c.35]

Другие результаты. Проводились многочисленные исследования устойчивости течений в горизонтальных пористых слоях для самых различных типов граничных условий. Так, Вебер [74] исследовал зависимость критического числа Рэлея от температур на верхней и нижней граничных поверхностях, если их задавать в виде линейных функций горизонтального расстояния х. Влияние дополнительного горизонтального течения, наложенного на пористую среду, исследовалось в работе [64]. В работе [47] изучались особенности равномерного вертикального течения, проходящего через пористую среду. Было установлено, что с увеличением соответствующих параметров вертикального сквозного потока критич ское-Ш4Ст1Ш-Т эл "всгзрастаетг Пап[ в рше этого сквозного потока по отношению к направлению действия силы тяжести не оказывало влияния на Ка . [c.383]

Рассмотрим протекание электрического тока через раствор электролита, пасыщаюш ий пористую среду. Будем считать, что по скелету пористой среды ток не идет. В этом случае задача становится схожей с задачей о ламинарном течении, и в особенности с задачей о молекулярной диффузии в поровом пространстве. Для тока г, протекающ его через пористый слой толш ины L и плош ади А под действием разности потенциалов Аф, можно написать соотношение, аналогичное закону Дарси [c.205]

Отметим, что релаксационные законы (3.25), (3.27) могут быть связаны и с несколько иными механизмами. Так, при изучении особенностей фильтрации однородной капельно-сжимаемой жидкости в трещиноватопористых, кавернозных средах было показано [21, 177], что течение в трещинах без учета их сжимаемости можно описать фиктивным потоком некоторой слабосжимаемой жидкости в однородной пористой среде по закону фильтрации (3.25). Если же учитывается сжимаемость трещин, то течение в них можно интерпретировать как линейную фильтрацию некоторой слабосжимаемой жидкости в однородной пористой среде по закону (3.27). Кроме того, при изучении движения жидкости в однородной пористой среде в одномерном случае может быть использован релаксационный закон [57, 164] [c.116]

К сожалению, в настоящее время мы имеем очень мало экспериментальных данных о фазовом поведении углеводородов в пористых средах. На основе имеющихся результатов можно заключить, что в зависимости от термобарических условий влияние пористой среды сводится к трансформации объемной фазовой диаграммы флюида, а также к генерации новых фаз, часто не имеющих аналогов в свободном объеме и обусловленных спецификой каркаса, В подтверждение сказанного можно привести результаты проведенных нами исследований веществ, образующих жидкокристаллические фазы [3]. Было установлено, что эти вещества (например, 12СВ, образующий в свободном объеме только смектическую фазу) под влиянием пористых сред дополнительно образуют нематическую фазу. Результаты этих экспериментальных исследований представляют интерес в связи с тем, что по своей структуре молекулы конденсата и в особенности парафинов имеют вытянутую форму, аналогичную структуре гидрофобной части жидких кристаллов. Так, если для молекул пен-тана среднее значение отношения длины к диаметру приблизительно равно 1,7, то для молекулы нормального нонадекана это отношение составляет 7,5. Такого вида молекулы, как показывают экспериментальные исследования, в пристеночной области образуют упорядоченные квазижидкокристаллические структуры, в значительной степени повторяющие свойства подложки [4]. Ориентация молекул в этих структурах относительно подложки предопределяет режим течения флюида в целом. Кроме того, описанные трансформации в фазовом поведении углеводородов выражаются в значительном смещении температуры выпадения (кристаллизации) парафинов. [c.52]

Свойства УУКМ изменяются в широком диапазоне. Прочность карбонизованного УУКМ пропорциональна плотности. Графитация карбонизованного УУКМ повышает его прочность. Прочность УУКМ на основе высокопрочных УВ выше прочности КМ на основе высокомодульных УВ, полученных при различных температурах обработки. К уникальным свойствам УУКМ относится высокая температуростойкость в инертных и восстановительных средах. По способности сохранять форму и физико-механические свойства в этих средах УУКМ превосходит известные конструкционные материалы. Некоторые УУКМ, особенно полученные карбонизацией углепластика на основе органических полимеров, характеризуются увеличением прочности с повышением температуры эксплуатации от 20 до 2700 С. При температурах выше 3000°С УУКМ работоспособны в течение короткого времени, так как начинается интенсивная сублимация графита. Чем совершенней кристаллическая структура графита, тем при более высокой температуре и с меньшей скоростью происходят термодеструктивные процессы. Свойства УУКМ изменяются на воздутсе при длительном воздействии относительно невысоких температур. Так, при 400 - 650°С в воздушной среде происходит окисление УУКМ и, как следствие, быстрое снижение прочности в результате нарастания пористости. Окисление матрицы опережает окисление УВ, если последние имеют более совершенную структуру углерода. Скорость окисления УУКМ снижается с повышением температуры их получения и уменьшением числа дефектов. Эффективно предотвращает окисление УУКМ пропитка их кремнийорганическими соединениями из-за образования карбида и оксида кремния. [c.92]

Чтобы понять механизм обезуглероживания карбонильных порошков, что особенно важно при получении порошков металла особой чистоты и компактного металла для металлургии, целесообразно рассмотреть структурные изменения, происходящие в частицах порошка при его термообработке в среде водорода [21]. Исследование этих изменений проводят по методике, разработанной Шлехтом и Шубардтом [357]. Порошок карбонильного железа засыпают в пористые трубки Макварда и в течение 24 ч нагревают в токе водорода при различных температурах в интервале от 400 до 1200°С. При этом порошок спекается, и его вынимают из трубок в виде стержней. [c.188]

В работах Вильямса, Маршалла и др. [169, 173, 174] с помощью методов механики разрушения было показано,, что скорость роста микротрещии в стеклообразных полимерах определяется, в частности, особенностями вязкого течения жидкости через пористую структуру микротрещины к ее вершине. Посколь ку развитие деформации ПЭТФ в жидкой адсорбционно-активной среде обусловлено возникновением и ростом микротрещин, скорость проникновения жидкости к ее вершине может оказать решающее влияние на механическое поведение полимера в целом. Другими словами, механизм деформации, а следовательно, и механические свойства полимера в этих условиях определяются соотношением скоростей деформации и вязкого течения жидкости к вершине растущей микротрещины. Это соотношение [c.119]

С большой осторожностью следует относиться к сведениям о с е-растойкости катализаторов. Во многих работах, особенно старых, эксперимент выполнен недостаточно корректно в частности, не обращалось внимания на необходимость вести реакцию в кинетической области. Если же процесс осложняется диффузионными явлениями, то введение небольших -количеств сернистого яда может не сказаться на наблюдаемой скорости реакции. Особенно вероятно, что с таким явлением сталкивались исследователи, проводившие реакцию на крупных зернах пористого катализатора [343, 353, 366, 369, 370]. Неверное заключение о неотравляемости катализатора сернистыми соединениями, по-видимому, сделано и тогда, когда проводили исследование при 100%-1ЮЙ глубине общей конверсии [338, 371]. Иногда сернистое соединезше не отравляет катализатор в течение определенного времени, так как химически реагирует с носителем активного компонента катализатора [352, 364] или содержащимися в катализаторе добавками, например щелочами [372, 373]. Возможна детоксикация сернистого яда вследствие его взаимодействия с компонентами реакции или примесями других веществ, содержащимися в реакционной среде, в частности с кислородом. [c.62]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология