Det trykgradient består af variationer eller forskelle i Tryk i en given retning, som kan forekomme inden i eller ved grænsen til en væske. Til gengæld er tryk kraften pr. Arealenhed, som en væske (væske eller gas) udøver på væggene eller kanten, der indeholder den..
For eksempel er der en i en pool fyldt med vand trykgradient positiv i lodret nedadgående retning, fordi trykket stiger med dybden. Hver meter (eller centimeter, fod, tomme) dybde vokser trykket lineært.
Men på alle punkter placeret på samme niveau er trykket det samme. Derfor i en swimmingpool trykgradient er nul (nul) i vandret retning.
I olieindustrien er trykgradienten meget vigtig. Hvis trykket i bunden af hullet er højere end på overfladen, vil olien let komme ud. Ellers skulle trykforskellen oprettes kunstigt, enten ved at pumpe eller injicere damp..
Artikelindeks
En væske er ethvert materiale, hvis molekylære struktur tillader det at strømme. Bindingerne, der holder væskemolekylerne sammen, er ikke så stærke som i tilfælde af faste stoffer. Dette giver dem mulighed for at tilbyde mindre modstand mod trækkraft og derfor flyder de.
Denne omstændighed forstås ved at observere, at faste stoffer opretholder en fast form, medens væsker, som allerede nævnt, i større eller mindre grad antager den i beholderen, der indeholder dem..
Gasser og væsker betragtes som væsker, fordi de opfører sig på denne måde. En gas udvides helt for at fylde beholderens volumen.
Væsker når derimod ikke så meget, da de har et bestemt volumen. Forskellen er, at væsker kan overvejes ukomprimerbar, mens gasser ikke gør det.
Under tryk komprimerer en gas og tilpasser sig let og optager al den tilgængelige mængde. Når trykket stiger, falder dets volumen. I tilfælde af en væske er dens massefylde -givet af kvotienten mellem dens masse og dens volumen- forbliver den konstant over et bredt område af tryk og temperatur.
Denne sidste dimension er vigtig, da næsten ethvert stof i virkeligheden kan opføre sig som en væske under visse forhold med ekstrem temperatur og tryk..
I det indre af jorden, hvor forholdene kan betragtes som ekstreme, smelter klipperne, der ville være faste på overfladen, ind i magma og kan strømme til overfladen i form af lava.
For at finde det tryk, der udøves af en søjle med vand eller en hvilken som helst anden væske, på gulvet i beholderen, anses væsken for at have følgende egenskaber:
En væskesøjle under disse betingelser udøver a kraft i bunden af beholderen, der indeholder den. Denne kraft svarer til dens vægt W:
W = mg
Nu er væskens tæthed, som som forklaret ovenfor er kvotienten mellem dens masse m og dens volumen V, det er:
ρ = m / V.
Densitet måles normalt i kg / kubikmeter (kg / m)3) eller pund pr. gallon (ppg)
Ved at erstatte udtrykket for tæthed i vægtligningen bliver det:
W = ρVg
Hydrostatisk tryk P Det er defineret som kvotienten mellem den kraft, der udøves vinkelret på en overflade og dens område A:
Tryk = kraft / område
Ved at erstatte volumenet af væskesøjlen V = arealet af basen x højden af søjlen = A.z bliver trykligningen:
Tryk er en skalar mængde, hvis enheder i det internationale målesystem er Newton / meterto eller Pascal (Pa). Britiske systemenheder er meget udbredt, især i olieindustrien: pund pr. Kvadrat tomme (psi).
Ovenstående ligning viser, at tættere væsker vil udøve større tryk. Og at trykket er større jo mindre overfladen det udøves på.
Ved at erstatte volumenet af væskesøjlen V = arealet af basen x højden af søjlen = A.z forenkles trykligningen:
Ovenstående ligning viser, at tættere væsker vil udøve større tryk. Og at trykket er større jo mindre overfladen det udøves på.
Ligningen P = ρgz angiver, at trykket P af væskesøjlen stiger lineært med dybden z. Derfor en variation AP af trykket, vil være relateret til en variation af dybden Δz som følger:
ΔP = ρgΔz
Definition af en ny mængde kaldet væskens specifikke tyngdekraft, givet ved:
γ = ρg
Den specifikke tyngdekraft kommer i enheder på Newton / volumen eller N / m3. Med dette forbliver ligningen for trykvariationen:
ΔP = γ Δz
Som omskrives som:
Dette er trykgradienten. Nu ser vi, at væskens trykgradient er konstant under statiske forhold og er lig med dens specifikke vægt.
Enhederne i trykgradienten er de samme som den specifikke tyngdekraft, men kan omskrives som Pascal / meter i det internationale system. Det er nu muligt at visualisere fortolkningen af gradienten som trykændringen pr. Længdeenhed som defineret i starten.
Vandets egenvægt ved en temperatur på 20 ºC er 9,8 kiloPascal / m eller 9800 Pa / m. Det betyder at:
"For hver meter, der sænkes ned i vandsøjlen, stiger trykket med 9800 Pa"
Enheder i det engelske system er meget udbredt i olieindustrien. I dette system er enhederne af trykgradienten psi / ft eller psi / ft. Andre praktiske enheder er bar / meter. Pund pr. Gallon eller ppg bruges meget til tæthed.
Densiteten og den specifikke tyngdekraftsværdi for enhver væske er bestemt eksperimentelt for forskellige temperatur- og trykforhold. De findes i tabeller med værdier
For at finde den numeriske værdi af trykgradienten mellem forskellige enhedssystemer er det nødvendigt at anvende konverteringsfaktorer, der fører fra densiteten direkte til gradienten.
Konverteringsfaktoren 0,052 bruges i olieindustrien til at gå fra en densitet i ppg til en trykgradient i psi / ft. På denne måde beregnes trykgradienten således:
GP = konverteringsfaktor x tæthed = 0,052 x tæthedppg
For eksempel er trykgradienten for ferskvand 0,433 psi / ft. Værdien 0,052 er afledt ved hjælp af en terning, hvis side måler 1 fod. For at fylde denne spand kræves der 7,48 liter noget væske.
Hvis densiteten af denne væske er 1 ppg, den samlede vægt af terningen vil være 7,48 pund-kraft, og dens specifikke vægt vil være 7,48 lb / ft3.
Nu i 1 ftto der er 144 kvadrat inches, så i 1 ft3 der vil være 144 kvadratcentimeter for hver fods længde. Opdeling 7,48 / 144 = 0,051944, hvilket er cirka 0,052.
For eksempel, hvis du har en væske, hvis densitet er 13,3 ppg, vil dens trykgradient være: 13,3 x 0,052 psi / ft = 0,6916 psi / ft.
Endnu ingen kommentarer