rata de filtrare

In studiul infiltrațiilor fluxurilor de evacuare convenabile de mărimea porilor și forma, presupunând că se mișcă fluid ca un mediu continuu, umplerea întregului volum al mediului poros, inclusiv spațiul ocupat de scheletul rasei.

Să presupunem că F fi suprafața unui mediu poros curge debit de fluid volumetric

în care `w - viteza medie efectivă a fluidului; Fp - zona de pori.

Dimensiunea porului legate de suprafața totală prin luminala (raport de 1,2) și pentru neuporyadochnyh (izotrop) mediu este valabilă ipoteza egalității de luminai și porozitate. Prin urmare,

Se numește rata de filtrare și determină curgerea fluidului ca zona de calculare a mediei. Deoarece m<1, то и скорость фильтрации всегда меньше средней.

Sensul fizic al ratei de filtrare se consideră că, în acest caz, unele flux fictive, în care:

· Curgerea prin orice secțiune transversală este egală cu debitul efectiv,

· Câmpul de presiune a fluxurilor fictive și reale sunt identice,

· Forța de rezistență la curgere fictivă este real.

Se presupune că rata de filtrare este distribuit în mod continuu în volum și în legătură cu debitul mediu efectiv de ecuația (1.17).

1.3.1.2. legea lui Darcy (legea filtrare liniar)

În 1856. Franceză inginer Darcy drept scripting filtru principal - legea lui Darcy lege liniară sau filtrare stabilind o relație lineară între pierderea de presiune a H1-H2 și volumetric debit Q de fluid care curge în tubul aria secțiunii transversale F, mediul poros umplut.

legea lui Darcy este dată de

în cazul în care un - coeficient de proporționalitate se numește coeficient de filtru și având o dimensiune de viteză; - cap; p / g - înălțimea piezometrică; g - greutatea volumetrică.

Noi scrie legea lui Darcy în formă diferențială, folosind relația u = Q / F,

sau în formă de vector

în cazul în care s - distanța curbilinie de-a lungul axei curentului tubului.

Coeficientul de filtrare caracterizează mediul lichid și simultan, adică, Aceasta depinde de mărimea particulelor, forma lor și gradul de rugozitate, porozitatea mediului, vâscozitatea fluidului. Acest raport este frecvent utilizat în calcule hidraulice care trebuie să se ocupe cu un singur lichid - apă. În prezența diferitelor lichide, care se întâmplă adesea în mecanica fluidelor subterane, este incomod de utilizat. Prin urmare, legea lui Darcy se scrie de obicei într-o formă ușor diferită

unde μ - coeficientul de viscozitate dinamică; k - coeficientul de permeabilitate care caracterizează mediul înconjurător; p = g H - Presiunea furnizată egală cu adevărat atunci când z = 0.

Dintr-o comparație a (1,19) și (1.22) avem

1.3.1.3. Limitele de aplicabilitate a legii Darcy

legea lui Darcy este valabilă în următoarele condiții:

a) canale cu pori medii fin poroase suficient de îngust;

b) rata de filtrare și gradientul de presiune este mică;

c) modificarea ratei de filtrare și gradientul de presiune mică.

Prin creșterea vitezei fluidului legea lui Darcy este rupt din cauza unei creșteri a efectelor pierderilor de presiune datorate forțelor de inerție: formarea de vârtejuri, debit zone de separare cu suprafața particulelor, particule de șoc hidraulic etc. Acest lucru este cunoscut sub numele de limita superioară. legea lui Darcy și poate fi rupt la rate foarte scăzute de filtrare în timpul începutul mișcării lichidului datorită existenței proprietăților reologice non-newtoniene ale fluidului și interacțiunea cu scheletul solid al mediului poros. Aceasta este limita inferioară.

Număr critic Reynolds Rekr = 1-12.

rata de filtrare UCR la care legea rupt Darcy se numește viteza de curgere critică. rata de filtrare Violarea nu înseamnă trecerea de la laminar la turbulente mișcare, dar deoarece forțele de inerție generate în lichid datorită sinuozitatea canalelor și modificările ariei secțiunii transversale, devenind la u> UCR proporționale cu forțele de frecare.

La prelucrarea datelor experimentale pentru determinarea vitezei critice sunt parametru adimensional Darcy

care reprezintă raportul dintre forțele de frecare vâscoase la forța de presiune. Domeniul de aplicare al legii lui Darcy, acest parametru este egal cu 1 și scade cu numărul de Re depășește o valoare critică.

Limita inferioară. La viteze foarte mici, cu creșterea schimbare gradient de presiune a ratei de filtrare nu se supune legii lui Darcy. Acest fenomen se explică prin faptul că, la viteze mici devine o interacțiune semnificativă forță între solid și scheletul lichid datorită formării unor sisteme anormale, non-newtoniene, de exemplu, soluție coloidală stabilă sub formă de gelatinos pelicule suprapuse porii și colaps cu unele tn gradient de presiune. numit primar și în funcție de proporția materialului de argilă și a saturația apei reziduale. Există mai multe modele de fluide non-newtoniene reologice, cea mai simpla dintre care este modelul cu gradientul de limitare

1.3.1.4. Legile de filtrare de la Re> Rekr

Acuratețea filtrării legii depinde de acuratețea testării și a datelor și determinarea parametrilor de rezervor. În acest sens, prin încălcarea legii Darcy este necesar să se introducă o legi de filtrare comune, non-liniare. Aceste legi sunt împărțite în un singur membru și doi pe termen.

Legile monoamele descrise printr-o lege de putere a formei

unde C, n - constante de 1 £ n £ 2.

Aceste dependințe sunt incomod, deoarece parametrul n este în general dependentă de debitul. În acest sens, cea mai mare utilizare a găsit o dependență de două termen, oferind o tranziție lină de la legea Darcy pentru pătratice, numita formula Krasnopolye:

Coeficienții A și B sunt determinate fie experimental, fie teoretic. În acest din urmă caz

în cazul în care b - un factor structural și este dat de Minsky