The tlakový gradient se skládá z variant nebo rozdílů z Tlak v daném směru, ke kterému může dojít uvnitř nebo na hranici kapaliny. Tlak je zase síla na jednotku plochy, kterou kapalina (kapalina nebo plyn) vyvíjí na stěny nebo hranici, která ji obsahuje..
Například v bazénu naplněném vodou je a tlakový gradient pozitivní ve svislém směru dolů, protože tlak se zvyšuje s hloubkou. Každý metr (nebo centimetr, stopa, palec) hloubky tlak lineárně roste.
Ve všech bodech umístěných na stejné úrovni je však tlak stejný. Proto v bazénu tlakový gradient je null (nula) ve vodorovném směru.
V ropném průmyslu je tlakový gradient velmi důležitý. Pokud je tlak ve spodní části otvoru vyšší než na povrchu, pak olej snadno vytéká. Jinak by tlakový rozdíl musel být vytvořen uměle, a to buď čerpáním nebo vstřikováním páry..
Rejstřík článků
Tekutina je jakýkoli materiál, jehož molekulární struktura umožňuje tok. Vazby, které drží molekuly tekutiny pohromadě, nejsou tak silné jako v případě pevných látek. To jim umožňuje nabídnout menší odpor vůči trakce a proto plynou.
Tuto okolnost ocení pozorování, že pevné látky si zachovávají stálý tvar, zatímco tekutiny, jak již bylo uvedeno, přijímají ve větší či menší míře obsah nádoby, která je obsahuje..
Plyny a kapaliny se považují za tekutiny, protože se chovají tímto způsobem. Plyn zcela expanduje, aby naplnil objem nádoby.
Tekutiny naproti tomu nedosahují tolik, protože mají určitý objem. Rozdíl je v tom, že lze uvažovat o kapalinách nestlačitelný, zatímco plyny ne.
Pod tlakem se plyn snadno komprimuje a přizpůsobuje a zabírá veškerý dostupný objem. Když se tlak zvýší, jeho objem se zmenší. V případě kapaliny je to hustota -daný poměrem mezi jeho hmotou a jeho objemem, zůstává konstantní v širokém rozsahu tlaku a teploty.
Tato poslední dimenze je důležitá, protože ve skutečnosti se téměř každá látka může chovat jako tekutina za určitých podmínek extrémní teploty a tlaku..
Ve vnitřku Země, kde lze podmínky považovat za extrémní, se horniny, které by byly na povrchu pevné, roztaví do magma a může proudit na povrch ve formě lávy.
Aby bylo možné zjistit tlak vyvíjený sloupcem vody nebo jiné kapaliny, na dno nádoby se bude mít kapalina, která má následující vlastnosti:
Sloupec tekutiny za těchto podmínek působí a platnost na dně nádoby, která jej obsahuje. Tato síla odpovídá její hmotnosti Ž:
W = mg
Hustota kapaliny, která, jak je vysvětleno výše, je podíl mezi její hmotností m a jeho objem PROTI, to je:
ρ = m / V
Hustota se obvykle měří v kilogramech / metrech krychlových (kg / m3) nebo liber na galon (ppg)
Nahrazením výrazu pro hustotu v rovnici hmotnosti se stane:
W = ρVg
Hydrostatický tlak P Je definován jako podíl mezi silou vyvíjenou kolmo na povrch a jeho oblastí A:
Tlak = síla / plocha
Nahrazením objemu kapalinového sloupce V = plocha základny x výška sloupce = A.z se tlaková rovnice stane:
Tlak je skalární veličina, jejíž jednotky v mezinárodním měřicím systému jsou Newton / metrdva nebo Pascaly (Pa). Britské systémové jednotky jsou široce používány, zejména v ropném průmyslu: libry na čtvereční palec (psi).
Výše uvedená rovnice ukazuje, že hustší kapaliny budou vyvíjet větší tlak. A čím větší je tlak, tím menší je povrch, na který je vyvíjen.
Nahrazením objemu kapalinového sloupce V = plocha základny x výška kolony = A.z se tlaková rovnice zjednoduší:
Výše uvedená rovnice ukazuje, že hustší kapaliny budou vyvíjet větší tlak. A čím větší je tlak, tím menší je povrch, na který je vyvíjen.
Rovnice P = ρgz znamená, že tlak P sloupce tekutiny se lineárně zvyšuje s hloubkou z. Proto variace ΔP tlaku bude souviset se změnou hloubky Δz jak následuje:
ΔP = ρgΔz
Definování nové veličiny zvané měrná hmotnost kapaliny γ, dané:
y = ρg
Specifická hmotnost přichází v jednotkách Newton / objem nebo N / m3. S tím zůstává rovnice pro změnu tlaku:
ΔP = y Δz
Který je přepsán jako:
Toto je tlakový gradient. Nyní vidíme, že za statických podmínek je tlakový gradient kapaliny konstantní a rovná se její specifické hmotnosti.
Jednotky tlakového gradientu jsou stejné jako jednotky měrné hmotnosti, lze je však v mezinárodním systému přepsat jako Pascal / metr. Nyní je možné vizualizovat interpretaci gradientu jako změnu tlaku na jednotku délky, jak je definována na začátku.
Specifická hmotnost vody při teplotě 20 ° C je 9,8 kPa / m nebo 9800 Pa / m. Znamená to, že:
„U každého měřiče, který sestoupí ve vodním sloupci, se tlak zvýší o 9800 Pa.“
Jednotky anglického systému jsou široce používány v ropném průmyslu. V tomto systému jsou jednotky tlakového gradientu psi / ft nebo psi / ft. Další vhodné jednotky jsou bar / metr. Libra na galon nebo ppg se hodně používá pro hustotu.
Hodnoty hustoty a měrné hmotnosti jakékoli kapaliny byly stanoveny experimentálně pro různé podmínky teploty a tlaku. Jsou k dispozici v tabulkách hodnot
Chcete-li najít číselnou hodnotu tlakového gradientu mezi různými systémy jednotek, je nutné použít převodní faktory, které vedou z hustoty, přímo k gradientu.
Konverzní faktor 0,052 se používá v ropném průmyslu k přechodu z hustoty v ppg na tlakový gradient v psi / ft. Tímto způsobem se tlakový gradient vypočítá takto:
GP = přepočítací koeficient x hustota = 0,052 x hustotappg
Například pro čerstvou vodu je tlakový gradient 0,433 psi / ft. Hodnota 0,052 je odvozena pomocí krychle, jejíž strana měří 1 stopa. K naplnění tohoto kbelíku je zapotřebí 7,48 galonů nějaké tekutiny.
Pokud je hustota této tekutiny 1 str, celková hmotnost krychle bude 7,48 liber síly a její specifická hmotnost bude 7,48 lb / ft3.
Nyní za 1 stopudva tam jsou 144 čtverečních palců, takže v 1 ft3 na každou stopu délky bude 144 čtverečních palců. Dělení 7,48 / 144 = 0,051944, což je přibližně 0,052.
Například pokud máte kapalinu, jejíž hustota je 13,3 ppg, její tlakový gradient bude: 13,3 x 0,052 psi / ft = 0,6916 psi / ft.
Zatím žádné komentáře