Зависимость подачи жидкости от расхода газа

 

Лекция№4

Качественную характеристику процесса движения газожид­костной смеси (ГЖС) в вертикальной трубе легче уяснить из следующего простого опыта (рис. VII. 1). Представим, ρρ

трубка 1 длиною L погружена под уровень жидкости неограниченного водоема на глубину h. К нижнему от­крытому концу трубки, который по аналогии с промысловой терминоло­гией будем называть башмаком, под­ведена другая трубка 2 для подачи с поверхности сжатого газа. На труб­ке имеется регулятор расхода 3, с по­мощью которого можно установить желаемый расход газа.

Рис. VII.1. Принципиальная схема газожид­костного подъемника

 

Давление у башмака подъ­емной трубки 1 будет равно гидростатическому на глуби­не h-ρ₁=pgh и, очевидно, не будет изменяться от того, мно­го или мало газа подается к башмаку. По трубке 2 пода­ется газ, и в трубке 1 созда­ется газожидкостная смесь средней плотности р_с, которая поднимается на некоторую высоту Н. Поскольку внутренняя полость трубки 1 и наружная область являются сообщающи­мися сосудами, имеющими на уровне башмака одинаковые дав­ления, то можно написать равенство

ρgh = p_сgH,

откуда (VII.1)

Плотность смеси в трубке ρ_c зависит от расхода газа V. Чем больше V, тем меньше ρ_c. Следовательно, изменяя V, можно регулировать H. При некотором расходе V=V₁ величина H мо­жет достигнуть L. При V<V₁ H<L. При V>V₁ H>L и насту­пит перелив жидкости через верхний конец трубки 1. При даль­нейшем увеличении V расход поступающей на поверхность жидкости q увеличится. Однако при непрерывном увеличении V расход жидкости не будет увеличиваться непрерывно, так как под воздействием неизменяющегося перепада давления ∆р = Р₁ — P₂ (p₁ = const, так как h=const), труба определенной длины L и диаметра d должна пропускать конечное количество жидкости, газа или газожидкостной смеси. Таким образом, при некотором расходе газа V=V₂ дебит достигнет максимума q = q_ma.

Можно представить другой крайний случай, когда к баш­маку подъемной трубы подводится так много газа, что при по­стоянном перепаде давления ∆p = p₁— p₂ будет идти только газ, и ∆р будет расходоваться на преодоление всех сопротивлений, вызванных движением по трубе чистого газа. Расход этого газа пусть будет V=V₃. Если к башмаку подать еще больший расход (V>V₃), то излишек газа не сможет пройти через подъ­емную трубу, так как ее пропускная способность при данных условиях (L, d, ∆р) равна только V₃, и устремится мимо трубы, оттесняя от башмака жидкость. Очевидно, при этом расход жидкости будет равен нулю (q = 0). Таким образом, из этого опыта можно сделать следующий вывод.

1. При V<V₁ q = 0 (H<L).

2. При V=V₁ q = 0 (H = L) (начало подачи).

3. V_l<V<V₂ 0<q<q_max (H>L).

4. При V=V₂ q = q_max (точка максимальной подачи).

5.При V₂<V<V₃ q_max>q>0.

6. При V=V₃ q= 0 (точка срыва подачи).

Обычно правая ветвь кривой q(V) (рис. VII.2) пологая, ле­вая крутая. Для всех точек кривой постоянным является дав­ление p₁, так как погружение h в процессе опыта не изменя­лось. Существует понятие — относительное погружение ε =h/L. Таким образом, для данной кривой ее параметром будет вели­чина относительного погружения ε;.