Slėgio gradientas: kas tai yra ir kaip ji apskaičiuojama

Slėgio gradientą sudaro skirtumai arba slėgio skirtumai tam tikroje kryptyje, kurie gali atsirasti skysčio viduje arba riboje. Savo ruožtu, slėgis yra jėga viename plote, kurį veikia skystis (skystis arba dujos) ant sienų ar sienos, kurioje yra skystis.

Pavyzdžiui, vandenyje pripildytame baseine vertikalioje žemyn yra teigiamas slėgio gradientas, nes slėgis didėja giliai. Kiekvienas matuoklis (arba centimetras, pėda, colis), slėgis, didėja tiesiškai.

Slėgis yra skalinis kiekis, kurio vienetai tarptautinėje matavimo sistemoje yra Niutonas / metras2 arba Pascal (Pa). Didžiosios Britanijos sistemos vienetai naudojami daug, ypač naftos pramonėje: svarai kvadratiniame colyje (psi).

Pirmiau pateikta lygtis rodo, kad tankesni skysčiai turės didesnį spaudimą. Ir kad slėgis yra didesnis, tuo mažesnis paviršius, ant kurio jis veikia.

Pakeitus skysčio stulpelio V tūrį = bazės x ploto aukštis = Az, slėgio lygtis supaprastinta:

Pirmiau pateikta lygtis rodo, kad tankesni skysčiai turės didesnį spaudimą. Ir kad slėgis yra didesnis, tuo mažesnis paviršius, ant kurio jis veikia.

Kaip apskaičiuoti slėgio gradientą?

Lygtis P = ρgz rodo, kad skysčio kolonėlės slėgis P padidėja tiesiškai su gyliu z. Todėl slėgio ΔP variacija bus susijusi su Δz gylio pokyčiu taip:

ΔP = ρgΔz

Naujo kiekio, vadinamo specifiniu skysčio svoriu γ, nustatymas:

γ = ρg

Savitasis svoris gaunamas iš Niutono / tūrio vienetų arba N / m3. Šiuo atveju išlieka slėgio svyravimo lygtis:

ΔP = γ Δz

Kuris yra perrašomas kaip:

Tai yra slėgio gradientas. Dabar matome, kad statinėmis sąlygomis skysčio slėgio gradientas yra pastovus ir atitinka jo specifinį svorį.

Slėgio gradiento vienetai yra tokie patys, kaip ir specifinio svorio, tačiau jie gali būti perrašyti kaip Pascal / metras Sistema Internacional. Dabar galima vizualizuoti gradiento interpretaciją kaip slėgio pokytį vieneto ilgiui, kaip apibrėžta pradžioje.

Specifinis vandens svoris 20 ° C temperatūroje yra 9, 8 kiloPascal / mo arba 9800 Pa / m. Tai reiškia, kad:

"Kiekvienam skaitikliui, nusileidžiančiam vandens stulpelyje, slėgis padidėja 9800 Pa"

Tankio perskaičiavimo koeficientas

Anglų sistemos vienetai yra plačiai naudojami naftos pramonėje. Šioje sistemoje slėgio gradiento vienetai yra psi / ft arba psi / ft. Kiti patogūs numeriai yra baras / metro. Dėl tankio, svaras yra naudojamas vienam svarui.

Bet kokio skysčio tankis ir savitasis tankis buvo nustatyti eksperimentiškai įvairioms temperatūros ir slėgio sąlygoms. Jie pateikiami vertybių lentelėse

Norint rasti skaičiavimo slėgio gradiento vertę tarp skirtingų įrenginių sistemų, turite naudoti konversijos koeficientus, kurie lemia tankį, tiesiogiai į gradientą.

Konversijos koeficientas 0, 052 yra tas, kuris naudojamas naftos pramonėje, norint pakeisti ppg tankį į slėgio gradientą psi / ft. Tokiu būdu slėgio gradientas apskaičiuojamas taip:

GP = konversijos koeficientas x tankis = 0, 052 x tankis _ppg

Pavyzdžiui, šviežio vandens slėgio gradientas yra 0, 433 psi / pėdos. Vertė 0, 052 gaunama naudojant kubą, kurio šoniniai matmenys yra 1ft . Norint užpildyti šią kibirą, reikia 7, 48 galo skysčio.

Jei šio skysčio tankis yra 1 ppg, bendras svorio svoris bus 7, 48 svaro, o jo specifinis svoris bus 7, 48 lb / ft3.

Dabar, 1 ft2 yra 144 kvadratinių colių, todėl 1 ft3 bus 144 kvadratinių colių už kiekvieną ilgio pėdą. Skirstoma 7.48 / 144 = 0.051944, tai yra maždaug 0, 052.

Pavyzdžiui, jei turite skysčio, kurio tankis yra 13, 3 ppg, jo slėgio gradientas bus: 13, 3 x 0, 052 psi / ft = 0, 6916 psi / pėdos.