Что такое дроссельный эффект

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Дроссельный эффект

Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [1]

Дроссельный эффект может отрицательно повлиять на коэффициент нефтеотдачи при газовой репрессии с применением высоки давлений нагнетания. [4]

Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатых газов до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплом с окружающей средой их температура изменяется. [5]

Дроссельный эффект может быть как положительным, так и отрицательным и, следовательно, может быть равным нулю. [6]

Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатых газов до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплом с окружающей средой их температура изменяется. [7]

Дроссельный эффект может быть как положительным, так и отрицательным и, следовательно, может быть равным нулю. [8]

Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [9]

Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без теплообмена с окружающей средой температура его изменяется. Физическая сущность дроссельного эффекта заключается в том, что при дросселировании реального газа часть его внутренней энергии расходуется на преодоление сил притяжения между молекулами. Дроссельный эффект может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Температура, при которой дроссельный эффект равен нулю, называется инверсионной. [11]

Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [12]

Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [14]

Источник

5.3. Дросселирование

Любой кран, вентиль, задвижка, клапан и прочие местные сопротивления, уменьшающие проходное сечение трубопровода, вызывают дросселирования газа или пара, следовательно падения давления. В большинстве случаев это явление приносит безусловный вред. Но иногда оно является необходим и создается искусственно (регулирование паровых двигателей, в холодильных установках, в приборах для измерения расхода газа и т.д.).

При прохождении газа через отверстие, кинетическая энергия газа и его скорость в узком сечении возрастают, что сопровождается падением температуры и давления.

Газ, протекая через отверстие, приходит в вихревое движение. Часть его кинетической энергии затрачивается на образование этих вихрей и превращается в теплоту. Кроме того, в теплоту превращается и работа, затраченная на преодоление сопротивлений (трение). Вся эта теплота воспринимается газом, в результате чего температура его изменяется (уменьшается или увеличивается).

В отверстие скорость газа увеличивается. За отверстием газ опять течет по полному сечению и скорость его вновь понижается. А давление увеличивается, но до начального значения оно не поднимается; некоторое изменение скорости произойдет в связи с увеличением удельного объема газа от уменьшения давления.

Дросселирование является необратимым процессом, при которм происходит увеличение энтропии и уменьшение работоспособности рабочего тела.

Это равенство показывает, что энтальпия в результате дросселирования не изменяется и справедливо только для сечений, достаточно удаленных от сужения.

Для идеальных газов энтальпия газа является однозначной функцией температуры. Отсюда следует, что при дросселировании идеального газа его температура не изменяется (Т₁ = Т₂).

При дросселировании реальных газов энтальпия газа остается постоянной, энтропия и объем увеличиваются, давление падает, а температура изменяется (увеличивается, уменьшается или остется неизменной).

Изменение температуры жидкостей и реальных газов при дросселировании называется эффектом Джоуля-Томсона. Для идеального газа эффект Джоуля-Томсона равен нулю. Различают дифференциальный температурный эффект, когда давление и температура изменяются на бесконечно малую величину, и интегральный температурный эффект, при котором давление и температура изменяются на конечную величину.

Интегральный температурный эффект определяется из следующего уравнения:

Для реальных газов D T ¹ 0 и может иметь положительный или отрицательный знак.

Состояние газа, при котором температурный эффект меняет свой знак, называется точкой инверсии, а температура, соответствующая этой точке, называется температурой инверсии — Т_инв.

Источник

Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона

Дросселирование газа это расширение газа при прохождении через дроссель — местное сопротивление (вентиль, кран и т.д.), сопровождающее изменением температуры.

Определение дроссельного эффекта (эффекта Джоуля-Томсона). Отношение изменения температуры газа в результате его изоэнтальпийного расширения (дросселирования) к изменению давления называется дроссельным эффектом, или эффектом Джоуля — Томсона.

При охлаждении газа эффект считается положительным, при нагревании его — отрицательным.

Коэффициент Джоуля-Томсона. Изменение температуры при снижении давления на 1ата (0,1Мпа) называется коэффициентом Джоуля — Томсона. Этот коэффициент изменяется в широких пределах и может иметь положительный или отрицательный знак.

Интегральный дроссель-эффект и области его значения (дросселирование газа). Изменение температуры газа в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном перепаде давления на дросселе называется интегральным дроссель-эффектом.

Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона для природного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от состава газа, падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона можно принять равным 3 К/МПа.

СПРАВКА:

Дросселирование газа (от нем. drosseln — душить) — понижение давления газа или пара при протекании через сужение проходного канала трубопровода — дроссель, либо через пористую перегородку.

Дросселирование является близким к идеальному осуществлением процесса Джоуля-Томсона. Дросселирование можно рассматривать какизоэнтальпийный квазиравновесный процесс и проводить, основываясь на выражении

( Δ T Δ P ) I = T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P

дифференциального эффекта Джоуля-Томсона, интегрирование следующим образом:

T 2 − T 1 = ∫ P 1 P 2 ( ∂ T ∂ P ) I d P = ∫ P 1 P 2 T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P d P — интегральный эффект Джоуля-Томсона.

Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.

При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P₁ до давления P₂ без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.

Эффект дросселирования применяется в промышленности в расходомерах переменного давления, в которых расход газа или пара измеряется по перепаду давления P₁ — P₂ перед и после сужения проходного канала (диафрагма или сопло в трубе Вентури) трубопровода.

Дросселирование применяется в компрессионных холодильниках в качестве средства обеспечения перепада давления для испарения сжиженногохладагента.

Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.

Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает ( μ J T 0 ), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает ( μ J T > 0 ), то процесс называют положительным. Температуру, при которой μ J T меняет знак, называют температурой инверсии.

Источник

ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ

Дросселирование — эффект уменьшения давления га­зового потока при его движении через сужения в каналах. Дроссельным называется термодинамический процесс, ха­рактеризующийся постоянством энтальпии.

Вследствии адиабатического расширения жидкостей и газов при прохождении через пористые среды и влияния дроссельного процесса наблюдаются термические эффекты. Адиабатическое расширение жидкостей и газов, сопровождающееся понижением температуры, незначительно влияет на температурные измене­ния внутри пласта и забоев действующих скважин вследствие большой теплоемкости С_р горных пород. Заметные изменения температуры на забоях скважин происходят вследствие дрос­сельного процесса. При этом интенсивность изменения темпера­туры характеризуется коэффициентом Джоуля—Томсона, кото­рый представляет собой частную производную от температуры Т по давлению р при постоянной энтальпии И. (VII.14)

Температурные изменения при фильтрации через пористую среду жидкостей и газов зависят от перепада давлений Dр=р_п—р_з между пластом (р_п) и забоем (р_з) и определяются форму­лой , (VII.15)

где — интегральный коэффициент Джоуля—Томсона.

Из формулы (VII.14) следует, что коэффициент Джоуля— Томсона можно представить состоящим из двух членов —пер­вый из них определяет нагревание вещества при фильтрации за счет работы сил трения, второй — охлаждение за счет адиабати­ческого расширения. Для жидкостей

Поэтому жидкости, насыщающие пористую среду, нагреваются в процессе истечения в скважину из пласта. Значения интеграль­ного коэффициента для нефти изменяются в пределах от 0,4 до 0,6 °С/МПа, для воды —0,235 °С/МПа. При дроссельном процессе повышение температуры нефтей достигает 5—6 °С на 10 МПа депрессии.

Для реальных газов коэффициент Джоуля — Томсона полу­чим из уравнения (VII.14) и уравнения состояния pV=zRT:

Из уравнения (III.16) следует, что если положительно, то 0, т. е. газ нагревается. При = 0 имеем точку инверсии ( = 0). Кривая точек инверсии соответствует линии поворота сетки графиков z(p_np, Т_пр) коэффициента сверхсжимаемости углеводородных газов (см. нижнюю часть линий на рис. III.2). Как следует из этого рисунка, температура и давление инверсии высокие, и поэтому обычно имеем эффект охлаждения газов при истечении из пласта в скважины.

Зависимость изменений температур от перепада давлений для заданного дроссельного процесса может быть определена графическим способом из энтальпийной диаграммы (см. рис. Ш.10).

Дифференциальные коэффициенты Джоуля—Томсона ε при различных р находятся как производные функции T=f(p) для данного значения р. Значение ε обычно увеличивается по мере снижения давления. Интегральный коэффициент Джоуля— Томсона определяется по формуле (VII.17)

где р_п и р_з— начальные и конечные давления.

Предельное изменение температуры DT вследствие дроссель­ного эффекта определяется по формуле (VII.15).

Опыт показывает, что при высоких пластовых давлениях (20—30 МПа.) без больших погрешностей можно пользоваться средними (интегральными) коэффициентами , соответствую­щими интервалу давлений 5—10 МПа.

Для углеводородных газов дифференциальные коэффици­енты находятся в пределах от —3°С/МПа до —6°С/МПа.

Дроссельный эффект используется в промысловой практике для установления зон притока нефти, воды и газа. При поступ­лении нефти и воды наблюдается разогрев работающего интер­вала, а при поступлении газа — охлаждение. Различие в значениях ε для воды, нефти и газа позволяет по температурным изме­нениям призабойной зоны отбить в пласте также и границы пе­рехода нефть — вода, нефть — газ, вода — газ.

Тепловые явления в пластах и в скважинах положены в ос­нову новых методов исследования строения залежей и коллекторских свойств пласта.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона

Дросселирование газа это расширение газа при прохождении через дроссель — местное сопротивление (вентиль, кран и т.д.), сопровождающее изменением температуры.

Определение дроссельного эффекта (эффекта Джоуля-Томсона). Отношение изменения температуры газа в результате его изоэнтальпийного расширения (дросселирования) к изменению давления называется дроссельным эффектом, или эффектом Джоуля — Томсона.

При охлаждении газа эффект считается положительным, при нагревании его — отрицательным.

Коэффициент Джоуля-Томсона. Изменение температуры при снижении давления на 1ата (0,1Мпа) называется коэффициентом Джоуля — Томсона. Этот коэффициент изменяется в широких пределах и может иметь положительный или отрицательный знак.

Интегральный дроссель-эффект и области его значения (дросселирование газа). Изменение температуры газа в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном перепаде давления на дросселе называется интегральным дроссель-эффектом.

Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона для природного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от состава газа, падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона можно принять равным 3 К/МПа.

СПРАВКА:

Дросселирование газа (от нем. drosseln — душить) — понижение давления газа или пара при протекании через сужение проходного канала трубопровода — дроссель, либо через пористую перегородку.

Дросселирование является близким к идеальному осуществлением процесса Джоуля-Томсона. Дросселирование можно рассматривать какизоэнтальпийный квазиравновесный процесс и проводить, основываясь на выражении

( Δ T Δ P ) I = T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P

дифференциального эффекта Джоуля-Томсона, интегрирование следующим образом:

T 2 − T 1 = ∫ P 1 P 2 ( ∂ T ∂ P ) I d P = ∫ P 1 P 2 T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P d P — интегральный эффект Джоуля-Томсона.

Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.

При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P₁ до давления P₂ без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.

Эффект дросселирования применяется в промышленности в расходомерах переменного давления, в которых расход газа или пара измеряется по перепаду давления P₁ — P₂ перед и после сужения проходного канала (диафрагма или сопло в трубе Вентури) трубопровода.

Дросселирование применяется в компрессионных холодильниках в качестве средства обеспечения перепада давления для испарения сжиженногохладагента.

Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.

Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает ( μ J T 0 ), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает ( μ J T > 0 ), то процесс называют положительным. Температуру, при которой μ J T меняет знак, называют температурой инверсии.

Источник