Способ определения коэффициента фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик «981645 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 04. 05. 81 (2Ц 3282444/18-25 с присоединением заявки М? (23) Приоритет

Опубликовано 151282. Бюллетень М 46

Дата опубликования описания 15.12.82 (щ М.Ка.з

G 01 N 15/08

Государственный комитет

СССР ио делан изобретений и открытий ЩУДК 539 217.1(088.8) /

С.Н.Мокровский, Н.Н.Калинин и А.И.Киприанов .".,. - .= / ь

Ф (72) Авторы изобретения

Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова

P3) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

ТРАНСПОРТИРУЕМЫХ ПО ТРУБОПРОВОДУ ВОДОНАСЫЦЕННЫХ

ДИСПЕРСНЫХ МАСС

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для определения пристенной фильтрации жидкости при трубопроводном транспорте различных во донасыщенных дисперсных масс.

Известен способ определения фильтрационных характеристик пористых тел, заключающийся в создании перепада () .давления жидкости на неподвижном образце и измерении расхода жидкости через него 11).

Недостатком данного способа является невозможность определения пристенной фильтрации при движении образца, так как образец в этом случае неподвижен и пристенная фильтрация практически отсутствует. Определение пристенной фильтрации при движении различных материалов представляет самостоятельный интерес для решения задач гидротранспорта этих материалов.

Наиболее близким к предлагаемому объекту является способ определения фильтрационных характеристик пористых тел, заключающийся в измерении перепада давления, создаваемого;на движущемся в жидкой среде образце . и регистрации скорости его перемещения 2 . Способ-прототип характеризуется также тем, что образец перемещают с .постоянной скоростью. ,Недостатком способа является сложнОсть его реализации, связанная с необходимостью наличия конструктивных средств для перемещения образца и одновременного измерения создаваемого на .нем перепада давления.

Кроме того, способ-прототип не позволяет оценить количество жидкости, фильтрующей в пристенной области.

Цель изобретения — упрощение определения.

Поставленная цель достигается тем, что реализуя способ определения коэффициента фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс, заключающийся в измерении перепада давления, создаваемого на движущемся в жидкой среде образце дисперсной массы и регистрации скорости его перемещения, образец дисперсной массы помещают в вертикальный цилиндрический сосуд и осуществляют его движение, созда" вая перепад давлений приложением к его верхнему торцу постоянной механической нагрузки.

981645

Кроме того, с целью определения количества жидкости, Фильтрующей в пристенной области, дополнительно определяют скорость фильтрации через неподвижно закрепленный образец.

На чертеже показана схема реа.лизации способа определения пристенной фильтрации жидкости при трубопроводном транспорте водонасыщенных дИсперсных масс. 10

В закрытый снизу и заполненный жидкостью отрезок трубы 1 вставляют перфорированный диск 2, положение которого фиксируется стержнем 3, закрепленным держателем 4. Стержень 15 снабжен индикатором перемещения 5.

Образец массы б помещают между нижним диском 2 и верхним перфорированным диском 7. Непосредственно на диск 7 накладывают грузы 8 различ- 20 ного веса. Через окно 9 в трубе 1 можно следить эа перемещением нижнего диска по индикатору 10. Изменения давления в нижней части трубы 1 контролируется манометром 11. 25

Поместив в трубу образец дисперсной массы б к нему прикладывают нагрузку 8. После стабилизации, в случае необходимости, структуры образца б под нагрузкой 8, в открытую 30 часть манометра заливают добавочное количество воды, создавая тем самым перепад жидкости в сосудах 1 и 11.

Избыточное количество жидкости перетекает в сосуд 1, фильтруясь через образец б. Замеряя падение избыточного уровня в манометре ll co временем, определяют расход жидкости через неподвижный образец б.

После удаления избыточного количества воды, стекающей по стенкам трубы

1, убирают держатель 4. В замкнутом отрезке трубы 1 под образцом б созда. ется избыточное давление, которое определяется весом нагрузки 8, образца б и перфорированных дисков 2 и 7 со стержнем 3, индикаторами 5 и 10 с учетом выталкивающих сил. Под действием созданного перепада давления жйдкости под диском 2 и над диском 7 жидкость фильтруется через 50 образец б и пристенную область вблизи внутренней поверхности трубы 1.

По мере вытеснения жидкости из нижней части трубы 1, образец б перемещается вниз. Замеряя скорость переме- 55 щения по показателям индикаторов 5 и 10, определяют расход жидкости при фильтрации под действием созданного .перепада давления. Манометр 11 позволяет контролировать перепад 60 давления. 3а показаниями индикатора, 10 следят через окно 9.

Скорость перемещения образца может быть замерена с большой точностью, измерения можно проводить при иэмеf няющейся скорости перемещения. Перепад давления жидкости не зависит от скорости перемещения образца.

Сравнивая полученные данные с фильтрации через образец и пристенную область с данными по фильтрации через тот же образец, на неподвижном образце дисперсного материала можно судить о величине пристенной фильтрации. По разнице приложенной к образцу постоянной нагрузки и давления жидкости на площадь поперечного сечения образца, можно судить о величине сил трения движения при трубопроводном транспорте водонасыщенных дисперсных масс.

Примеры выполнения способа..

Пример 1.Образец крафт целлюлозы со степенью помола 35 ШР,массой l2,635 г по абсолютно сухому волокну загружают в отрезок стеклянной трубы и нагружают гирей в 1 кг.После стабилизации его структуры устанавливается концентрация целлюлозы 13,8%. После снятия держателя образец вместе с гирей, перфорированными дисками и индикаторами перемещается вниэ с постоянной скоростью 1,432 10 м/с.

При этом устанавливается избыточйое давление в нижней части трубы

176,6 IIA. Изменение концентрации по мере движения образца не наблюдается. По полученным данным можно определить коэффициент фильтрации при

10 С К = 1,852 10 м/с. Тогда как измерейия коэффициента фильтрации для неподвижного образца дают значения коэффициента фильтрации К

= 6,27 10 м/с. Таким образом, за счет фильтрации в пристенной области в три раза увеличивается расход жидкости через образец.

Пример 2. Для образца мелкозернистого речного песка весом

632 г определяют коэффициент фильтрации по стандартной методике Каменского для неподвижного слоя, загруженного и отрезок трубы из стали

Х18Н9Т В этом случае К„ =3,6 10 " м/с.

После этого снимают держатель и образец начинает перемещаться по трубе под действием собственного веса при скорости движения образца

4,58 10 Ом/с, разность давлений жидкости составляет 69,7 Па. Таким образом, коэффициент фильтрации принимает значение К =5,912 10- м/с, т.е. через пристенную область фильтруется 39% общего расхода воды;

Пример 3. Образец древесной дефибраторной водонасыщенной массы для производства древесно-волокнистых плит массой 9,41 r по абсолютно cyz y веществу концентрацией 8 6% помещают в трубу иэ стали Х18Н9Т и нагружен грузом 400 г,под действием

981645

Формула изобретения. которого он перемещается со скоростью

8,398 10 4м/с. При этом избыточное давление составляет 90,25 Па, что соответствует коэффициенту фильтрации К 0 = 2,102 10 и/с. После окончания опыта на неподвижном слое концентрация которого не изменяется, в той же трубе определяют коэффициент фильтрации для неподвижного образца. Получают значение коэффи циента фильтрации К =4,82-10 4м/с.

На основании полученных значений коэффициента фильтрации можно заключить, что при движении образца, через пристенную область проходит

77% всего расхода жидкости.

Пристенная фильтрация при трубопроводном транспорте водонасыщенных дисперсных масс оказывает большое влияние на формирование пристенного слоя массы, который определяет сопротивление перемещению материала и потери напора при гидротранспорте.

Определение величины пристенной. фильт рации различных водонасыщенных дисперсных масс должно способствовать правильному проектированию промышленных массопроводов и выбору наиболее эффективных режимов гидротранспорта дисперсных материалов.

Предложенный способ отличается .простотой его реализации, измерения могут быть выполнены с высокой точностью, поскольку они основаны на измерении небольших скоростей перемещения образца и неизменного перепада давления.

1. Способ определения коэффициен. та фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс, заключающийся в измерении перепада давлений, создаваемого на движущемся в жидкой среде образце 0 дисперсной массы, регистрации. скорости его перемещения, о т л и ч а — ю шийся тем, что, с целью упрощения определения, образец дисперсной массы помещают в вертикальный

35 цилиндрический сосуд и осуществляют его движение, создавая перепад давления приложением к его верхнему торцу постоянной механической нагрузки.

20 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения количества жидкости, фильтрующейся в пристенной области,дополнительно определяют скорость фильтрации через неподвижно закрепленный образец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чаповский E.Ã. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. M., Недра, 1966, с. 110.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 488119, кл. G 01 N 15/08, 1974 (прототип} .

ВНИИПИ Заказ 9669/51

Тираж 887 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород. Ул.Проектная.4