Çox fazlı axınlar

QARIŞIĞI TƏŞKIL EDƏN FAZALARIN VƏ KOMPONENTLƏRIN FIZIKI XASSƏLƏRI

Hər bir hidrodinamiki prosesi öyrənərkən, qarışığı təşkil edən maye və qazın fiziki xassələrini bilmək lazımdır. Hansı modeldən istifadə edilməsindən asılı olmayaraq onu təşkil edən maye və qazın fiziki xassələri öyrənilməlidir. Fazaların sıxlıqlarını, özlülüyünü və fazalar arası səthi gərilməni bilməklə hesabat aparmaq olar.

Su-neft qrışığı. Əgər uçucu olmayan neftlərin modelindən istifadə edilirsə, onda qəbul etmək olar ki, su və neft sisteminə fazalar qarışığı kimi yox, komponentlərin qarışığı kimi baxılsın. Bu zaman komponentlərarası nisbi sürəti nəzərə almamaq olar. Belə qarışıqlara homogen qarışıqlar da deyilir və qarışıqların fiziki xassələri aşağıdakı düsturlar ilə hesablanır.
ρ = ρ_nβ_n + ρ_sβ_s
burada ρ - neft-su qarışığının; ρ_n – neftin və ρ_s – suyun normal şəraitdə sıxlıqlarıdır;
β_n və β_s –uyğun olaraq həcmi neft və sulaşma əmsalarıdır.
Dinamiki özlülüyü aşağıdakı tənliklə ifadə etmək olar.
µ = µ_nβ_n + µ_sβ_s
burada µ – neft – su qarışığının; µ_n – neftin və µ_s – suyun normal şəraitdə dinamiki özlülükləridir;
Lakin aparılan tətqiqatlar göstərir ki, sonuncu tənliklə neft – su qarışığının dinamiki özlülüyünü dəqiq hesablamaq olmur. Bir çox tətqiqatçılar belə qarışığa özlüplastik qarışıq kimi baxırlar. Bəziləri alternativ maye kimi neft – su qarışığını götürürlər. Qəbul edirlər ki, neft – su qarışığı gətirilmiş özlülüyə malikdir. Bu mövzuda bir çox işlər vardır.Məsələn, Vulfin apardığı tədqiqatlar nəticəsində hesab edir ki, suyun miqdarı artdıqca neftin dinamiki özlülüyü artır. Tətqiqatlar göstərir ki, aparıcı faza neft olarsa dispersion sistemin və ya emulsiyanın özlülüyü özünü daha dolğun göstərir. Ona görə də bəzi hesabatlarda psevdo – özlülüklü mayelər kimi fazanın boru divarında yaratdığı özlülük götürülür. Bununla yanaşı dispersion fazanın özlülüyünü də nəzərə almaq lazımdır. Bu zaman dispersiya olunmuş fazanın yaratdığı kiçik damlalar da, özlülüyün artmasına səbəb olur.
Bir çox su – neft qarışıqlarında maye qarışığının özlülüyü neftin özlülüyündən çox olur. Neft fazası aparıcı faza olmasına baxmayaraq, müəyyən nisbətdə suyun miqdarı artdıqca dispersion sistemin inversiyası baş verir və su fazası aparıcı faza rolunu oynayır. Beləliklə,sistemdə dönüş yaranır. Bu dəyişmə iki cür izah olunur : birincisi qarışıq hərəkət edərkən müəyyən zaman nyuton xassəli sistem özünü qeyri – nyuton sistemi kimi aparır, ikincisi isə inversiyaya sərf olunan enerji artır. Deməli, belə nyuton sistemdə itirilmiş enerji əlavə təzyiq düşgüsü yaradır və bu da özlülüyün psevdo – özlülüyə keçməsi ilə izah edilir. Su – neft qarışığının inversiyası qarışıqda suyun miqdarı (20-50)% olduqda baş verir. Lakin neftin özlülüyü artdıqca inversiya prosesi daha tez baş verir. Bəzən səthi – aktiv maddələrdən istifadə etdilir ki, bu da inversiya hadisəsinin daha da tezləşməsinə səbəb olur.
Tətqiqatlar göstərir ki, bəzi hallarda aparıcı faza neft olduqda sistemin dinamiki özlülüyü kimi neftin özlülüyündən istifadə etmək olar. Əgər suyun miqdarı daha çox olarsa, sistemin dinamiki özlülüyü suyun dinamiki özlülüyünə bərabər götürülə bilər.Xahedorn – Braun korrelyasiya empirik düsturundan istifadə etməyi məsləhət görür və s.
Qaz – maye qarışığı. Ədəbiyyatda qaz – maye qarışığının fiziki xassələrini təyin etmək üçün çoxlu miqdarda tənliklər verilmişdir. Bir çox mütəxəssislər dinamiki özlülüyü hesablayarkən fazalar arası nisbi sürəti nəzərə almadan, həcmi neft və ya həcmi qaz saxlama əmsallarından istifadə edirlər. Digər tədqiqat işlərində isə fazalar arası nisbi sürəti nəzərə almaq məqsədi ilə həqiqi qaz saxlama əmsalından istifadə edilir. Deyilənlərə əsasən qarışığın sıxlığını nisbi sürəti nəzərə almadıqda aşağıdakı tənliklə ifadə etmək olar.
;
Əgər nisbi sürəti nəzərə alsaq, onda tənlik aşağıdakı kimi hesablanır

burada ρ – qarışığın sıxlığı;
ρ_m – qarışıqda olan maye fazasının sıxlığı;
ρ_q – qarışıqda olan qaz fazasının sıxlığı;
β – həcmi qaz saxlama əmsalı;
φ – həqiqi qaz saxlama əmsalıdır.
Qarışığın dinamiki özlülüyü fazalar arası nisbi sürət nəzərə alınmadıqda
;
;

düsturları ilə təyin edilir.
Əgər hesabatda nisbi sürət nəzərə alınarsa, onda sistemin dinamiki özlülüyü aşağıdakı tənliklər ilə hesablanar:


;
;

burada μ – sistemin dinamiki özlülüyü;
μ_m və μ_q – sistemə daxil olan mayenin və qazın dinamiki özlülükləridir.
Bəzi hallarda maye – qaz qarışığın sıxlığını və dinamiki özlülüyünü hesablayarkən daha ümumiləşmiş tənlikdən istifadə edilir:

və sistemin dinamiki özlülüyünü hesablamaq üçün
.
Çox fazalı sistemlərin hərəkəti zamanı temperatur dəyişilməsi entalpiyadan asılıdır.Sistemin halını ifadə edən parametrə entalpiya deyilir. Bir çox tədqiqatlarda sistemin entalpiyasında maye və qazın entalpiyasından istifadə olunur. Sistemin entalpiyası kimi sistemi təşkil edən qarışıqların müəyyən nisbətdə entalpiyalarının cəmi götürülür.
ξ=ξ_m(1-β)+ξ_qβ
burada ξ - sistemin, yəni maye – qaz qarışığının entalpiyası;

ξ_m və ξ_q – sistemi təşkil edən maye və qaz fazalarının entalpiyasıdır.