Способ определения коэффициента фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс

(23) Приоритет 6 01 И 15/08 Государственный комитет СССР по делан изобретений н открытийОпубликовано 151282. Бюллетень М 46 Дата опубликования описания 15.12,82 л С.Н.Мокровский, Н.Н.Калинин и А.И.Киприанов. , . / ь(72) Авторы изобретения Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИТРАНСПОРТИРУЕМЫХ ПО ТРУБОПРОВОДУ ВОДОНАСЫЦЕННЫХДИСПЕРСНЫХ МАСС Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для определения пристенной фильтрации жидкости при трубопроводном транспорте различных водонасыщенных дисперсных масс.Известен способ определения фильт.рационных характеристик пористых тел, заключающийся в создании перепада 0 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 близкий 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 переме- )О щения 12. Способ-прототип характеризуется также тем, что образецперемещают с,постоянной скоростью.,Недостатком способа является слож.нОсть его реализации, связанная снеобходимостью наличия конструктивных средств для перемещения образца и одновременного измерения создаваемого на .нем перепада давления.Кроме того, способ-прототип непозволяет оценить количество жидкости, фильтрующей в пристенной области,Цель изобретения - упрощение определения.Поставленная цель достигается тем,что реализуя способ определения коэффициента фильтрации транспортируемыхпо трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс, заключающийся в измерении перепада давления, создаваемого на движущемся в жидкой средеобразце дисперсной массы и регистрации скорости его перемещения, образец дисперсной массы помещают ввертикальный цилиндрический сосуди осуществляют его движение, созда"вая перепад давлений приложениемк его верхнему торцу постоянной механической нагрузки, 98164535 Кроме того, с целью определения количества жидкости, фильтрующей в пристенной области, дополнительно определяют скорость фильтрации через неподвижно закрепленный образец.5На чертеже показана схема реа,лизации способа определения пристенной фильтрации жидкости при трубопроводном транспорте водонасы" щенных дИсперсных масс. 10В 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 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. 25Поместив в трубу образец дисперсной массы б к нему прикладывают нагрузку 8. После стабилизации, в случае необходимости, структуры образца б под нагрузкой 8, в открытую З 0 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 11 со 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 6 созда ется избыточное давление, которое определяется весом нагрузки 8, образца б и перфорированных дисков 2 45 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 щения по показателям индикаторов 5 и 10, определяют расход жидкости при фильтрации под действием созданного .перепададавления. Манометр 11 позволяет контролировать перепад 60 давления. За показаниями индикатора, 10 следят через окно 9.Скорость перемещения образца может быть замерена с больщой точностью, измерения можно проводить при изме 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., П р и м е р 1.Образец крафт целлюлозы со степенью помола 35 ШР,массой 12,635 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 1,43210 м/с. При этом устанавливается избыточйое давление в нижней части трубы 176,6 ПА. 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 С м/с. Таким образом, за счет фильтрации в пристенной области в три раза увеличивается расход жидкости через образец. П р и м е р 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 Х 18 Н 9 Т. В этом случае К =З,бф 10 " м/с, После этого снимают держатель и образец начинает перемещаться по трубе под действием собственного веса при скорости движения образца 4,58 10 бм/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; П р и м е р 3. Образец древесной дефибраторной водонасыщенной массы для производства древесно-волокнистых плит массой 9,41 г по абсолютно сухому веществу концентрацией 8,6 помещают в трубу иэ стали Х 18 Н 9 Т и нагружен грузом 400 г,под действием981645 Формула изобретения. НИИПИ Заказ 9669/ ираж 887 Подписно которого он перемещается со скоростью 8,398 10 4 м/с, При этом избыточное давление составляет 90,25 Па, что соответствует коэффициенту фильтрации Ко = 2,10210 м/с. После окончания опыта на неподвижном слое концентрация которого не изменяется, в той же трубе определяют коэффициент фильтрации для неподвижного образца. Получают значение коэффициента фильтрации К О=4,82-10 4 м/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 должнб 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 коэффициента фильтрации транспортируемых потрубопроводу водонасыщенных дисперсных масс, заключающийся в измеренииперепада давлений, создаваемого надвижущемся в жидкой среде образце10 дисперсной массы, регистрации. скорости его перемещения, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения определения, образец дисперсной массы помещают в вертикальный15 цилиндрический сосуд и осуществляютего движение, создавая перепад давления приложением к его верхнему торцу постоянной механической нагрузки,20 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью определения количества жидкости, фильтрующейся в пристенной области,дополнительно определяют скорость фильтрации через неподвижно закрепленныйобразец.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механикегрунтов. М., Недра, 1966, с. 130.2. Авторское свидетельство СССРР 488119, кл. С 01 И 15/08, 1974