Способ определения коэффициента фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дисперсных масс Советский патент 1982 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для определения пристен ной фильтрации жидкости при трубопроводном транспорте различных водонасыщенных дисперсных масс.

Известен способ определения фцльтрационных характеристик пористых тел, заключающийся в создании перепада давления жидкости на неподвижном образце и измерении расхода жидкости через него

Недостатком данного способа является невозможность определения пристенной фильтрации при движении образца, так как образец в этом случае неподвижен к пристенная фильтрация практически отсутствует. Определение пристенной фильтрации при движении различных материалов предстёшляет самостоятельный интерес для решения задач гидротранспорта зтих 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 регист1 ации 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.

10

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

Цель изобретения - упрощение опре15деления.

Поставленная цель достигается тем, что реализуя способ определения коэффициента фильтрации транспортируемых по трубопроводу водонасыщенных дис20персных масс, заключающийся в измерении перепада давления, создгшаемого на движущемся в жидкой среде образце дисперсной массы и регистрации скорости его перемещения, об25разец дисперсной массы помещают в вертикальный цилиндрический сосуд и осуществляют его движение, создавая перепад давлений приложением к его верхнему торцу постоянной меJOханической нагрузки. 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. В закрытый снизу и заполненный жидкостью отрезок трубы 1 вставляют перфорированный диск 2, положение к торого фиксируется стержнем 3, закрепленным держателем 4. Стержень снабжен индикатором перемещения 5. Образец массы б помещают между нижним диском 2 и верхним перфорирован ным диском 7. Непосредственно на диск 7 накладывают грузы 8 различного веса. Через окно 9 в трубе 1 можно следить за перемещением нижнего диска по индикатору 10. Изменения давления в нижней части трубы контролируется манометром 11. . Поместив в трубу образец дисперс ной массы б к нему прикладывают нагрузку 8. После стабилизации, в случае необходимости, структуры образца б под нагрузкой 8, в открытую часть манометра заливают добавочное количество воды, создавая тем самым перепад жидкости в сосудах 1 и 11. Избыточное количество жидкости пере текает в сосуд 1, фильтруясь через образец 6. Замеряя падение избыточного уровня в манометре 11 со временем, определяют расход жидкости через неподвижный образец б. После удаления избыточного количест ва воды, стекающей по стенкам трубы 1, убирают держатель 4. В замкнутом отрезке трубы 1 под образцом 6 созд 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. По действием созданного перепада давления жидкости под диском 2 и над диском 7 жидкость фильтруется через образец б и пристенную область вбли зи внутренней поверхности трубы 1. По мере вытеснения жидкости из нижней части трубы 1, образец б переме щается вниз. Замеряя скорость перем щения по показателям индикаторов 5 и 10, определяют расход жидкости при фильтрации под действием создан ного перепада давления. Манометр 11 позволяет контролировать перепад давления. За показаниями индикaтopa 10 следят через окно 9. Скорость перемещения образца может быть замерена с большой точност измерения можно проводить при измеtняющейся 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 ,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 вниз с постоянной скоростью 1,432-10 м/с. При этом устанавливается избыточное давление в нижней части трубы 176,6 ПА. Изменение концентрации по мере движения образца не наблюдается. По полученным данным можно определить коэффициент фильтрации при С 1,852 . Тогда как измерения коэффициента фильтрации для неподвижного образца дают значения коэффициента фильтрации К 6,27-10 м/с. Таким образрм, 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 в отрезок трубы из стали Х18Н9Т. В этом случае К 3,6 . После этого снимают держатель и образец начинает перемещаться по трубе под действием собственного веса при скорости движения образца 4,58 , разность давлений жидкости составляет 69,7 Па. Таким образом, коэффициент фильтрации принимает значение ,912 10- м/с, т.е. через пристенную область фильтруется 39% общего расхода воды. Примерз. Образец древесной дефибраторной водонасыщенной массы для производства древесно-волокнистых плит массой 9,41 г по абсолютно сукоМУ веществу концентрацией 8,6% помещают в трубу из стеши Х18Н9Т и нагружен грузом 400 г, под действием