Газ энергиясының есебінен фонтандау.

Бұ л, мұ най ұ ң ғ ымасының фонтандауының кең тарағ ан тү рі болып табылады. Артезиандық фонтандау кезінде қ ұ бырда газсыз сұ йық (мұ най) қ озғ алады, ал мұ ндай сұ йық тың гидростатикалық қ ысымын жең у ү шін ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым ө те кө п болу керек.

Газ энергиясының есебінен фонтандау кезінде фонтанды қ ұ бырдағ ы газсұ йық қ оспасының тығ ыздығ ы тө мен болады, сол себептен мұ ндай қ оспаның гидростатикалық қ ысымы да тө мен болады. Сұ йық сорапты компрессорлық қ ұ быр бойымен ұ ң ғ ыма тү бінен жоғ ары қ арай ұ ң ғ ыма сағ асына кө терілгенде қ ысым тө мендейді, жә не ол кейбір биіктікте қ анығ у қ ысымына тең болады, ал жоғ арыда – қ анығ у қ ысымы тө мен болады.

Р< P_нас болғ ан аумақ та мұ най қ ұ рамынан газ бө лініп шығ ады, егер бө лінген газдың кө лемі кө п болса, соғ ан сә йкес қ ысым азаяды.

Ұ ң ғ ыманың фонтандауы ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым кө п болғ ан жағ дайда немесе қ анығ у қ ысымы тө мен болғ ан жағ дайда болуы мү мкін.

Фонтанды ұ ң ғ ыманың тү біндегі қ ысым

, (11.17)

мұ ндағ ы Р_d - ұ ң ғ ыма тұ рақ ты ө німмен фонтандағ ан кездегі сорапты компрессорлық қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысым;

Р=(Н-L)* – H-L биіктіктегі тү ппен башмак арасындағ ы сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы,

Н – ұ ң ғ ыма терең дігі,

L – СКҚ ұ зындығ ы;

r - осы аралық тағ ы сұ йық тың орташа тығ ыздығ ы.

Басқ а жағ ынан, тү птегі қ ысымды қ ұ быр аралық кең істіктегі сұ йық дең гейі арқ ылы анық тауғ а болады.

, (11.18)

мұ ндағ ы – қ ұ быраралық кең істіктегі сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымы; – қ ұ быр ішіндегі сұ йық дең гейінен жоғ ары орналасқ ан газдың тығ ыздығ ы; Р₃ – ұ ң ғ ыма сағ асындағ ы қ ұ быр аралық кең істіктегі газдың тығ ыздығ ы; DР – дең гейден сағ ағ а дейінгі газ бағ анының гидростатикалық қ ысымы.

DР=(Н-h)*r_гg,

мұ ндағ ы r_г – қ ұ быр аралық кең істіктегі газдың орташа тығ ыздығ ы.

(11.18) тең деуді кең кө лемде ашып жазамыз, сонда:

. (11.19)

Ұ ң ғ ыма тұ рақ ты бір қ алыпты ө німмен фонтандап тұ ру ү шін, тү птегі қ ысым да бір қ алыпты болуы қ ажет. Сол себептен, (11.19) тең деудегі қ осындылардың мә ні ә рқ ашан тұ рақ ты болуы ү шін, қ ұ быр сырты кең істігіндегі h бағ ан биіктігінің ө згеруі, сағ адағ ы Р₃ қ ысымның ө згеруімен байланысты болуы керек. Сол себептен h мә нінің тө мендеуі Р₃ газ қ ысымының жоғ арылауы мен байланысты немесе керісінше болуы керек.

Фонтандаудың екі жағ дайын қ арастыралық:

I. Р_С < Р_нас (1 -сурет, а).

Қ ұ быр аралық кең істікте газдың ү зіліссіз пайда болу жағ дайы туындайды. Бұ л процестің тиімділігі кө птеген факторларғ а байланысты болады:

1. Газ-сұ йық қ оспасының ағ ыс жылдамдығ ына, яғ ни ұ ң ғ ыма ө німіне байланысты. Ө нім кө п болғ ан сайын, қ ұ быр аралық кең істікке аз кө лемде газ келеді.

2. Шегендеу тізбегімен фонтанды қ ұ быр аралығ ындағ ы саң ылау қ уысқ а байланысты.

3. Ө з кезегінде қ анығ у қ ысымымен башмактағ ы қ ысымның ара қ атынасына жә не газ кө піршіктерімен кө леміне байланысты болады.

4. Сұ йық тың тұ тқ ырлығ ына байланысты болады.

1- сурет. Ұ ң ғ ыманың фонтандау схемасы.

а) ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым қ анығ у қ ысымынан тө мен Р_С < Р_нас;

б) ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым қ анығ у қ ысымынан жоғ ары Р_С > Р_нас;

Фонтанды қ ұ бырдың башмагындағ ы қ ысым келесі тең деумен анық талады:

, (11.20)

мұ ндағ ы - газдың тығ ыздығ ы.

r₀ –Р₀ жә не Т₀ стандартты жағ дайдағ ы газдың тығ ыздығ ы;

Т_ср – қ ұ быр сырты кең істігіндегі орташа температура;

z –Р₃ жә не Т_ср стандартты жағ дайдағ ы газдың сығ ылу коэффициенті.

Ұ ң ғ ыма тү біндегі қ ысым Р _с фонтанды қ ұ бырдың башмагы мен тү п арасындағ ы сұ йық бағ анының гидростатикалық қ ысымының мә нінен ү лкен болады жә не (11.17) тең деумен анық талуы мү мкін.

Р_с< Р_нас шартындағ ы фонтандаушы ұ ң ғ ымада қ ұ быр аралық кең істіктегі сұ йық дең гейі, сорапты компрессорлы қ ұ бырдың башмагында ұ ң ғ ыма жұ мысынан кейін тұ рақ ты режим орнауы керек.

II. Р_с> Р_нас. (1 -сурет, б).

Қ ұ быр сырты кең істігіндегі мұ най кө лемінен, еріген газ бө лініп тұ рады, содан кейін барлық жү йе тепе-тең дікке тү седі. Бұ л жағ дайда сұ йық дең гейі h терең дікте болады. Ә ртү рлі орналасу терең дігіне байланысты қ ысымда ә ртү рлі болады Р_З.

Негізгі.: 1[261-264], 3[486-497]

Бақ ылау сұ рақ тары:

1. Қ андай қ ысым кезінде тү птегі ұ ң ғ ыны фонтандау пайда болады?

2. Қ ұ быр аралық кең істікте газ қ орының қ арқ ындылығ ы қ андай факторларғ а байланысты болады?