Что такое дроссельный эффект
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Дроссельный эффект
Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [1]
Дроссельный эффект может отрицательно повлиять на коэффициент нефтеотдачи при газовой репрессии с применением высоки давлений нагнетания. [4]
Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатых газов до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплом с окружающей средой их температура изменяется. [5]
Дроссельный эффект может быть как положительным, так и отрицательным и, следовательно, может быть равным нулю. [6]
Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатых газов до более низкого давления без совершения внешней работы и без обмена теплом с окружающей средой их температура изменяется. [7]
Дроссельный эффект может быть как положительным, так и отрицательным и, следовательно, может быть равным нулю. [8]
Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [9]
Дроссельный эффект заключается в том, что при расширении сжатого газа до более низкого давления без совершения внешней работы и без теплообмена с окружающей средой температура его изменяется. Физическая сущность дроссельного эффекта заключается в том, что при дросселировании реального газа часть его внутренней энергии расходуется на преодоление сил притяжения между молекулами. Дроссельный эффект может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Температура, при которой дроссельный эффект равен нулю, называется инверсионной. [11]
Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [12]
Дроссельный эффект характеризуется изменением температуры газа при отсутствии подвода к газу или отвода от него тепла. Именно эта разность энтальпий определяет количество тепла, которое надо подвести к расширенному газу с тем, чтобы нагреть его до температуры перед дросселированием. [14]
5.3. Дросселирование
Любой кран, вентиль, задвижка, клапан и прочие местные сопротивления, уменьшающие проходное сечение трубопровода, вызывают дросселирования газа или пара, следовательно падения давления. В большинстве случаев это явление приносит безусловный вред. Но иногда оно является необходим и создается искусственно (регулирование паровых двигателей, в холодильных установках, в приборах для измерения расхода газа и т.д.).
При прохождении газа через отверстие, кинетическая энергия газа и его скорость в узком сечении возрастают, что сопровождается падением температуры и давления.
Газ, протекая через отверстие, приходит в вихревое движение. Часть его кинетической энергии затрачивается на образование этих вихрей и превращается в теплоту. Кроме того, в теплоту превращается и работа, затраченная на преодоление сопротивлений (трение). Вся эта теплота воспринимается газом, в результате чего температура его изменяется (уменьшается или увеличивается).
В отверстие скорость газа увеличивается. За отверстием газ опять течет по полному сечению и скорость его вновь понижается. А давление увеличивается, но до начального значения оно не поднимается; некоторое изменение скорости произойдет в связи с увеличением удельного объема газа от уменьшения давления.
Дросселирование является необратимым процессом, при которм происходит увеличение энтропии и уменьшение работоспособности рабочего тела.
Это равенство показывает, что энтальпия в результате дросселирования не изменяется и справедливо только для сечений, достаточно удаленных от сужения.
Для идеальных газов энтальпия газа является однозначной функцией температуры. Отсюда следует, что при дросселировании идеального газа его температура не изменяется (Т1 = Т2).
При дросселировании реальных газов энтальпия газа остается постоянной, энтропия и объем увеличиваются, давление падает, а температура изменяется (увеличивается, уменьшается или остется неизменной).
Изменение температуры жидкостей и реальных газов при дросселировании называется эффектом Джоуля-Томсона. Для идеального газа эффект Джоуля-Томсона равен нулю. Различают дифференциальный температурный эффект, когда давление и температура изменяются на бесконечно малую величину, и интегральный температурный эффект, при котором давление и температура изменяются на конечную величину.
Интегральный температурный эффект определяется из следующего уравнения:
Для реальных газов D T ¹ 0 и может иметь положительный или отрицательный знак.
Состояние газа, при котором температурный эффект меняет свой знак, называется точкой инверсии, а температура, соответствующая этой точке, называется температурой инверсии — Тинв.
Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона
Дросселирование газа это расширение газа при прохождении через дроссель — местное сопротивление (вентиль, кран и т.д.), сопровождающее изменением температуры.
Определение дроссельного эффекта (эффекта Джоуля-Томсона). Отношение изменения температуры газа в результате его изоэнтальпийного расширения (дросселирования) к изменению давления называется дроссельным эффектом, или эффектом Джоуля — Томсона.
При охлаждении газа эффект считается положительным, при нагревании его — отрицательным.
Коэффициент Джоуля-Томсона. Изменение температуры при снижении давления на 1ата (0,1Мпа) называется коэффициентом Джоуля — Томсона. Этот коэффициент изменяется в широких пределах и может иметь положительный или отрицательный знак.
Интегральный дроссель-эффект и области его значения (дросселирование газа). Изменение температуры газа в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном перепаде давления на дросселе называется интегральным дроссель-эффектом.
Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона для природного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от состава газа, падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона можно принять равным 3 К/МПа.
СПРАВКА:
Дросселирование газа (от нем. drosseln — душить) — понижение давления газа или пара при протекании через сужение проходного канала трубопровода — дроссель, либо через пористую перегородку.
Дросселирование является близким к идеальному осуществлением процесса Джоуля-Томсона. Дросселирование можно рассматривать какизоэнтальпийный квазиравновесный процесс и проводить, основываясь на выражении
( Δ T Δ P ) I = T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P
дифференциального эффекта Джоуля-Томсона, интегрирование следующим образом:
T 2 − T 1 = ∫ P 1 P 2 ( ∂ T ∂ P ) I d P = ∫ P 1 P 2 T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P d P — интегральный эффект Джоуля-Томсона.
Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.
При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P1 до давления P2 без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.
Эффект дросселирования применяется в промышленности в расходомерах переменного давления, в которых расход газа или пара измеряется по перепаду давления P1 — P2 перед и после сужения проходного канала (диафрагма или сопло в трубе Вентури) трубопровода.
Дросселирование применяется в компрессионных холодильниках в качестве средства обеспечения перепада давления для испарения сжиженногохладагента.
Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.
Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает ( μ J T 0 ), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает ( μ J T > 0 ), то процесс называют положительным. Температуру, при которой μ J T меняет знак, называют температурой инверсии.
ДРОССЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
Дросселирование — эффект уменьшения давления газового потока при его движении через сужения в каналах. Дроссельным называется термодинамический процесс, характеризующийся постоянством энтальпии.
Вследствии адиабатического расширения жидкостей и газов при прохождении через пористые среды и влияния дроссельного процесса наблюдаются термические эффекты. Адиабатическое расширение жидкостей и газов, сопровождающееся понижением температуры, незначительно влияет на температурные изменения внутри пласта и забоев действующих скважин вследствие большой теплоемкости Ср горных пород. Заметные изменения температуры на забоях скважин происходят вследствие дроссельного процесса. При этом интенсивность изменения температуры характеризуется коэффициентом Джоуля—Томсона, который представляет собой частную производную от температуры Т по давлению р при постоянной энтальпии И. 
(VII.14)
Температурные изменения при фильтрации через пористую среду жидкостей и газов зависят от перепада давлений Dр=рп—рз между пластом (рп) и забоем (рз) и определяются формулой 
, (VII.15)
где 
— интегральный коэффициент Джоуля—Томсона.
Из формулы (VII.14) следует, что коэффициент Джоуля— Томсона можно представить состоящим из двух членов —первый из них определяет нагревание вещества при фильтрации за счет работы сил трения, второй — охлаждение за счет адиабатического расширения. Для жидкостей 
Поэтому жидкости, насыщающие пористую среду, нагреваются в процессе истечения в скважину из пласта. Значения интегрального коэффициента для нефти изменяются в пределах от 0,4 до 0,6 °С/МПа, для воды —0,235 °С/МПа. При дроссельном процессе повышение температуры нефтей достигает 5—6 °С на 10 МПа депрессии.
Для реальных газов коэффициент Джоуля — Томсона получим из уравнения (VII.14) и уравнения состояния pV=zRT: 
Из уравнения (III.16) следует, что если 
положительно, то 0, т. е. газ нагревается. При 
= 0 имеем точку инверсии ( = 0). Кривая точек инверсии соответствует линии поворота сетки графиков z(pnp, Тпр) коэффициента сверхсжимаемости углеводородных газов (см. нижнюю часть линий на рис. III.2). Как следует из этого рисунка, температура и давление инверсии высокие, и поэтому обычно имеем эффект охлаждения газов при истечении из пласта в скважины.
Зависимость изменений температур от перепада давлений для заданного дроссельного процесса может быть определена графическим способом из энтальпийной диаграммы (см. рис. Ш.10).
Дифференциальные коэффициенты Джоуля—Томсона ε при различных р находятся как производные функции T=f(p) для данного значения р. Значение ε обычно увеличивается по мере снижения давления. Интегральный коэффициент Джоуля— Томсона определяется по формуле 
(VII.17)
где рп и рз— начальные и конечные давления.
Предельное изменение температуры DT вследствие дроссельного эффекта определяется по формуле (VII.15).
Опыт показывает, что при высоких пластовых давлениях (20—30 МПа.) без больших погрешностей можно пользоваться средними (интегральными) коэффициентами , соответствующими интервалу давлений 5—10 МПа.
Для углеводородных газов дифференциальные коэффициенты находятся в пределах от —3°С/МПа до —6°С/МПа.
Дроссельный эффект используется в промысловой практике для установления зон притока нефти, воды и газа. При поступлении нефти и воды наблюдается разогрев работающего интервала, а при поступлении газа — охлаждение. Различие в значениях ε для воды, нефти и газа позволяет по температурным изменениям призабойной зоны отбить в пласте также и границы перехода нефть — вода, нефть — газ, вода — газ.
Тепловые явления в пластах и в скважинах положены в основу новых методов исследования строения залежей и коллекторских свойств пласта.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля-Томсона
Дросселирование газа это расширение газа при прохождении через дроссель — местное сопротивление (вентиль, кран и т.д.), сопровождающее изменением температуры.
Определение дроссельного эффекта (эффекта Джоуля-Томсона). Отношение изменения температуры газа в результате его изоэнтальпийного расширения (дросселирования) к изменению давления называется дроссельным эффектом, или эффектом Джоуля — Томсона.
При охлаждении газа эффект считается положительным, при нагревании его — отрицательным.
Коэффициент Джоуля-Томсона. Изменение температуры при снижении давления на 1ата (0,1Мпа) называется коэффициентом Джоуля — Томсона. Этот коэффициент изменяется в широких пределах и может иметь положительный или отрицательный знак.
Интегральный дроссель-эффект и области его значения (дросселирование газа). Изменение температуры газа в процессе изоэнтальпийного расширения при значительном перепаде давления на дросселе называется интегральным дроссель-эффектом.
Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона для природного газа изменяется от 2 до 4 К/МПа в зависимости от состава газа, падения давления и начальной температуры газа. Для приближенных расчетов среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона можно принять равным 3 К/МПа.
СПРАВКА:
Дросселирование газа (от нем. drosseln — душить) — понижение давления газа или пара при протекании через сужение проходного канала трубопровода — дроссель, либо через пористую перегородку.
Дросселирование является близким к идеальному осуществлением процесса Джоуля-Томсона. Дросселирование можно рассматривать какизоэнтальпийный квазиравновесный процесс и проводить, основываясь на выражении
( Δ T Δ P ) I = T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P
дифференциального эффекта Джоуля-Томсона, интегрирование следующим образом:
T 2 − T 1 = ∫ P 1 P 2 ( ∂ T ∂ P ) I d P = ∫ P 1 P 2 T ( ∂ V ∂ T ) P − V C P d P — интегральный эффект Джоуля-Томсона.
Процесс дросселирования не квазистатический, равновесны только начальное и конечное, но не промежуточные состояния. Рассмотрение процесса дросселирования как квазистатического возможно только потому, что путь перехода из начального состояния в конечное здесь не важен, и можно заменить его некоторой теоретической квазистатической абстракцией.
При дросселировании происходит адиабатное расширение от давления P1 до давления P2 без совершения работы, то есть дросселирование — существенно необратимый процесс, сопровождающийся увеличением энтропии и объёма при постоянной энтальпии.
Эффект дросселирования применяется в промышленности в расходомерах переменного давления, в которых расход газа или пара измеряется по перепаду давления P1 — P2 перед и после сужения проходного канала (диафрагма или сопло в трубе Вентури) трубопровода.
Дросселирование применяется в компрессионных холодильниках в качестве средства обеспечения перепада давления для испарения сжиженногохладагента.
Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.
Если при протекании газа через пористую перегородку температура возрастает ( μ J T 0 ), то эффект называют отрицательным, и наоборот, если температура убывает ( μ J T > 0 ), то процесс называют положительным. Температуру, при которой μ J T меняет знак, называют температурой инверсии.