第一章 渗流的基本概念和基本规律最全word资料.docx
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第一章渗流的基本概念和基本规律
内容概要:
油气渗流是在地下油层中进行的,因此学习渗流力学首先需了解油气储集层和多孔介质的概念;流体在地下渗流需要里的作用,故还要了解流体受到哪些力的作用、地层中有哪些能量;然后学习渗流的基本规律-达西定律;流体渗流不总是遵循达西定律,就有了非达西渗流或称非线性渗流;对于地层中有多相流体同时参与流动的情况就是两相或多相渗流了,在本章也做一简单介绍。
非线性渗流及两相渗流规律
内容概要:
在大多数情况下,渗流是服从达西线性渗流定律的,但当流动压差继续增大,
与
就会偏离直线关系,而出现曲线段,这就是非线性渗流,它是达西定律的上限,而在低速渗流的条件下,由于吸附等物理化学现象的作用,也会出现非线性渗流的情况,这是达西定律的下限。
本节将介绍这两种偏离线性渗流的线性分析其原因及其描述形式;在多孔介质中存在2相多相流体同时流动的情况就是两相渗流或多相渗流,本节还将简要介绍两相渗流规律。
课程讲解:
讲解ppt
教材自学:
第四节非线性渗流规律
本节导学
流体渗流不总是遵循达西定律,就有了非达西渗流或称非线性渗流;本节简要介绍非线性渗流的基本规律。
本节重点
1、非线性渗流的概念★★★★★
2、判断标准★★★
3、非达西渗流的表达形式★★★
一、非线性渗流的概念
当压差不断增大时,Q与△P就会偏离线性关系,此时的渗流称为非线性渗流或非达西渗流。
渗流分为三个区域:
层流区:
低速,粘滞力占优势,达
西定律适用。
过渡区:
流速增加,粘滞力变小,
惯性力增加,非线性层流,
达西定律不适用。
湍流(紊流)区:
高速,惯性力占优势,
达西定律不适用。
Q与△P的关系曲线
二、判断标准
常用渗流雷诺数来判断渗流是线性还是非线性渗流。
如前苏联的卡佳霍夫公式:
—雷诺数,其临界值为0.2~0.3;
V—渗流速度,cm/s;
K—渗透率,μm2;
μ—粘度,mPa·s;
ρ—流体密度,g/cm3;
ø——孔隙度,分数
当
≤(0.2~0.3)时,渗流服从达西定律;
当
>(0.2~0.3)时,渗流不服从达西定律,出现非线性渗流。
三、非达西渗流的表达形式
指数式C与岩石和流体性质有关的系数。
n为渗流指数,其值在1~0.5之间,n=1时为达西渗流。
二项式A、B是与岩石和渗流性质有关的系数
其中Av表示由粘滞力引起的压力损失,流速小时占优势,Bv2表示惯性力引起的压力损失,流速大时占优势,流速小可忽略为线性流。
第五节在低速下的渗流规律
本节导学
非线性渗流是达西定律应用的上限,即与高速渗流中显示出的惯性力有关的偏差。
达西定律应用的下限:
当渗流速度相当低时,由液体的非牛顿流变学特性以及液体与孔隙介质的固体格架相互作用而产生的偏差。
流体在低速下渗流时,也不遵循达西定律,有它们自己的特点,本节将介绍液体、气体在低速渗流时的基本规律。
本节重点
1、吸附现象与水化膜对渗流的影响★★★
2、具有物理化学作用的渗流的运动方程★★★
3、气体在低速下的渗流★★★
4、滑脱效应★★★★★
非牛顿流体:
粘度随剪切速度增加而改变,不符合牛顿内摩擦定律。
如:
粘弹性、拟塑型、宾汉型流体。
液体与骨架的相互作用:
活性物质(酸、酚、酯等)与岩石之间产生吸附作用,水被粘土中的极性分子吸引形成水化膜。
这时对渗流都有影响,降低了渗透率,并只有附加一个压力梯度时,液体才能流动。
一、液体在低速下的渗流
1.吸附现象与水化膜对渗流的影响
原油中含有氧化物、酚、酯等,多为表面活性剂。
随原油流动时会吸附在岩石表面,降低岩石渗透率。
只有当一个附加的压力梯度克服吸附层阻力后,流体才能流动;吸附层和渗流速度有关,渗流速度越大吸附层被破坏越大,渗透率恢复越多。
粘土中的晶片,具有吸引水中的极性分子的能力,水在其中渗流时,会形成水化膜,虽膜的厚度很小,但岩石的比面大,会把水束缚住,只有附加一压力梯度,使水化膜破坏后才开始流动。
2.具有物理化学作用的渗流的运动方程
λ一常数,具有压力梯度的
因次,由实验确定。
与达西定律相对比K被函数代替,称为视渗透率。
它小于绝对渗透率,说明液体的吸附作用或粘土对水分子的吸附作用使渗透率降低了。
v与gradP在直角坐标系中为一条不通过原点
的直线。
只有当压力梯度大于起始压力梯度时,
液体才能运动。
在gradP<λ时,液体不运动
且速度v=0,起始压力梯度λ就是破坏水化膜
必须附加的外力。
速度与压力梯度关系图
将上式改写为:
驱动力=粘滞阻力+水化膜或吸附层阻力。
二、气体在低速下的渗流
气体在低速下的渗流时,视渗透率会增加,即为“滑脱效应”。
运动方程
-平均压力,它等于两端压力的平均值
;
b-常数(称克林伯格常数),对一定的气固系统为一固定值。
渗透率K的位置上为函数所取代,因而视渗透率K()要比绝对渗透率高。
上式改写为:
驱动力增加了一项附加的滑脱动力,而渗流阻力仍是粘滞阻力。
实验表明:
同一种气体在同一块岩心中,在不同压力差下,测得的渗透率是变化,渗透率与平均压力的倒数成线性关系
原因是因为液体层流时,由于润湿性,使孔隙
处v=0具有粘滞阻力,而气体渗流时没有v=0
的薄层,所有气体同一流速,形成“气体滑脱效
应”,好象同一压差下,气体渗透率比液体高。
由分子热运动,当压力低时,分子自由度大,分
子扩散的范围较大,分子可以不受碰撞而自由运
动,有更多的气体分子附加到通过多孔介质的气
体总量中去,好象增加了气体的渗透率。
气测K~
关系曲线
第六节两相渗流规律
本节导学
对于地层中有多相流体同时参与流动的情况就是两相或多相渗流了,本节介绍两相渗流的基本规律。
本节重点
1、两相渗流时的附加阻力★★★
2、毛管力对两相渗流的影响★★★
两相渗流时,渗流阻力明显增加,因为对其中一相来说,另一相可以看成岩石骨架的增加,但实验表明单相渗透率之和小于绝对渗透率,K1+K2 毛管力 贾敏效应产生的阻力毛管压力图 珠泡在孔隙喉道处遇阻变形示意图 其它附加阻力,克服油滴在岩石表面上的附着力。 结论: 两相渗流的基本特点是阻力规律 中毛管力不可忽略。 毛管力的影响主要是通过渗透率 与饱和度的关系来体现。 相对渗透率与饱和度图 例题分析: 1、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min,模型直径为2cm,实验液体粘度为9 ,密度为0.85,模型孔隙度0.2,渗透率1 。 该渗流是否破坏了线性关系? 解: 雷诺数 所以该渗流没有破坏线性关系。 内容小结: 在渗流速度过大或过小时都会出现非线性渗流,渗流速度过大时是惯性力占主要地位,且不能忽略,过小时原因则是吸附膜和水化膜、气体的滑脱效应影响渗流的线性关系,它们的机理不同,描述方式也不同,但都造成了非线性渗流。 两相(多相)渗流时,多孔介质中的流体相互作用使得渗流状况变得复杂,应了解两相(多相)渗流的特点。 自测题: 1、什么是非线性渗流? 2、低速下有哪几种因素会造成非线性渗流? 3、当渗流速度过高或过低时会出现非达西渗流现象。 () 4、多相流时影响渗流规律的本质有哪些? 5、非线性渗流的描述形式有哪些? 第一章一些化学基本概念和定律 学时: 3 重点: 第3、5节(本章主要从旧知识引出新概念,衔接内容) 难点: 分压定律 第一节分子、原子(自学,中学已讲过) 第二节元素(element) 一、元素(中学学过) 二、核素: 具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子 氧有三种核素168O核素178O核素188O核素 称氧16核素氧17核素氧18核素 ↓ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄↓ (同位素) 三、同位素(中学学过) 第三节国际单位制(SI) 中华人民共和国法定计量单位 一、国际单位制(TheInternationalSystemofUnites)(SI制) SI制是1960年第11届国际单位计量大会建议并通过的一个单位制是以米(m)、千克(Kg)、秒(s)公制为基础上建立起来的。 历史上,秦始皇统一克服了各种单位制并存所带来的混乱现象。 我国是1977年首次试行的,1984年正式出版宣布,从1991年起正式是实行国际单位制。 SI制有7个基本单位,2个辅助单位 7个单位质量Kg(千克)、电流A(安培)、长度m(米)、时间s(秒)、光强度Cd(坎德拉)、 物质的量mol(摩尔)、热力学温度K(开尔文) 辅助单位(2个)平面角rad(弧度)、立体角sr(球面角) 二、中华人民共和国法定计量单位(自学) 三、物质的量及其单位——摩尔 1、定义: 中学定义: 摩尔是表示物质的量的单位,每摩尔物质含有阿佛加德罗常数个微粒。 1971年10月第14届国际计量大会正式定义摩尔。 ⑴摩尔是一系统的物质的量,该系统中的包含的基本单元数与0.012KgC-12的原子数目相等。 ⑵在使用摩尔时,基本单元应严以说明。 可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子,或是这些粒子的特定组合。 2、理解: 系统: 指我们研究的对象,也就是物质体系。 基本单元: 指某种微粒,或这些微粒的特定组合,如分子、原子、离子等。 如: Cu,H2O,Cu2+,C=C,C—C 反应Cu2++Zn==Cu+Zn2+特定组合 摩尔单位: 是计数单位,不是计量单位,使用摩尔时,其基本单元必须指出。 四、摩尔质量 1mol某基本单元的物质的质量称为摩尔质量。 用符号“M”表示,单位“g/mol”(中学学过,不多讲了)。 第四节相对原子质量和分子质量 (RelativeAtomicMassandRelativeMoleculorMass) 其实这一节中学也学过,就是过去所说的原子量和分子量。 中学定义以一种碳原子12C的质量的1/12为标准,其它原子的质量跟它相比较所得的树脂。 这是一个相对值,因此称其为相对原子质量和相对分子质量,更科学,更准确。 一、相对原子质量(自己看书) 二、原子质量和平均原子质量 1、原子质量: 某核素一个原子的质量称为该核素的原子质量。 单位“μ”或“mμ”,“amμ” 2、平均原子质量: 不同的元素由于其原子核内中子数不同而只有多种核素,那么不同的核素由于具有不同的原子质量,而且在自然界中所占比例不同,所以我们为了更准确地确定原子质量,采用平均质量。 平均原子质量=核素的原子质量×丰度 丰度: 多核素元素的某一种核素的天然含量在该元素总天然含量中所占的百分比。 例: 原子质量丰度 16O15.994915μ99.759% 17O16.999133μ0.0370% 18O17.99916μ0.2040% 氧原子的平均原子质量=15.994915×99.759%+16.999133× 0.0370%+17.99916×0.2040%=15.9994(μ) 区别: ①原子质量与平均原子质量 原子质量是指某核素一个原子的平均质量,应为核素的原子质量;平均原子质量是指多核素一个原子的平均质量。 对于单一核素的原子质量等于平均原子质量。 ②相对原子质量与平均原子质量 同一元素的相原子质量与平均原子质量在数值相等,只是前者无单位,或者有单位“μ”。 四、相对分子质量(自学) 第五节理想气体定律(本章重点) 物质的存在形式三态: 气态,液态,固态。 还有等离子体(离子态存在,荧光灯等)。 本节主要讨论有关气体的一些性质。 一、理想气体状态方程式 (Idealgaslawequation) 理想气体状态方程中学以学过,它会在波义耳定律,查理定律和盖·吕萨克定律基础上给出。 PV=nRT P: 气体压强V: 体积N: 物质的量 R: 摩尔气体常数T: 热力学温度 使用此方程应注意几个问题: ①只有“理想”气体才适用此方程式。 何谓理想气体呢? 即分子本身体积很小(接近无体积),分子间无引力(引力很小),实际上气体不可能做到,因此这只是个近似方程式,在压力较低(不高于1atm),温度较高(不低于10oC)的条件下,将气体近似看作理想气体。 ②单位: PVnTR Pam3molK8.314(Pa.·m3·mol-1·k-1) PaLmolK8314(Pa.·L·mol-1·k-1) atmmlmolK0.082(atm·L·mol-1·K-1) [上面的要掌握,下一个了解即可] mmHgmlmolK62363(mmHg·ml·mol-1·K-1) 二、混合气体的分压定律 前提: 混合气体之间不能发生化学反应。 首先引入几个概念, 1、分压、分体积、体积分数、摩尔分数 由于气体具有扩散性、渗透性,因此几种气体在混合时,在不 发生化学反应的条件下,可以以任意比例混合,那么混合气体中各个组分所占的相对含量,可以用分压、分体积、体积分数、 摩尔分数来表示。 ①分压: 某组分在同一温度下,单独占有混合气体的体积时所 具有的压强(Pi)。 P总=∑(Pi)=P1+P2+P3+···+Pi(恒T恒V时) 1L与1L 0.2molN2在混合气体中所产生的压力应和单独占有1L容器所产生的压力相同PN2。 (气体压力的产生是由于气体分子在热运动时碰撞内壁所产生的宏观效果) 不同的是容器内总的压强不同了,混合气体总压强等于N2与O2共同碰撞内壁所产生的。 P总=PN2+PO2 ②分体积: 同一温度下,纯分气体具有和混合气体相同压力时所占的体积(Vi)。 注意: 用到分体积,其他因素必须相同(T,Pi与P总) 分体积只对单一气体而言,是指他单独存在并且与混合气体相同压强时的体积。 例如: 将0.5molN2于0.1molO2用一无体积的隔膜隔开。 0.1mol0.1mol O2N2 隔膜可移动,当两边压强相等时,处于平衡 此时0.1molO2与N2压力相等,都等于混合气体压力,Vo2与VN2即是O2与N2得分体积 PV=nRT一定,而V与n成正比。 即: V总=VO2+VN2 推广: V总=∑Vi=V1+V2+V3+……+Vi ③体积分数 体积分数是某组分气体得分体积与总体积之比。 Xi=Vi/V总 ④摩尔分数 某些分体积的物质的量与混合气体总的物质的量之比, 即Xi=ni/n总 注意: 分体积与分压不能同时出现,分压对应的是总体积,分体积对应的时总呀。 Vi/V总=ni/n总=Xi P总Vi=niRT P总V总=n总RT Pi/P总=ni/n总=Xi PiV总=niRT P总V总=n总RT 2、道尔顿分压定律: 混合气体的总压力等于组分气体分压之和,某组分气体分压的大小和它在气体混合中的体积分数成正比。 Pi=P总Xi=P1+P2+P3+……+Pi 例: 在298K时,将压力为3.33×104Pa的N20.2L与分压为 4.67×104Pa的O2 解: V总=0.3L ⑴由PV=nRT可知 P1V1=P2V2 P2=PN2=P1V1/V总=3.33×104×0.2/0.3=2.22×104(Pa) Po2=P1V2/V总=4.67×104×0.3/0.3=4.67×104(Pa) P总=PN2+Po2=6.89×104(Pa) ⑵分体积 由Vi/V总=Pi/P总得 VN2=PN2V总/P总=2.22×104×0.3/6.89×104=0.097(L) VO2=PO2V总/P总=4.67×1040.3/6.89×104=0.203(L) 答: 略。 三、气体扩散定律 在同温同压下,各种不同气体的扩散速度与气体密度的平方根成反比。 V1/V2=(ρ2/ρ1)1/2=(M1/M2)1/2M: 相对分子质量 例: 50ml氧气通过多孔性隔膜需20s,20ml另一气体扩散需9.2s,求该气体的分子量? 解: V1/V2=(50/20)/(20/0.2)=(M1/32)1/2 得M=42 《包装设计》教案 吴宏敏 第六章包装的印刷工艺与经济成本核算 教学要点: 制版、印刷工艺的基本原理与程序,印刷稿的制作,成本核算的基本方法。 教学重点: 制版、印刷工艺的基本原理与程序。 教学难点: 成本核算的基本方法。 教学要求: 1、掌握制版、印刷工艺的基本原理与程序; 2、了解印刷稿的制作程序; 3、掌握成本核算的基本方法。 学时安排: (8学时) 第一节制版、印刷工艺的基本原理与程序 产品包装的最终体现并不是以独立的艺术形式存在,而是要通过印刷、制作等一系列复杂的生产过程,才能体现出来,它的成型流程: 设计——制作印刷稿——分色、制版——印刷(包括轧凹凸、烫金、贴膜)——轧盒——黏合成型。 一、凸版印刷 凸版印刷,是将画稿,及黑白稿经照相分版后,通过感光药膜拷晒在铜锌版上或铜版上,然后放在硝酸溶液中进行烂版,将不需要的部分腐蚀掉,留下来的部分与腐烂的那部分在版子上就形成了凹凸形状,称为凹凸版。 二、胶印印刷 胶印印刷,采用电子扫描分色照相制版。 是将电子分色出的分色胶片版和PS版上的药膜感光制成印版,PS版装上印刷机,着墨后在印刷机上运转,再翻印到胶皮版上后转印到纸上。 三、轧凹凸、烫金、贴膜 轧凹凸、烫金、贴膜,它们是根据印刷的要求来决定的,是印刷的特殊工艺的处理。 第二节印刷稿的制作 一、绘制印刷稿必须注意的事项: 1、在制稿前对彩色稿作进一步的了解,包括纸盒的尺寸规格,用纸大小,用色套数等。 2、套色要区分清楚,使制版师能根据分色稿(黑白稿)对照设计稿把几块色版分制出来。 3、对于共用分色线不能绘制的太粗,因为它是一条实线,分色后几种色都占用这根线的宽度,过粗后使色与色之间相搭的这条线——叠色线过粗(叠色后产生复色)。 4、印刷中有些淡色上中以叠印深色而不受影响,如淡蓝上印深蓝,粉红上印紫色等,但在黄色上印兰色会变绿,黄色上印红会变橙。 5、要注意放切口,切口是指在印刷品印刷后切下来的那部分,一般切口必须要留3mm。 二、胶印制版 胶印制版,它的设计稿可以直接制成制版稿,首先对制版稿上的彩色图片或彩色照相通过电脑控制进行网点扫搭;及把原稿反射转化成电子数字像素模式的分色,将画面按红、黄、蓝、黑四个版一次分制出来。 第三节印刷前必须知道的事项 1、纸张会使颜色出现预想不到的偏差。 2、印刷不会改进摄影作品的效果,通过制版、晒版、转印等只会使其细节更加模糊,颜色分配不均,压缩色调层次的数量等。 2、要慎重直接在摄影作品上印文字,如果一定要印的话,掌握一个有效的方法,在深度小于30%的照片上可以叠印文字,在深度大于30%的照片上可以反白字,另一个方法是避免应用细体或罗马体的字体来印刷小字,采用小黑体字直接印在照片上比较容易辨认。 4、跨盒面的色彩改变是非常危险的,特别是对于尺寸比较大的,质量要求非常高的纸盒。 5、色彩原料的改变会改变画面的色彩,印刷油墨与桌面打印颜料是决然不同性质的原料。 6、不要惊呼印刷成品的色彩改变了计算机频幕上显示的色彩,印刷色彩的依据是由通过印刷色谱图录中的采样后,向计算机输入正确的数据为准。 7、对于高质量的包装纸盒,尽量不要采取对开以上的拼版印刷。 8、对于一些通过四色套叠也不可能印出来的颜色,比如深红、艳紫,以及荧火色等,应该考虑增添应用专用色印刷。 9、贴膜能使画面增加厚实感,但会使画面的色彩稍稍暗淡。 10、印前打样通常采用铜版纸,由于不同的纸张与油墨接触后产生不同的色彩效果,与产品实际用纸后的实样肯定稍有差别。 第四节成本核算的基本方法 一、纸张的合理应用 最常用的纸张尺寸 正度纸张 大度纸张 开数(正度) 尺寸/mm 开数(大度) 尺寸/mm 全开 787×1092 全开 889×1194 2开 540×780 2开 580×880 4开 390×540 4开 440×580 6开 390×543 6开 422×581 8开 270×390 8开 290×440 16开 195×270 16开 220×290 二、印工及其他方面 印工常常是由印数来决定的,一般以5000张纸在机器上转一次为一个印工(不到5000算5000的原则)四个颜色转四次为四个印工。 对于面积大的专色色块和面积大的实地色块,由于需要二次印刷,印工得算二套色。 印金或银色印工也是算二套色。 烫金、银彩色金箔和轧凹凸印工一般算三套色,而且还是根据烫金的面积来计算的。 及统一的标志与装饰图形的组合。 绪论 现代化的工业企业广泛的采用电力作为能源,而发电厂发出的电力往往需经远距离传输才能到达用电地区。 由于输电线路存在一定的电阻R,当电力远距离传输时,导线上的损耗就不能被忽略。 需传输的电力功率UIP=,当P 恒定时,传输电压U越高,则所需的电流I越小。 输电线路上的压降RIU=线损, 线路损耗2RIP=损耗,所以用较高的输电电压可以获得较低的线路压降和线路损耗。 要制造电压很高的发电机,目前技术很困难,所以要用专门的设备将发电机端的电压升高以后再输送出去,这种专门的设备就是变压器。 另一方面,在受电端又必须用降压变压器将高压降低到配电系统的电压,故要经过一系列配电变压器将高压降低到合适的值以供使用, 在电力系统中,变压器的地位十分重要,不仅所需数量多,而且性能好,运行安全可靠。 变压器除了应用在电力系统中,还应用在需要特种电源的工矿企业中。 例如: 冶炼用的电炉变压器,电解或化工用的整流变压器,焊接用的电焊变压器,试验用的试验变压器,交通用的牵引变压器,以及补偿用的电抗器,保护用的消弧线圈,测量用的互感器等。 第一章变压器的基本概念 学习目标 通过本章的学习,能掌握变压器的基本原理,了解变压器的基本结构及基本技术参数。 了解变压器的用途及其分类,对油浸变压器、SF6变压器、环氧树脂干式变压器有一定了解。 第一节变压器基本工作原理 一、磁场的产生 安培定则: 表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系的定则,也叫右手螺旋定则。 (1通电直导线中的安培定则(安培定则一: 用右手握住通电直导线,让大拇指指向电流的方向,那么四指的指向就是磁感线的环绕方向,见图1-1-1。 (2通电螺线管中的安培定则(安培定则二: 用右手握住通电螺线管,使四指弯曲与电流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极,见图1-1-2。 对于一个很长的螺线管,其内部的磁场强度大 小用下面的公式计算: nIH=(A/m。 在这个公 式中,I是流过螺线管的电流,n是单位长度内的螺线管圈数。 由公式可以看出,当电流变化时,磁场强度也会产生变化。 磁感应强度B表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量,单位是特斯拉(T,即2 /米韦 伯,是个矢量,其值等于垂直于B矢量的单位面积的磁力线数,μHB=。 磁导率μ是衡量物质导磁能力大小的物理量,真空中的磁导率用0 μ表示,实验测得0μ为一常数。 非铁磁性物质的μ近似等于0μ 而铁磁性 图1-1-1通电直导线安培定则图1-1-2通电螺线管安培定则 物质的磁导率很高,0
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