Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Фильтрация кипящей жидкости в пористой среде Костомаров, Юрий Валерьевич

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Костомаров, Юрий Валерьевич. Фильтрация кипящей жидкости в пористой среде : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.14.- Уфа, 2000.- 156 с.: ил. РГБ ОД, 61 00-1/989-X

Введение к работе

Актуальность темы. Насыщенные жидкостью пористые системы резвычайно широко распространенны в природе, современной технике и ародном хозяйстве. Основными видами воздействия, применимыми к таким тстемам, являются: изменение внешнего давления (в частности, депрессия) и агрев тепловыми источниками. И в том, и в другом случае возникает проблема писания парожидкостного фильтрационного течения с фазовыми переходами.

Особую актуальность представленная проблема приобретает в рамках такой щачи как поиск альтернативных экологически безвредных источников дешевой иергии. Одним из наиболее перспективных источников такого типа является стественное тепло земли, которое вблизи поверхности сосредоточено в азогретых пористых горных породах (геотермальных резервуарах). Извлечение іергии из геотермального резервуара возможно путем насыщения его жидким ли газообразным теплоносителем с последующей откачкой. Откачивание азогретого теплоносителя при помощи депрессионного воздействия приводит возникновению в пористой среде парожидкостного фильтрационного течения. исследование процесса откачки разогретого теплоносителя из подземного ;отермального резервуара позволит определить ключевые параметры эздействия (в частности, диапазон значений граничной депрессии) с целью величения эффективности теплового отбора. Знание оптимальных параметров роцесса создаст базу для построения специальных циркуляционных систем для звлечения подземного тепла в промышленных масштабах.

Тепловое воздействие на пористый материал, насыщенный жидкостью, также рнводит к возникновению парожидкостного фильтрационного течения. Особая гпуальность проблемы, с одной стороны, связана с тем, что процессы теплового эздействия на влажные пористые материалы очень широко распространены, с ругой стороны, при этом возможно возникновение критического роста давления, риводящего к необратимому изменению свойств материала (вплоть до азрушения). В качестве примеров такого рода можно привести объемное шловыделение под действием электрического тока (удар молнии в дерево), азогрев насыщенной жидкостью породы под действием сил трения, адиоактивных источников,.воздействие на материал микроволнового излучения, риготовление пищи в микроволновой печи, сушка керамики, саморазогрев тажного зерна, семян, объемное тепловыделение в результате химических гакций и.т.п. В подобных ситуациях, особенно если объемное тепловое зздействие является частью технологического процесса, для предсказания и жтроля реззльтата необходимо исследование влияния различных параметров аких как проницаемость, начальная влагонасыщенность, интенсивность

объемного тепловыделения) на динамику изменения давления в материале и7 частности, на изменение пикового (максимального, достигаемого в процесс! давления.

Целью работы является исследование особенностей фильтрации насыщенной, вскипающей жидкостью системе с образованием областе! полностью свободных от жидкости (зон полного выкипания), при депрессионны и тепловых (объемные источники) воздействиях.

Основные задачи исследований:

1. Получение автомодельных и приближенных аналитических решениі

Проведение расчетов распределений давления, температуры

газонасыщенности для заполненной жидкостью пористой среды в случ; депрессионного и объемного теплового воздействия.

  1. Анализ влияния величины внешнего воздействия (депрессия ил объемные тепловые источники) и параметров среды (проницаемо ст исходное насыщение жидкостью, размеры среды и т. д.) на эволюцию зс фильтрации и продолжительность фаз фильтрационного процесса.

  2. Определение оптимальных режимов фильтрации при извлечении теш из геотермального резервуара. Исследование причин, приводящих к резкои росту пикового давления и температуры при объемном теплово воздействии на пористый материал.

Научная новизна. Исследован процесс образования зон полного вьпсипані

ЖИДКОСТИ И ПОЛучеНО Выражение ДЛЯ ВеЛИЧИНЫ КрИТИЧеСКОГО Давления ПОЛНО!

выкипания, разделяющего два режима протекания процесса: сильной и слабе депрессии (с образованием и без образования зон выкипания) для пористе среды, имеющей произвольные размеры.

Предложен критерий для определения начальной влагонасыщенност пористого пласта на основе анализа зависимости температуры откачиваемо] продукта от величины граничного давления.

Показано, что в режиме сильной депрессии, в отличии от режима слабе депрессии, при уменьшении внешнего давления количество откачиваемо] теплоносителя не возрастает (соответственно, не возрастает и количесті извлеченного тепла).

Показан характер влияния плотности мощности объемных тепловь источников, исходной влагонасыщенности, проницаемости и размеров среды і величину максимального давления, достигаемого в процессе объемно] теплового воздействия на материал (пикового давления).

Достоверность. Достоверность результатов диссертации основана і использовании фундаментальных уравнений механики многофазных "систем обусловлена совпадением полученных зависимостей для различных методі

асчетов, проведением тестовых расчетов, сравнением" численных и риближенных аналитических решений, а также согласованием с решениями ругах авторов в некоторых частных случаях. На защиту выносятся:

1. Стрз'ктура области фильтрации и характерные стадии фильтрационного
роцесса в режимах сильной и слабой депрессии, а также при объемном тепловом
эздействии на насыщенный жидкостью пористый материал.

2. Критерий для определения начальной влагонасыщенности пористого пласта
а основе анализа зависимости температуры откачиваемого продукта от величины
мничного давления.

3. Закономерности влияния плотности мощности объемных тепловых
сточников, исходной влагонасыщенности, проницаемости и размеров среды на
гличину пикового давления при объемном тепловом воздействии на пористый
атериал.

Практическое значение имеют:

1. Результаты исследования структуры и стадий фильтрационного процесса
рименительно к построению систем для извлечения геотермального тепла.

  1. Критерий для определения начальной насыщенности среды с целью рогнозирования эффективности разработки геотермального резервуара.

  2. Результаты анализа влияния различных параметров фильтрационного роцесса для оптимизации процесса теплового воздействия на пористую систему.

Апробации работы. Основные результаты, полученные в диссертации, экладывались на следующих конференциях и научных школах:

на Всероссийской научной конференции «Физика конденсированного )стояния» (г. Стерлитамак 1997г.)

на Уральской региональной межвузовской научно-практической шференции «Проблемы физико-математического образования в педагогических /зах России на современном этапе» (г. Уфа 1997г.)

на Международной научной конференции «Спектральная теория чфференциальных операторов и смежные вопросы» (г. Стерлитамак 1998г.)

на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы физико-атематического образования в педагогических вузах России на современном -апе» (г. Магнитогорск 1999г.)

на Международной научно-технической конференции «Перспективы ізработки и реализации региональных программ перехода к устойчивому 13ВИТИЮ для промышленных регионов России», (г. Стерлитамак 1999г.)

на Школе - семинаре по механике многофазных систем под руководством с. Р. И. Нишатулина. (г. Стерлитамак 1999г.)

на Школе - семинаре по проблемам механики сплошных сред, добычи,

сбора, подготовки, транспорта и переработки нефти им. ак. А. X. Мирзаджанзадс г. Уфа 1999j.)

на семинарах кафедры теоретической физики Стерлитамакског государственного педагогического института под руководством В. Ш. Шагапов и А. И. Филиппова.

на семинаре лаборатории нелинейной динамики многофазных систе: Института механики УНЦ РАН под руководством И. Ш. Ахатова.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глаї заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 153 стр. в том числ 44 рис. Список литературы состоит из 83 наименований.

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в семи работах, списо которых приведен в конце автореферата.