8.2.1. РАЗРУШЕНИЕ ЭМУЛЬСИЙ



Предыдущая | Следующая

 

8.2.1. РАЗРУШЕНИЕ ЭМУЛЬСИЙ
 
Разрушение эмульсии, т.е. оседание капель воды или всплытие капель нефти в среде воды, описывается законом Стокса:
Wr = d2 *(rЧ-rСР) * g / 18m СР.
где Wr – скорость оседания шарообразной частицы.
Известно:
l=4/3*d(rЧ-rСР)g/(W2Ч*rСР),
где l - коэффициент гидравлического сопротивления среды.
Проведем преобразование:
d(rЧ-rСР)g /rСР = l * 3/4 * W2Ч                                        (45)
Для того, чтобы получить обобщенное уравнение для определения скорости осаждения W0, перемножим левую и правую части уравнения (1) на d2/n2. Получим:
d3 * (rЧ-rСР) * g /(n2r) = l*3/4*W20 * d 2/n 2 = Re2            (46)
или
Ar = l*3/4 * Re2                                                                 (47)
где Ar – критерий Архимеда.
Ar = d 3 * r * (rЧ-r) g /m2                                                   (48)
Подставив в уравнение (47) значение l, можно найти W0 для всех режимов движения частицы: ламинарный, переходный, турбулентный.
Область ламинарного режима осаждения характеризуется значениями параметра Рейнольдса: 10-4 £ Re £ 2.
Коэффициент гидравлического сопротивления среды движению капли при этом режиме равен:
lо = 24 / Re                                                                           (49)
С учетом уравнения (3):
Re = Ar / 18                                                                          (50)
Граничные значения критерия Ar для  ламинарного режима осаждения капель:
Ar £ 36                                                                        (51)
В области переходного режима осаждения:
Re £ 500   l0=18.5 / Re0.6 – по формуле Аллена, отсюда Re = Ar0.714 / 6.545
Ar £  83.3*103                                                                       (52)
Т.к. критерий Re:
Re = W0 * d * rСР / mСР,                                                                        (53)
то при известном диаметре частицы и Re, скорость осаждения частицы:
W0 = Re * mСР / (d * rСР)                                                                (54)
Таким образом, в области ламинарного режима скорость осаждения частицы равна:
W0 = Ar * m / (18d * rСР) ,                                                             (55)
в области переходного режима осаждения:
W0 = Ar0.714 * m / (6.545 * d * rСР)                                                  (56)
 Таким образом, чтобы рассчитать скорость свободного оседания капель при известном диаметре капель: 1)Ar; 2)Wо по (55) или (56), в зависимости от режима.
Однако, исследованиями было установлено, что при содержании дисперсной фазы более 5% об. необходимо учитывать стесненность осаждения (всплытия) капель:
W0g  = W0  * (1-j)n,                                                                        (57)
где W0g – скорость стесненного осаждения частицы;
j - объемная доля дисперсной фазы в системе, т.е., например, обводненность эмульсии;
W0 – скорость свободного осаждения частицы;
n – в первом приближении может быть принят равным + 4.7.
Тогда в области ламинарного режима осаждения, относительную скорость оседания капель воды в нефти в зависимости от ее обводненности можно определить:
W0g / W0 = (1-В)4.7,                                                                       (58)
где В – обводненность нефти (% объемн.).