Delist.ru

Некоторые аспекты взаимодействия электромагнитных полей с поляризующимися средами (15.08.2007)

Автор: Галимбеков Айрат Дамирович

- ВЧ электромагнитная часть теплоты адсорбции.

С другой стороны, учитывая близость системы к состоянию адсорбционного равновесия, для скорости изменения массы адсорбата (примеси, адсорбирующейся на поверхности пор) в выделенном объеме пористой среды имеем:

- скорость адсорбции, зависящая от ВЧ ЭМ воздействия.

С учетом (6), получаем уравнение кинетики сорбции в виде:

, в однородном ВЧ ЭМП. Поставленная задача сформулирована из следующих соображений:

и на массовые концентрации компонентов. Тогда, пренебрегая бародиффузией, уравнение для массовых концентраций компонентов записывается в виде (задача считается одномерной):

- скорость фильтрации.

не учитывается в уравнении теплопроводности:

- эффективные относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь насыщенной пористой среды.

3) Рассматривается случай, когда адсорбирующаяся примесь (для нефти это, как правило асфальтено-смолистые вещества (АСВ)) равномерно распределена во 2-ом компоненте (нефти):

- массовая концентрация 2-ого компонента (нефти) в двухкомпонентной среде.

определяется из закона Дарси:

-коэффициент вязкости смеси:

- температурный коэффициент.

определяется из уравнения пьезопроводности:

- коэффициенты сжимаемости соответственно смеси компонентов и скелета породы.

определяется из уравнения (7).

8) Начальные и граничные условия задачи приняты в виде:

P(0,t)=Pb, T(0,t)=Tb, с1 (0,t)=1,

Система уравнений решалась численно по неявной схеме.

проводились при следующих параметрах:

Таким образом, при постановке задачи учитываются не только адсорбционные эффекты при воздействии на систему ВЧ ЭМП, но и полученные во второй главе перекрестные эффекты переноса. На рисунках 1-5. приведены некоторые принципиальные результаты численного решения задачи.

Рис. 1. Распределение температуры вдоль системы при воздействии ВЧ ЭМП

1 – через 10 минут; 2 – через 20 минут; 3 – через 30 минут;

4 - через 40 минут; 5 – через 60 минут; 6-через 80 минут; 7-через 90 минут.

На рис.1 приведены кривые распределения температуры в процессе вытеснения нефти растворителем при одновременном электромагнитном воздействии, которые имеют вполне обоснованный вид. А именно, по мере внедрения в нагреваемую в результате ВЧ ЭМ воздействия пористую среду холодного растворителя градиент температуры со временем растет и распространяется на всю область воздействия.

Однако столь неравномерное распределение температуры по пространству приводит к неожиданному результату в пространственном распределении концентрации компонентов. На рисунках 2-4 приведены кривые распределения концентрации для вытесняемого компонента (нефти), из анализа которых видно, что, несмотря на уменьшение вязкости нефти при увеличении температуры, следствием которого должно быть ее более быстрое вытеснение по сравнению с вытеснением без воздействия, в нашем случае процесс имеет обратный характер. Это можно объяснить только тем, что за счет перекрестных эффектов массопереноса (в основном термодиффузии электромагнитного происхождения) в ВЧ ЭМП возникает диффузионный поток, направленный против градиента температуры, что приводит к встречной диффузии нефти, обратной к направлению фильтрации системы в целом, и перераспределению компонентов в пространстве. Поэтому концентрация нефти в области, прилегающей к точке нагнетания растворителя в случае ВЧ ЭМ воздействии

вдоль системы через 30 минут

1 – без воздействия ВЧ ЭМП; 2 – с ВЧ ЭМП.

вдоль системы через 40 минут

1 – без воздействия ВЧ ЭМП; 2 – с ВЧ ЭМП.

вдоль системы через 60 минут

1 – без воздействия ВЧ ЭМП; 2 – с ВЧ ЭМП.

(кривая 2) становится больше концентрации нефти в случае без воздействия ВЧ ЭМП (кривая 1), причем, естественно, чем больше градиент температуры, тем больше разница между соответствующими значениями концентраций.

Здесь же на рисунках 2-4 приведены кривые распределения концентрации адсорбированной примеси в случаях без воздействия ВЧ ЭМП (кривая 1) и с ВЧ ЭМ воздействием (кривая 2) в различные моменты времени. Анализ кривых показывает, что рассматриваемое в задаче пространство можно разделить на две меняющиеся во времени области:

1) область, где в результате ВЧ ЭМ воздействия преобладают процессы адсорбции (кривая 2 располагается выше кривой кривой 1);

2) область, где в результате ВЧ ЭМ воздействия преобладают процессы десорбции (кривая 2 располагается ниже кривой 1).

Такой характер процесса адсорбции можно объяснить тем, что по мере вытеснения нефти происходит конкуренция двух процессов. С одной стороны, как было показано выше, за счет перекрестных эффектов, концентрация нефти в случае ВЧ ЭМ воздействия в пространстве со временем возрастает, в отличие от случая без воздействия. А так как концентрация примеси пропорциональна концентрации нефти, то это должно приводить к увеличению концентрации адсорбированного вещества. С другой стороны, если в данной области пространства имеет место значительное увеличение температуры, то преобладающим может стать процесс десорбции. Количественно сорбционный процесс определяется коэффициентом Генри, являющимся функцией температуры в соответствии с полученной в результате решения задачи зависимостью (рис. 5). При этом, так как наибольший прогрев происходит в правой области пространства (рис. 1), то, соответственно, в данной области преобладает процесс десорбции.

В четвертой главе для объяснения результатов экспериментальных работ по влиянию электромагнитных полей на поверхностное натяжение полярных жидкостей построена качественная теория, учитывающая диполь-дипольное взаимодействие между молекулами жидкости. При построении теории учитывались известные данные ренгеноструктурного анализа:

- эффективный диаметр молекулы).

загрузка...