Оболочка развертывает Rheonics DVM для исследований EOR – «Измерение транспортных свойств и плотностей диметилового эфира ДМЭ и смесей воды и рассола»

DVM - это встроенный модуль для измерения вязкости, плотности и температуры жидкости, протекающей через модуль. Модуль протока основан на датчике плотности и вязкости DVM. Модуль имеет проточный канал с внутренним диаметром 12 мм. Датчик устанавливается параллельно пути потока жидкости и удаляет любые мертвые зоны в потоке жидкости. Стандартный модуль имеет соединения Swagelok, которые можно заменить другими подходящими резьбовыми соединениями. Тефлоновое уплотнение снижает вероятность попадания жидкости в резьбу соединителя. Датчик DVM крепится с помощью болта с резьбой, что позволяет легко снимать его для очистки и замены. Он имеет простую, компактную и прочную конструкцию (см. Рисунок 4).

Рисунок 4—Rheonics линейная модель DVM 

Rheonics ДВМ измеряет вязкость и плотность с помощью крутильного резонатора, один конец которого погружен в исследуемую жидкость. Чем вязкее жидкость, тем выше механическое демпфирование резонатора. Измеряя демпфирование, произведение вязкости и плотности можно рассчитать по формуле Rheonics'собственные алгоритмы. Наша первоначальная работа показала, что предоставленный поставщиком алгоритм не учел влияние давления и температуры на оборудование. Поставщик применил эти данные для улучшения своих алгоритмов и получения более согласованного поправочного коэффициента. Чем плотнее жидкость, тем ниже резонансная частота. Более плотная жидкость увеличивает массовую нагрузку резонатора. Резонатор возбуждается и воспринимается с помощью электромагнитного преобразователя, установленного в корпусе датчика.

Демпфирование измеряется чувствительной и оценивающей электроникой, а стабильные, высокоточные и повторяемые показания получаются на основе запатентованной [6] технологии стробированной фазовой автоподстройки частоты.

Чтобы преобразовать необработанные измерения в физически более точные измерения, потребовались параметры коррекции устройства для конкретной используемой модели. Эти поправочные коэффициенты были предоставлены производителем как для вязкости, так и для плотности.

Калибровочные прогоны были выполнены перед выполнением полных измерений для растворов DME-Вода. Важно откалибровать систему с известной жидкостью, чтобы оценить точность измерения. В результате для этой цели выбрана деионизированная вода по двум причинам:

1. Вязкость деионизированной воды доступны в широком диапазоне давлений и температур, который включает интересующую нас область PT;
2. Это исследование представляет большой интерес для водных растворов, что делает воду идеальным кандидатом для калибровки

Калибровочные эксперименты проводились при 35 ° C; результаты сравнивались с данными NIST при той же температуре. На рисунках 5 и 6 показано хорошее соответствие между измеренными данными вязкости и плотности и данными NIST.

Рисунок 5 - Вязкость деионизированной воды при 35 ° C.

Рисунок 6 - Плотность деионизированной воды при 35 ° C.

Плотность смесей DME / DI воды

На основе экспериментальной матрицы в таблице 2 была измерена плотность для серии водных смесей DME-DI. В таблицах 3-5 представлены экспериментальные данные при трех различных температурах в табличной форме.

Таблица 3 - Плотность растворов деионизированной воды / DME при 35 ° C.

 Таблица 4 - Плотность растворов деионизированной воды / DME при 50 ° C.

Таблица 5 - Плотность растворов деионизированной воды / DME при 70 ° C.

На рис. 8 показана выбранная изотерма плотности раствора деионизированная вода / ДМЭ. Как и ожидалось, плотность увеличивается с увеличением давления и уменьшается с увеличением концентрации DME. На рис. 9 показано поведение плотности раствора ДИ вода / ДМЭ (5 мол.% ДМЭ) при различных температурах, плотность уменьшается с увеличением температуры.

Рисунок 8 - Плотность растворов деионизированной воды / ДМЭ при 35 ° C.

Рисунок 9 - Плотность раствора деионизированная вода / 5 мол.% ДМЭ при различных температурах.

Вязкость смеси DME / DI воды

Точно так же вязкости DME / DI воды также измеряли при соответствующих концентрациях и условиях. В таблицах 6 и 8 представлены данные измерений в табличной форме.

Таблица 6 - Вязкости растворов деионизированной воды / DME при 35 ° C.

Таблица 7 - Вязкости растворов деионизированной воды / DME при 50 ° C.

Таблица 8 - Вязкости растворов деионизированной воды / DME при 70 ° C.

На рисунке 10 показано, что вязкость растворов деионизированной воды / DME немного увеличивается с увеличением давления, а также увеличивается с увеличением концентрации DME, что противоречит ожиданиям. На Фигуре 11 показана вязкость раствора деионизированной воды / ДМЭ с 5 мол.% ДМЭ при различных температурах; как и ожидалось, вязкость такого раствора уменьшается с повышением температуры.

Рисунок 10 - Вязкость растворов деионизированной воды / 5 мол.% ДМЭ при 35 ° C.

Рисунок 11 - Вязкость раствора деионизированной воды / ДМЭ при различных температурах.

Чтобы иметь возможность прогнозировать плотность и вязкость широкого диапазона смесей деионизированной воды / DME, были разработаны корреляции в форме правил смешивания с использованием сгенерированного набора экспериментальных данных и свойств чистых компонентов.

В следующем разделе, используя проведенные эксперименты, мы продемонстрируем диапазон применимости и точности простых инструментов корреляции, которые мы разработали для систем рассол-DME.

Валидация уравнений плотности для смесей рассол-ДМЭ

Таблица 14 - Плотность 3 мас.% Раствора рассола / ДМЭ при 35 ° C.

Рисунок 13 - Плотность 3 мас.% Рассола / ДМЭ при различных температурах.

В целом предлагаемое правило смешивания для плотности хорошо предсказывает плотность смеси при средних и низких концентрациях ДМЭ и немного занижает при более высоких концентрациях ДМЭ (т. Е. 8 мол.%), В то время как отклонения все еще находятся в ожидаемых пределах.

Валидация уравнений плотности для смесей рассол-ДМЭ

Таблица 15 - Вязкость 3 мас.% Раствора NaCl / раствора ДМЭ при 35 ° C.

Рисунок 14 - Вязкость 3 мас.% Рассола NaCl / DME при различных температурах.

Рисунок 14 показывает, что правила смешивания для вязкости оценивают вязкости при 35, 50 и 70 ° C, при этом все еще демонстрируя в целом хорошее согласие с экспериментальными данными.

Систематическая методология с использованием нового вискозиметра (Rheonics DVM) был разработан для водных систем, растворенных ДМЭ. После первоначальных калибровок и проверочных испытаний с известными веществами, такими как вода,

1. Плотность и вязкость систем деионизированная вода / DME, рассол / DME были тщательно измерены при 35 C, 50 C и 70 C и различных давлениях и DME.
2. Насколько нам известно, тематические наборы измерений вязкости и плотности являются первыми в литературе. Их можно использовать для оценки и / или снижения риска затопления воды, усиленного DME (DEW), и других применений DME за пределами воды. Мы предоставляем такие данные для литературы.
3. Был разработан и утвержден тип правила смешивания для расчета плотности и вязкости для этих смесей; рассчитанные значения хорошо согласуются с экспериментальными данными и представляют собой простой набор инструментов для получения необходимых значений плотности и вязкости смесей рассола / DME в условиях, оцененных для различных приложений, таких как симуляторы.