ارائه روابط جهت پیش بینی کشش سطحی به صورت نیمه تحلیلی و تمام تحلیلی با بهره گیری از توابع ترمودینامیک بین مولکولی

همواره در سطح مشترک فازهای سیال، نیروهای سطحی وجود دارند که بر تعادل فازی سیال مورد نظر تاثیرگذار می باشند. به دلیل عدم وجود موازنه میان این نیروها (شامل نیروهای جاذبه و دافعه مولکولی،) یک کششی وجود دارد. یک شاخص کمی از کشش مولکولی در سطح مشترک فاز بخار و مایع، کشش سطحی می باشد که به عنوان نیروی اعمال شده بر واحد طول سطح مشترک و یا انرژی در واحد سطح مشترک تعریف می گردد. کشش سطحی تنها هنگامی وجود دارد که دو فاز بخار و مایع در کنار هم در حال تعادل باشند. از مهم ترین کاربردهای ارزیابی کشش سطحی در مطالعات مخزن، پیش بینی فشار موئینگی جهت در نظر گرفتن نیروهای سطحی بر توزیع سیال درون یک مخزن و تخمین فشار امتزاجی کمینه در فرآیندهای تزریق گاز می باشد. اگرچه تراوایی نسبی به شدت وابسته به کشش سطحی می باشد، ارزیابی دینامیکی رفتار جریان چند فازی در محیط متخلخل نیز به شدت تحت تاثیر این پارامتر خواهد بود. در این مطالعه مدل سازی جهت پیش بینی کشش سطحی با بهره گیری از مدل های ترمودینامیکی بین مولکولی شامل مدل دو پارامتری لنارد-جونز به صورت نیمه-تحلیلی و مدل سه پارامتری چاه-مربعی به صورت تمام تحلیلی در محدوده وسیعی از دما در مقیاس توده توسعه یافته است. مقایسه نتایج برای سیالات هیدروکربونی (سبک تا سنگین) و سیالات غیرهیدروکربونی نشان می دهد که پیش بینی کشش سطحی از طریق مدل چاه-مربعی به دلیل انعطاف پذیری بالا و سادگی ریاضی نسبت به مدل لنارد-جونز، با داده های تجربی تطبیق قابل توجهی ارائه نموده است.

Keywords:

کشش سطحی , مدل های ترمودینامیک بین مولکولی , مدل چاه- مربعی , مدل لنارد- جونز , مقیاس توده