Задачки, разминаемся.

[Светлана]

Легко, поняла, осознаю.
То же самое на молекулярном уровне, можно?

[KM]

Ээээ... что именно?

[Светлана]

Гравитационную составляющую.

[KM]

Стрелка вниз

[Светлана]

Стрелка вниз

Синенькая?  :wink:

[KM]

Во задачку нашел:

Человек разглядывает портрет. "Чей это портрет вы рассматриваете?" - спрашивают у него, и человек отвечает: "В семье я рос один, как перст, один. И все ж отец того, кто на портрете, - сын моего отца". Чей портрет разглядывает человек?

[Светлана]

Свой?

[KM]

Нет

[Светлана]

Ой, своего сына. Не дочитала.

(о синенькой стрелочке спрашивать бесполезно? я понятливый чайник  :angel: )

[KM]

Правильно

Стрелочка лично мне представлялась почему-то красной... но думаю, это на физику не влияет

[Piter_K]

Есть прикладная задача, с которой столкнулся на своей работе. Приглашаю сообщество к поиску оптимального решения.

Дано:
1. В нефтедобыче используется такой термин – тампонажные растворы. Обычно, это простой цементный раствор с некоторыми рецептурными добавками. Используется для обустройства новых или ремонтируемых скважин. По сути, им создается обсадная колонна (полая внутри, вроде полого цилиндра) до горизонта призабойной зоны. Высоты таких колон соответствуют месторождению, обычно от 700 до 5 000 метров.
2. По условию, есть две рецептуры.
Рецептура А – классическая.
Рецептура Б – инновационная. Содержит наш 3M продукт HGB (Hollow glass bubbles), полые стеклянные микросферы диаметром 15-135 μm (разная марка, разный диаметр).
В стандартном применении данный продукт используется для облегчения получаемого цементного камня. Получаемый камень настолько лёгкий, что приобретает плавучесть (плотность ниже 1), при этом сохраняет все критически важные прочностные показатели в пределах нормы. Колонна получается лёгкой, и нижние уровни колонны не подвергаются критическому давлению со стороны верхних уровней.
3. Клиент, для уникального месторождения предложил использовать данную рецептуру по новому применению – термоизоляция. Та же колонна, но важно не допустить нежелательных потерь тепла при закачке перегретого пара в нефтеносный горизонт. Температура пара на входе в колонну – 120’С. Прокачка пара непрерывная. Предполагается, что рецептура Б, позволит сэкономить на потерях тепла.
4. Имеется достаточно продвинутая лаборатория (точнее целое НИПИ), вот только профиль их не термодинамика, а промысловая нефтегазовая технология. Они могут: изготовить образцы цементных камней любой разумной геометрии и любого разумного размера. Сделать включения в этот цементный камень, например, термодатчик. Отснять в динамике, какие-то данные с этого датчика. Возможно что-то ещё… простое с точки зрения термодинамики.

Задача:
1. Теоретически подтвердить/опровергнуть предположение, что Рецептура Б, позволит сэкономить на потерях тепла.
2. Предложить наиболее релевантную условиям реального использования методику лабораторных исследований (при этом наиболее простую) и сравнения цементных камней (Рецептура А и Рецептура Б) по показателю [термоизоляция в условиях непрерывной подачи теплоносителя].
3. Предложить методологию переноса данных полученных в ходе лабораторного испытания на расчёт эффективности для реальных условий (реальный диаметр, реальный поток  и т.п.)

С одной стороны понимаю, что решение задачи на уровне школьной программы физики, с другой – что-то меня замкнуло и никак не пойму, как клубок распутать… 
Буду благодарен за любые идеи.

С уважением,
Пётр

[Светлана]

Пётр, а если не мерить изнутри материала, а замерить температуру вещества, проходящего через "трубу" в лабораторных условиях? Объёмы конструкции представляю, но в качестве переменной взять площадь соприкосновения? Тогда может быть использована и модель.

[Светлана]

в качестве переменной взять площадь соприкосновения

Не так. Коэффициент - соотношение площади трубы и объёма вещества, проходящего через неё, за промежуток времени.
Снова не так. Слишком много для коэффициента. Просто соотношение площадь соприкосновения - объём. Всё остальное - в формуле.
 

[Piter_K]

Пётр, а если не мерить изнутри материала, а замерить температуру вещества, проходящего через "трубу" в лабораторных условиях? Объёмы конструкции представляю, но в качестве переменной взять площадь соприкосновения? Тогда может быть использована и модель.

Светлана, не совсем понял Вас.

На рисунке, первое, что пришло мне в голову. Два цементных стакана отлитых в одной форме, но из разного раствора (Рецептура А и Б). Жидкость 1 и 2 имеют одну температуру (низкую) на старте эксперимента. Жидкость 3 – общая для них и имеет высокую (условно стабильную) температуру. Снять кривые на датчике 1 и 2. От туда вытянуть разницу в коэффициентах теплопроводности
Вроде всё здорово, но куча вопросов и с.
Система статична по движению Теплоносителей, а в реале пар движется, значит на поверхности температура будет почти константна.
Будет ли меняется эффективность термоизоляции по ходу прогрева термоизолятора и окружающей его среды? Ведь при данных условия, температуры рано или поздно уравняются вне зависимости от типа раствора. Скорость будет разная, но уровняются.

Может быть, все же сделать более сложный стенд и качать горячую жидкость по маленьким моделям колон? Или это лишнее...?

Ну в общем мозг прибывает в кучерявом состоянии… Ушел в отпуск, а задача не отпускает

[Светлана]

Здесь будет погрешность. Я её тоже не заметила сразу. Знаете, что натолкнуло? Известная в биологии зависимость размеров животных от климата. Различия теплоотдачи в зависимости от соотношения объём тела - площадь тела. На длинной трубе погрешность будет существенной, а в лаборатории аналогичные условия Вы не создадите.

[Piter_K]

Здесь будет погрешность. Я её тоже не заметила сразу. Знаете, что натолкнуло? Известная в биологии зависимость размеров животных от климата. Различия теплоотдачи в зависимости от соотношения объём тела - площадь тела. На длинной трубе погрешность будет существенной, а в лаборатории аналогичные условия Вы не создадите.

Как крайний вариант запасено сделать полноразмерные стенды с соблюдением диаметров высотой по метров 10-ть...
Ноуж очень не хочется... Дорого и долго для пока голой идеи. Надо сначала хоть какое-то подтверждение предположению...

Т.е. 100% выхода в аналогичный процесс не нужно, нужен первый шаг, который подтвердит или опровергнет гипотезу.

[Светлана]

Может быть, все же сделать более сложный стенд и качать горячую жидкость по маленьким моделям колон? Или это лишнее...?

Постойте. Задачка преобразуется всё время. Видимо, тороплюсь отвечать.
Пётр, можете ещё раз задачу? Вам нужно рассчитать теоретически потери в колоннах, или просто увидеть, есть ли разница в растворах А и В?

Если второе, стаканов хватит, только перевернуть наоборот: внутри подогреваемая жидкость (пар движется, температура практически постоянна), снаружи - обычная. Жидкость 3 находится в разных ёмкостях, но в равных условиях.

[Светлана]

Как крайний вариант запасено сделать полноразмерные стенды с соблюдением диаметров высотой по метров 10-ть...
Но уж очень не хочется... Дорого и долго для пока голой идеи. Надо сначала хоть какое-то подтверждение предположению...

Т.е. 100% выхода в аналогичный процесс не нужно, нужен первый шаг, который подтвердит или опровергнет гипотезу.

Поняла. Возьмите стаканы. (Мне кажется, разницы не будет. Расскажете потом?)
А как возводят колонны в скважинах? Можете рассказать?

[Piter_K]

Постойте. Задачка преобразуется всё время. Видимо, тороплюсь отвечать.
Пётр, можете ещё раз задачу? Вам нужно рассчитать теоретически потери в колоннах, или просто увидеть, есть ли разница в растворах А и В?

Если второе, стаканов хватит, только перевернуть наоборот: внутри подогреваемая жидкость (пар движется, температура практически постоянна), снаружи - обычная. Жидкость 3 находится в разных ёмкостях, но в равных условиях.

Вроде, задача не меняется... Всё, как в условии. Меняются подходы к поиску решения, можно с одной стороны зайти, можно с другой...

По крупному счёту не важно в какую сторону будет вектор градиента температуры (это ведь никак ни на что не влияет) во внутрь или наоборот. А такой перевёртыш, позволяет иметь 100% общую жидкость 3(читай температуру) для двух образцов.

[Piter_K]

А как возводят колонны в скважинах? Можете рассказать?

По разному...

Изначально скважина это "дырка" в земле заполненая буровым раствором (на основе воды).
Затем туда опускают формовочную трубу меньшего диаметра, в промежуток диаметров закачивают тампонажный раствор. Это очень упрощенно.

С уважением,
Пётр