CO₂/Weyburn oil

۰٫۱-۵

۳۰۰٫۱۵

۰٫۸۸-۸٫۴۱

۲٫۳-۶٫۸

[۱۴]

CO₂/heavy oil

۳٫۵۱۰

۲۹۴٫۱۵

˂۰٫۶

[۱۲]

CO2/n-paraffin

۱۳٫۱

۳۴۲٫۹۵

۷٫۷۲۴۰*۱۰^۱۷

[۱۳]

عدم وجود مطابقت بین نتایج به دست آمده از شرط مرزی تعادلی و نتایج مطالعات گذشته به این معنی است که در مرز دو سیال پدیده­ دیگری وجود دارد. جدول (۶-۳) نتایج را در حالتی نشان می­دهد که شرط مرزی در مرز دو سیال گاز- مایع به یک شرط مرزی غیر تعادلی تغییر کند. این جدول نشانگر نگاهی کلی به بررسی مقاومت در مرز (۱/k) در سیستم­های مشابه با سیستم­های مورد نظر این مطالعه می­باشد. بر اساس نتایج نشان داده شده در این جدول، ضریب انتقال جرم مرزی(k) با فرض وجود مقاومت در مرز، هم­خوانی بسیار مناسبی با نتایج منتشر شده برای سیستم­های دیگر دارد. در قسمت­ های بعدی نحوه­ تغییر این پارامترهای با دما، فشار و زمان بیان می­گردد.

۶-۵- اثر دما، فشار و زمان روی ضریب انتقال جرم مرزی
نحوه­ تغییرات ضریب انتقال جرم مرزی با دما، فشار و زمان برای سیستم­های مختلف در شکل­های (۶-۱۳) تا (۶-۱۶) نمایش داده شده است. ضریب انتقال جرم مرزی با بهره گرفتن از نرم افزار MATLAB و با روش تفاضل معین محاسبه می­گردد. ضرایب انتقال جرم مرزی برای بازه­های زمانی مختلف از شروع فرایند به ازای دماهای مختلف و فشارهای مورد نظر تعیین شده است.
(آ)
(ب)
(ج)
شکل ۶-۱۳ ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم دی اکسید کربن- هگزادکان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 447/3 (ب) MPa481/4 (ج) MPa895/6 .
(آ)
(ب)
(ج)
شکل ۶-۱۴ ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم دی اکسید کربن- هپتان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 724/1 (ب) MPa447/3 (ج) MPa481/4 .
(آ)
(ب)
(ج)
(د)
شکل ۶-۱۵ ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم نیتروژن- هگزادکان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 481/4 (ب) MPa618/8 (ج) MPa166/25 (د) MPa713/41 .
(آ)
(ب)
(ج)
شکل ۶-۱۶ ضریب انتقال جرم مرزی بر حسب زمان برای سیستم نیتروژن- هپتان در دماهای مختلف و فشار (آ) MPa 481/4 (ب) MPa618/8 (ج) MPa166/25 .
از آنجایی که ضریب انتقال جرم مرزی تابع غلظت، و غلظت نیز در این مدلسازی تابع زمان است، می­توان گفت این ضریب به دما وابسته است. با بررسی یکی از سیستم­ها، مثل سیستم دی اکسید کربن- هگزادکان به طور مثال میزان ضریب انتقال جرم در فشار MPa447/3 و دمای K 15/353 پس از گذشت تنها ۱۲۰ ثانیه از شروع فرایند، به حدود یک سوم مقدار اولیه­ خود خواهد رسید.بنابراین می­توان گفت، بر اساس روند تغییرات این پارامتر با زمان، صرفنظر کردن از این تابعیت قابل صرف نظر کردن نیست.
با توجه به نتایج به دست آمده، ضریب انتقال جرم مرزی با زمان کاهش می­یابد، زیرا میزان شار انتقال جرمی در شروع فرایند نفوذ بیشتر بوده و به تدریج با کم شدن شار کاهش می­یابد. از طرف دیگر، بر اساس نمودارهای (۶-۱۲) تا (۶-۱۶)، مشاهده می­ شود که تقریبا در عموم سیستم­ها، در فشارهای دور از فشار امتزاج­پذیری، با افزایش دما، ضریب انتقال جرم در مرز دو سیال افزایش می­یابد. علت افزایش این ضریب با فشار را می­توان به بیشتر شدن انرژی سینیتیک مولکول­های گاز و همینطور کاهش ویسکوزیته فاز مایع در اثر حل شدن بیشتر فاز گاز در آن نسبت داد. دو پدیده­ ذکر شده نهایتا باعث کاهش مقاومت در مرز دو سیال یا به عبارتی نزول (۱/k) گردند. اما در فشارهای نزدیک به فشار امتزاج­پذیری، میزان ضریب انتقال جرم، پس از طی کردن یک مقدار ماکزیمم دمایی شروع به کاهش می­ کند. برای مثال، در سیستم نیتروژن- هپتان، در فشارهای پایین، هر چه دما بیشتر باشد ضریب انتقال جرم بالاتر و در نتیجه مقاومت مرزی کمتر خواهد بود، اما در فشارهای بالا، مثلا فشار MPa618/8، ضریب انتقال جرم مرزی در بازه­ی دمایی K 15/313 تا K15/373 افزایش یافته و پس از آن با افزایش دما یک رفتار کاهشی از خود نشان می­دهد. در فشارهای بالاتر از این دما، مثل فشار MPa166/25، این کاهش در دمای کمتری (دمای K15/333) رخ خواهد داد. با توجه به این نتایج، حضور پدیده­ای دیگر در این دماها به طور واضح، محسوس می­ شود.
با مقایسه­ سیستم­های شامل نیتروژن و سیستم­هایی که در آنها دی اکسید کربن به عنوان گاز به کار رفته است، مشخص می­ شود نتایج ذکر شده برای هر دو سیستم قابل تعمیم است، اما از آنجایی که در سیستم­های نیتروژن­دار فشار امتزاج دو فاز بسیار بالاتر است، این روندها در فشارهای بالاتری رخ می­ دهند. در مخلوط­های دارای هپتان نیز می­توان گفت با توجه به سبکتر بودن این ترکیب­ و در نتیجه کمتر بودن ویسکوزیته­ی آن نسبت به هگزادکان، تغییر رفتار ضریب انتقال جرم مرزی با دما، در فشارهای پایینتری اتفاق می­افتد.
تغییرات ضریب انتقال جرم مرزی با فشار برای سیستم­های مختلف در شکل­های (۶-۱۷) تا (۶-۲۰) نشان داده شده است. این نتایج در شرایطی به دست آمده است که کشش سطحی دینامیکی تقریبا به یک مقدار ثابت می­رسد، یا به عبارتی مقدار کشش سطحی دینامیکی به ۹۸% مقدار نهایی خود که همان کشش سطحی تعادلی است، می­رسد. این شرایط برای داشتن یک معیار مناسب جهت مقایسه­ ضرایب انتقال جرم مرزی در دماها و فشارهای مختلف اتخاذ شده است. باید در نظر داشت که رسیدن به یک مقدار کشش سطحی تقریبا ثابت، به معنی رسدن به نقطه­ی تعادل نیست؛ زیرا مرز دو فاز بسیار سریعتر از توده­ی فاز مایع به غلظت تعادلی می­رسد. علت مشاهده­ این پدیده این است که توده­ی مایع فاصله­ی بیشتری از مولکول­های گازی دارد، بنابراین کشش سطحی تعادلی قبل از رسیدن غلظت کل فاز مایع به تعادل، به دست می ­آید ]۱۵[.
شکل ۶-۱۷ تغییرات ضریب انتقال جرم مرزی با فشار و دما برای سیستم دی اکسید کربن- هگزادکان.