Darcy Permeabilite Katsayısını Etkileyen Faktörler

Dane Çapının Etkisi

Hazen, (1985), K= (γ/μ).cd² formülüyle permeabilite katsayısının ortamı oluşturulan dane boyunun karesi ile orantılı olduğunu ortaya koymuştur. Yapılan çalışmalar bu bağıntının K= 100.d10² şeklinde olduğunu göstermiştir. Boyut homojenliği olmayan bu formülde d10 elek analiz eğrisi hesabıyla elde edilen etkin dane boyu (cm); K ise cm/sn birimindedir.

Sıcaklığın Etkisi

Sıcaklığın permabilite katsayısı üzerindeki etkisi, sıcaklığın viskozite üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır. 10<t<40 ºC  için kinematik viskozite ile sıcaklık arasındaki bağıntı aşağıda verilmiştir:

v= 0,4 / (t+20)

Burada;

v: kinematik viskozite

t: sıcaklık (ºC)

 

Aynı sıcaklık değerleri için sıcaklığa bağlı olarak permeabilite katyasıyı arasındaki bağıntı ise aşağıdaki formülle verilmiştir:

Kt= K20 (t+20) / 40

Burada;

Kt: t sıcaklığındaki,

K20: 20 ºC sıcaklıktaki permeabilite değerleridir.

 

Porozitenin Permeabilite Kaysayısı Üzerindeki Etkisi

Gözenekli ortamlar için porozite değeri ile permeabilite değeri arasında matematiksel bir bağıntı bulunmakla beraber yapılan çalışmalar permeabilite katyasıyının poroziteye bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Bu değişimi veren çok sayıda ampirik fformüller ortaya atılmıştır.

Gazların Permeabiliteye Etkisi

Gözeneklerde küçük kabarcıklar şeklinde hapsolan hava permeabilite katsayısını önemli derecede azaltır. Gözenekli ortam doygun durumda olsa bile gözeneklerde hapsolmuş hava kabarcıkları bulunur. Bu hava kabarcıkları sızan sıvı tarafından da taşınmış olabilir. Bilindiği üzere bütün gazlar gibi, hava da sıcaklık ve basınç koşullarına bağlı olarak çözünür. Su gözenekli ortamda hareket ederken bir basınç düşmesi durumunda veya sıcaklığın artması durumunda sudan ayrılan çözünmüş hava kabarcıklarının oluşmasına neden olur.

 

Şehir şebekelerinde olduğu gibi aşırı hava doygun bir su gözenekli ortamda hareket ederken gözeneklerde hapsolan hava kabarcıkları bir süre sonra dengeye erişir. Bu nedenle aşırı gazla (hava ile) yüklü olan bir su gözenekli ortamda hareket ederken başlangıçtaki yüksek permeabilite katsayısı değeri, gözeneklerdeki hava kabarcıkları artarak dengeye erişince azalır ve sabit bir değere ulaşır.

 

Bakterilerin Permeabilite Etkisi

Gözenekli ortamlarda üreyen bakteriler ortamın permeabilitesini azaltırlar. Yapılan araştırmalar bir gram kumda yaklaşık 10 üzeri 6 tane bakteri ürediği zaman ortamın geçirimsiz hale geldiğini göstermiştir.

 

Gözenekli Ortamda Oturma (tasman) ve Tıkanmanın Permeabiliteye Etkisi

Oturma olayı gözenekli ortamın hacminde bir azalmaya, tıkanma olayı ise gözenek hacminde bir azalmaya neden oluğu için her iki olayın meydana gelmesi permeabilite katyasının azalmasına neden olur.

 

Tıkanma olayı ise sıvılarla taşınan koloidal maddelerin daneler arasındaki boşluğu doldurmaları ile veya boşluk boyunca dane yüzeyinde kimyasal yolla kalsit ve jips gibi minerallerin çökelmesi ile boşluk hacminin azalmasına neden olur. Sonuçta toplam hacminde bir değişim olmaz, boşluk hacimde ise bir azalma olur ve ortamın porozitesi azalmış olur.

 

g) Gözenekli Ortamın Özgül Yüzeyinin Permeabiliteye Etkisi

Özgül yüzey birim hacimli bir malzemeyi oluşturan dane yüzeylerinin toplamıdır. ( m²/m³) Bu değer kil, silt gibi ince daneli ortamlar için küçüktür. Yapılan çalışmalar ortamın permabilite katyasının özgül yüzeyin karesi ile ters orantılı olduğu ortaya koymuştur.

Bir önceki yazımız olan Akım Çeşitleri ve Akım Rejimleri başlıklı makalemizde kararlı akım, kararsız akım ve kritik reynold sayısı hakkında bilgiler verilmektedir.