Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 [ 66 ] 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Рис. 6.7. График влияния первичной смеси на распределение концентраций и общее количество образующейся смеси:

/ - без учета первичной смеси; 2 - с учетом первичной смеси

продуктов образуется то же самое количество первичной смеси Vn, что и в результате переключения задвижек. Тогда формулу (6.19) для этого объема первичной смеси можно записать в виде

V„ = 4тр.доп2 А /--- = 4f тр2 л /

V uLp,on V

откуда эта дополнительная длина определяется в виде

Vn и

Lnon -

1б;р2-

(6.23)

Чтобы определить общий объем смеси (с учетом первичной Ки), достаточно в формуле (6.19) увеличить длину трубопровода L на величину £доп и записать ее в виде

VcM = 4f тр2 Д/~

= 4гРеГ=д/

ДОП ,

откуда получаем

Подставляя в (6.24) значение Адоп отношение объемов смеси:

(6.24)

из (6.23), получим следующее

где Упем и Кем -объсм смеси в дан?юм трубопроводе с учетом и без учета первичной смеси соответственно.

Из последнего выражения видно, что влияние первичной смеси сильно сказывается лишь на коротких трубопроводах. Поэтому мероприятия по уменьшению первичной смеси наиболее эффективны на коротких трубопроводах.

Смесеобразование при переменной скорости перекачки

Скорость перекачки может изменяться скачкообразно в местах изменения диаметра трубопровода и в местах промежуточного отбора части нефтепродуктов или изменяться плавно вследствие регулирования

Рис. 6.8. Схема деформации зоны смеси в трубопроводе с участками разного диаметра

расхода и его постепенного изменения в процессе замещения нефтепродуктов, различающихся по вязкости и плотности. Кроме того, в местах изменения диаметра трубопровода зона смеси будет «сжиматься», если <.do, и «вытягиваться», если d >do, (рис. 6.8). Таким образом, скорость перекачки в процессе движения зоны смеси может меняться с течением времени.

Уравнение, описывающее процесс смесеобразования ири произвольном изменении скорости перекачки и (t) и зависящего от нее эффективного коэффициента диффузии D (t), будет иметь вид (при условии, что неподвижное начало координат расположено в начальном пункте трубопровода)

1 . + u{t)=D(t). (6.25)

di dxi oxi

После перехода к подвижной системе координат по условию х =

= Xi-и (t) t и замены независимой переменной по условию г = t

= \ D (t) dt уравнение (6.25) примет вид dCs/dr\ = dCgldx-. Ре-

шение этого уравнения для трубопровода с п участками разного диаметра и, кроме того, с монотонным изменением скорости перекачки будет следующим:

Cfi = -A-erf-

Yl-erf-y V 2у/Ап )

г, t. t

Х„.-х-х,,==х- \ ua{t)dt~ \ Ui{t)dt- \ u,(t)dt,

(--lD,it)dtyiDim+

+ •-(-1 у D, At)dt+iDAt)dt,

ii, i2. • . in - моменты подхода зоны смеси к t„ границам соответствующих участков трубопровода.

Предио;[ожим л: = L и записав L для рассматриваемого случая в виде

L-.I u,(t)dt + \ui(t)dt + . + Unit)dt, о л t„

получим

X„=U„(/) dt-\ ut)dt.

Объем смеси в конце трубопровода в пределах граничных концентраций Cfsi и Сд2 для рассматриваемого случая можно определить по формуле

где dn - диаметр последнего участка трубопровода; и 2j - аргументы интеграла вероятности для граничных концентраций Сд i и Сд.,.

Влияние различия вязкое/пей на процесс смесеобразования

При последовательной перекачке нефтепродуктов, существенно отличающихся по вязкости, вязкость смеси по ее длине будет изменяться в соответствии с изменением концентрации в ней нефтепродуктов.

Вследствие изменения вязкости смеси будет происходи1ь деформация профиля местных осредненных скоростей и это, в свою очередь, приведет к изменению эффективного коэффициента диффузии D по длине зоны смеси. Эффективный коэффициент диффузии D можно считать пропорциональным коэффициенту гидравлического сопротивления, также определяемого профилем местных осредненных скоростей.

При последовательной перекачке нефтепродуктов, существенно отличающихся по вязкости, количество смеси увеличивается, а концентрация Сд = 0,5 не совпадает с координатой z -= 0. Расчеты и практические наблюдения свидетельствуют о том, что на количество смеси и распределение концентраций по ее длине влияет порядок следования нефтепродуктов разной вязкости: если замещающий нефтепродукт имеет меньшую вязкость, чем замещаемый, то объем смеси иа 10-15 % больше, чем при обратном порядке следования этих же нефтепродуктов. Физически это можно объяснить трудностью «смывания» высоковязкого нефтепродукта, например дизельного топлива, маловязким нефтепродуктом, например бензином, вблизи стенок трубы, где интенсивность турбулентного перемеишвания снижается. Объем смеси при последовательной перекачке различающихся по вязкости нефтепродуктов в пределах симметричных концентраций можно определить по формуле

VcJVrp 22 Ре° [ I + {ООбП

где Dji, Од, Рсд - соответственно эффективные коэффициенты диффузии и числа Пекле для нефтепродуктов А и Б.