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

ВНИИгаз рекомендует определять критическое значение числа Фруда по формуле

РГкр =

0,2-h

2 sin а

ехр( 2,5р)

где Яж - коэффициент гидравлического сопротивления безнапорного течения жидкости в наклонном трубопроводе под действием сил тяжести. Значение определяется методом последовательных приближений. Сначала по заданному значению геометрического уклона Аг/Д/ = sin а и приближенному значению Хж» (принятому по интуиции) определяется скорость безнапорного течения жи;;кости

Полученное в первом приближении значение скорости используется для определения числа Рейнольдса течения жидкости с последующим вычислением значения Яж в первом приближении по одной из известных формул, например по формуле Альшуля Яж = ----- 0,11 {68/ReK+ KfD)". Далее процесс вычислений повторяется, по уже за исходное значение Х,,, принимается новое значение. И так до тех пор, пока значения Хщ, полученные в двух последующих вычислениях, не окажутся достаточно близкими.

Гидравличестй расчет при пробковой структуре потока. В основе гидравлического расчета трубопровода при пробковой структуре потока лежит обобщенное уравнение Дарси-Вейсбаха

Ар д/

.,2 Г

2D L ф

-Рг4-

I -ф

+ PcMgsina

(7.8)

где Др - перепад давления на участке длиной Д/; Хы - коэффициент гидравлического сопротивления для газожидкостной :меси;

г й2

2D L ф

1 - Ф

истинный динамический Haiiop газожидкостного потека.

Входящие в (7.8) параметры Шсм, Р, рг, Рж находятся в соответствии с приведенными формулами с учетом термодинамических условий {р и Т) на рассматриваемом участке трубопровода /диной Д/. Угол наклона а имеет положительное значение для восходящего и отрицательное - для нисходящего потоков.

Для вычисления Хщ используется эмпирическая зависимость

?см = арЯ(Ресн, k),

1 - 0.78Р [ 1 -схр ( - 2,2 УрГ)1 - 0,22 [1 - ехр ( - 15р)] Р .

1-Р

р - относительная плотность газа, р = рг/рж- Коэффициенте (Rccm, k) вычисляется как для однофазного потока, но с условными параметрами

V Rem П J

9 3a.::l:i .N-j 3(W:l 257

Vp и Vж - кинематическая вязкость соответственно газовой и жидкой составляющих потока.

Для истинного газосодержания ф, входящего в (7.8), существует несколько формул, каждая из которых справедлива при определенных условиях газожидкостного потока с пробковой структурой. В случае восходящих и .горизонтальных потоков, когда вязкость жидкой фазы находится в пределах 1•10"* < v = 2510"", справедлива формула

Ф0,8Р [ 1 -ехр (-2,2 VFi) 1 •

1 + Vp

Для нисходящих потоков Ф определяется по формуле ф = 0,81 р.

Основные расчетные зависимости при расслоенной структуре потока. Расслоенная структура представляет собой два самостоятельных гомогенных потока (жидкостный и газовый), имеющих подвижную границу разде/.а. Поскольку давление представляет собой непрерывную функцию координат, в любом фиксированном сечении оно имеет одинаковое знячение как для жидкой, так и газовой составляющих потока. Поэтому перепад давления Ар = р-р в трубопроводе на участке длиной А/ равносилен перепаду давления в каждом из составляющих потока, например в газовом потоке

М =г-JjPr + Prgsincc, (7.9)

где Pip - коэф4>ициент гидравлического сопротивления газового потока; Dp - гидравлический диаметр газового потока.

Если учесть, что истинное газосодержание связано с центральным углом 6 соотношением

Ф = (6 - sin 9 cos 0)/л, а гидравлический диаметр Dp выражается через ф, В и D формулой

д

0-f sin(n-0)

то равенство (7.9) можно представить в виде

др 8[0 + sin(n-e)lQ2 .

--------[- Рг S m а. (7.10)

Значение определяется по одной из известных формул гидравлики (например, по формуле Альтшуля), в которой при вычислении числа Рейнольдса для газового потока необходимо использовать понятие гидравлического диаметра.

2,58

Для вычисления потерь давления на гидравлические сопротивления при расслоенной структуре газожидкостно10 потока требуется правильно определять истинное газосодержание. В :лучае нисходящих потоков с углом наклона а от 1 до 10° можно воспользоваться следующими эмпирическими зависимостями, полученными во ВНИИгазе:

1-при 0< х< 0.18; (7.11)

Ф-=0,615(1-х) при 0,18<х< 1-

Если расслоенное течение неустойчивое, приближается к пробковому, что наблюдается в области изменения параметров Р и Ргсн: О <р <0,16; [(1 - sin а) ехр (- 9,4sin а) 1 < Ргсм/Ргкр <1, то истинное газосодержание определяется по формулам

Ф=-L(l-X°) при ОХ < 0,18; (7.12)

0,18

Ф-(1-Х)0,615 при 0,18 <х<1. 0,18

Значение параметра %, входящего в выражения (7.11), (7.12), находится по формуле

Следует отметить, что при малых значениях а (от О до 1°) выражениями (7.11) и (7.12) псэльзоваться нельзя. При а = О (случай горизонтального трубопровода) параметр х вообще теряет смысл, так как стоящий в знаменателе sin а обращается в нуль. Поэтому в диапазоне изменения а от О до 1° производить гидравлический расчет по методике ВНИИгаза ие представляется возможным. Однако в указанном диапазоне изменения а можно применять другой мето;,, который основан на том, что расслоенное течение представляет собой два гомогенных потока, для каждого из которых можно записать уравнение движения. Для газового потока им является выражение (7.10). Для жидкостного потока, если воспользоваться понятием гидравлического диаметра, можно записать аналогичное уравнение

=X.p.---+P«gsina, (7.14)

где - коэс1)фициент гидравлического сопротивлении по длине жидкостного потока, определяемый по известным формулам гидравлики однофазных потоков, в которых вместо диаметра тру(5ы следует подставить значение гидравлического диаметра

Вж= "J D. я - 0

Рассматривая (7.10) и (7.14) как систему алгебракческих уравнений с двумя неизвестными, можно в результате решения ее одновре-

9* 259