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. 8.6. Эпюры касательных напряжений и скоростей в поперечном сеченин потока бингамовской жидкости

где Ар - перепад давления, действующий на торцы цилиндра; / - радиус цилиндра; / - длина цилиндра, откуда

т= Лрг/(2/).

(8.16)

Подставив значение т в (8.15), после преобразования получим вы. ражение для скорости потока на расстоянии г от оси трубопровода

J Г1пл I 11 V Г1пл 4/ ° J

(8.17)

Постоянная интегрирования С определяется из условия прилипания жидкости к стенке (отсутствие скольжения), т. е. при г = /? и

ш = 0:

Т1г,л V 4/ ;

Подставив значение С в (8.17), получим

г\пя L

(8.18)

На рис. 8.6, а изображена построенная в соответствии с (8.16) эпюра касательных напряжений по поперечному сечению потока. Эти напряжения уменьшаются от максимального значения на стенке трубопровода до нуля на оси. Когда эти напряжения равны или меньше предела текучести То, ие происходит сдвига между концентрическими слоями потока и, следовательно, ядро потока движется как твердое тело. Радиус /•„ этого ядра определяется подстановкой в (8.16) т т„:

Го--2/тп/Др.

(8.19)

На рис. 8.6, б изображена эпюра скоростей потока бингамовской жидкости, в которой ядро движется как твердое тело, а жидкость, окружающая ядро, течет в ламинарном режиме. Такой поток называется структурным.

Рис. 8.7. График определения оптимальной температуры подогрева

С турбулентным и ламинарным потоками; рост приводит к увеличению длины турбулентного участка, росту средневзвешенного коэффициента теплопередачи на перегоне и, как следствие, увеличению разности температур Т„ и Тк.

Значения Т„ должны приниматься с учетом технологических ограничений. Температура подогрева нефти Т„ не должна превышать величины, при которой происходит закоксовывание трубок теплообмен-ного аппарата или начинается разложение нефти. В то же время температура нефти в конце перегона Тк должна не менее чем на 3-5 °С превышать ее температуру застывания для высокозастывающих нефтей; следовательно, по с{)Ормуле (8.5) при известном минимальном значении Тк определяем нижнюю границу возможных значений Тн. Для высоковязких нефтей нет технологического ограничения по нижнему пределу Тк.

8.8. РАССТАНОВКА СТАНЦИЙ НА ГОРЯЧЕМ НЕФТЕПРОВОДЕ

На горячем трубопроводе, как уже говорилось в начале гл. 8, уста-наливают станции трех видов; ТС, НС и НТС. При этом практически возможны сочетания станций на трубопроводе в трех вариантах: 1) только НТС; 2) НТС и ТС и 3) НТС и НС. Рассмотрим, как размещают станции на трубопроводе во всех упомянутых вариантах.

1. На трубопроводе нужно установить только насосно-тепловые станции (рис. 8.8, а). На вертикали, проведенной на профиле из начала трассы, откладываем подпор Д/i, создаваемый подпорными насосами, и напор Н, развиваемый магистральными насосами. По формуле Шухова определяем пункт, где температура Т оп}стится до значения Ткр, соответствующего переходу режима течения из турбулентного в ламинарный. Разбив участок с турбулентным потоком на несколько участков (желательно с одинаковыми грунтами на каждом из этих участков, что позволит для каждого из них брать свое значение полного коэффициента теплопередачи), определяем потери напора на каждом из них {т = 0,25) и по полученным значениям строим кривую пьезометрических напоров. Если эта кривая пересекает профиль трассы, значит, на всем перегоне до следующей НТС будет наблюдаться турбулентный режим. Если же кривая не пересечет профиль трассы, то от пункта, где турбулентный режим переходит в ламинарный, определяем потери напора на небольших участках, пользуясь той же формулой, но при m = 1, последовательно до тех пор, пока расстояние между кривой пьезометрического напора и профилем не станет

ИТ г.

Рис. 8.8. Схемы расстановки иа трассе нефтепровода станции:

а - НТС; б - НТС и ТС; в - НТС и НС

равно необходимо!иу иротивокавитационному подпору Д/г для насосов. Затем откладываем от кривой пьезометрических напоров напор Н, развиваемый магистральными насосами устанавливаемой в этом пункте НТС, и продолжаем построения так же, как и для перегона между первой и второй НТС.

2. На трубопроводе нужно установить НТС и ТС (рис. 8.8, б). Как и в предыдущем случае, откладываем на профиле из начала трассы трубопровода напор на головной НТС. Определяем с учетом возможного изменения коэффициента теплопередачи вдоль трассы расстояние от НТС до пункта, где температура опускается до конечного значения Тк (Lk), и до пункта где температура опускается до Тр (Ар). Разбиваем расстояние Lk на участки с постоянными коэффициентами теплопередачи К, и если 1к < /кр, то расчет с построением кривой пьезометрических напоров ведем только для трубулентного режима (т = 0,25), а если Тк > Lp - для двух режимов - до /кр для турбулентного и от /кр до Lk - для ламинарного (т =-= 1). Если кривая пьезометрических напоров пересечет до Lk профиль трассы, то на данном перегоне между НТС не надо ставить ТС, а вторую НТС размещаем так же, как и в предыдущем случае. Если же пьезометрическая кривая не пересечет профиль трассы, то в месте, где кончается кривая, т. е. на расстоянии Lk от головной НТС, надо поставить ТС, которая снова поднимает температуру нефти до Тп- Далее определяем расстояние Ьк до пункта, где температура снизится до Тк, а также расстояние Гр. Расчеты повторяют до тех пор, пока расстояние между пьезометрической линией и профилем не станет равно иротивокавитационному запасу. В этом пункте размещаем НТС. Дальнейшие расчеты и построения для размещения ТС и НТС аналогичны описанным.

3. На трубопроводе нужно установить НТС и НС (рис, 8.8, в). По формуле Шухова определяем расстояние Lk от начала трубопровода, на котором температура опустится от Т„ до Тк. При этом в случае существенного различия коэффициентов теплопередачи на разных участках трассы расчет падения температуры ведется по участкам. На расстоянии L,( от начала трубопровода устанавливается вторая НТС (первая - в начале трубопровода). Подставив значение LkI в формулу (8,П), находим потерю на1юра на этом участке Н (в случае двух