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

водности снега: для свежевыпавшего снега ,,«0,105 Вт/(м-К), для уплотненного - = 0,465 Вт/(м-К).

Для подземных и особенно теплоизолированных трубопроводов при турбулентном режиме течения а,»а2. Поэтому в большинстве случаев при расчете значением 1/aid в формуле (7.9) можно пренебречь.

Для трубопроводов без специальной тепловой изоляции, проюга-дываемых в грунтах малой влажности, при турбулентном режиме течения с малой погрешностью можно принять Kttj- оценочных расчетах коэффициент теплопередачи К можно принять равным [Вт/(м-К): для сухого песка - 1,2; для влажной глины - 1,5, для мокрого песка - 3,5.

Расчет шщения температуры можно выполгшть более точно, если перегон между тепловыми станциями разбить на отдельные участки в зависимости от грунтовых условий. Этот же расчет можно проводить по некоторому среднему значению А,, j.,,, определяемому по формуле (1.12). Падение температуры рассчитывают, либо нг1чиная с головного участка при известной начальной температуре подогрева, либо с Komi,a участка при известной конечной темггературе.

Потери напора на трение в трубопроводе между тепловыми станциями при наличии двух режимов определяют по формуле

h, = h.....• А.,. + li„

(7.17)

где li„- потери в трубопроводе на трение при условии, что нефтепродукт по всей длине С сох1)аняст начальную температуру Т„ и течение турбулентное (изотермический режим при температуре Т„),

0,241 Q-"-v;;-"-

41.7.5

(7.18)

h„ J, - потери в трубопроводе на трение при условии, что нефтепродукт но всей длине i сохраняет температуру Т„ и течетше ламинарное.

.J28.Q-v„-£,

(7.19)

А, Aj, - поправки на неизотермичность течения для турбулентного и ламинарного участков.

На основе формулы (1.9) с учетом влияния радиального градиента температур по Михееву

А, =-

0,25и(Т„-Т„)

0,25-

1 К.

3 а„

•(Т„-То)

-Ei-

(Т.р-То)

А„ =•

.и(Т„-Т„)

1 К,

1т J

(Ткр-То)

-Ei-

1л у

(Т.-То)

(7.20)

где Ei - знак интегральной показательной функции, для которой имеются таблицы.

Положив в формуле (7.17) Т„ = Тр, полушм зависимость для -расчета потерь напора на трение только для ламинарного режима. Потери напора только при турбулентном режиме рассчитываются по формуле (7.17) при Т = Тр.

В большинстве случаев для подземных трубопроводов а, » К и,

1 К

следовательно, слагаемым---можно пренебречь, т.е. влияние

3 а,

радиального градиента температур практически не сказывается на потерях на трение. Для подземных и особенно теплоизолированных трубопроводов ~ К,, поэтому расчетные формулы упрощаются.

Для высокопарафинистых нефтей и нефтепродуктов, обладающих неньютоновскими свойствами, потери на трение приближенно можно определить по формуле Дарси-Вейсбаха. Коэффициент гидравлического сопротивления Х в этой формуле необходимо определять по формулам Стокса для ламинарного режима (Кеэ<1100) и Блазиуса для турбулентного режима (Кез>2000), используя эффективное число Рейнольдса

Аг-Ц-и

(7.21)

1 + -

где Re - число Рейнольдса, определяемое по формуле (5.10) через фактическую скорость течения нефтепродукта d и «истинную» ки-

нематическую вязкость нефти при среднелогарифмической температуре, вычисленной по формуле

Т -Т

Т =Т +--й -!S

" Т..-Т„

(7.22)

Т -Т„

Tq - предельное напряжение сдвига, зависящее от температуры;

= 4...8 в зависимости от характеристики нефтепродукта (для ман-гышлакских нефтей А = 4, 5); ц - динамическая вязкость при среднелогарифмической температуре.

Для переходной области (1100 < Re < 2000) коэффициент гидравлического сопротивления X для нефтей типа мангышлакских рекомендуется принимать постоя111п>1м, равным приблизительно 0,065.

При известной зависимости т„ от температуры потери на трение можно определить по формуле

h = h, + h,.

(7.23)

где hi - потери на трение, которые определяются по формуле (7.17);

- дополнительные потери иа преодоление предельного напряжения сдвига Тц, при пелипсйной агщроксимации (7.26) определяются по формуле

г, -е

•{Ei-[-S,-(T,-T„)]-Ei-[-S,-(T,-T,)]}-

(7.24)

т -т

или с учетом линейной аппроксимации =х[, - по формуле

Н. А. Гаррис у~о

(7.24а)

16 3pgd

(7.25)

Ту - температура появления напряжения сдвига на расстоянии , от начала трубопровода, которое при необходимости можно определить по формуле:

т-т„

Шу .,-.0

т„ S„ у - постоянные коэффициенты (определяемые по экспериментальным данным) в зависимости Tq от температуры

to=t.e-

(7.26)

Для оценочных расчетов безопасное время остановки перекачки по подземному трубопроводу можно определить по формуле

т = 0,1113

ч2(1-Р())

(7.27)

где pQ - расчетный коэффициент

Т. -т„

Допускаемая температура нефтепродукта Тд в трубопроводе принимается на 0...5 К выше температуры застывания Т3 для предотвращения «замораживания».

Ддя теплоизолированного подземного трубопровода безопасное время остановки при охлаждении нефтепродукта от Т[ до Т определяется по выражению

(7.28)

Е, = -+ Е-1п-°-

1 , 4Н 1

+-In-+ -

2аоН

, 4Н X. In-+ -

D„3 «оН

B-dpC Е; Е = -

(7.29)

D„3 - наружный диаметр изоляционного покрытия, D„3 = D„ + 25„з; D„ - наружный диаметр трубы; - коэффициент теплопроводности изоляции; 5„з - толщина тепловой изоляции; Х„ а - коэффициенты соответственно теплопроводности и температуропроводности грунта в рассматриваемом сечении; а,,, а, - коэффициент теплоотдачи соответственно от поверхности грунта в воздух и от нефти к в-нутренней стенке трубы.

Безопасное время остановки надземного теплоизолированного трубопровода при заданном перепаде температур Т[ - определяют по выражению

1 +--.z +----- -

dpCp 4a,

T -T

T ~T д о

(7.30)

Коэффициенты теплоотдачи а, и а, для формулы (7.30) вычисляют по характеристикам нефтепродукта, взятым при его средней температуре Т,, =0,5(Г, +Tq) при определении а„ и по характеристикам воздуха, взятым при температуре Tq для вычисления по формуле

(7.31)

где С, п - коэффициенты, величина которых зависит от Re

Таблица 7.1

Зависимость коэффи11.ис11гов Сии от Rc„„,, (дл51 воздуха)

При отсутствии ветра коэффициент теплоотдачи определяют по формулам свободной конвекции, т.е. по формулам (11.5)...(11.7). В этом случае параметры Gr и Рг определяют по физическим характеристикам сухого воздуха при Р = 0,0981 МПа, взятым при средней его температуре (см. табл. 1.5).

При длительных остановках перекачки высоковязкий и высоко-

парафинистый нефтепродукт необходимо удалить из трубопровода и заменить его маловязким низкозастывающим нефтепродуктом.

§ 7.2. Оптимальная температура подогрева нефти и нефтепродуктов при «горячей» перекачке

Условие выгодности подогрева имеет вид Шуо-Ср а,-л.

<1,

(7.32)

где Шуо - параметр Шухова при температуре окружающей среды,

Шуо =

KTxd

QpCp

ho - потери напора на трение в трубопроводе при перекачке без подогрева.

Оптимальную температуру подогрева при перекачке горячих нефтепродуктов по магистральному трубопроводу определяют исходя из минимума суммарных затрат на перекачку и подогрев

S = QpghA + QpC/T„-TJ,

(7.33)

где а„, - единичная стоимость энергии, затрачиваемой на привод насосов и подогрев нефтепродукта; Т1„, - к. п. д. насосных агрегатов и подогревательных устройств; Т„, Т - температура в начале и конце перегона между тепловыми станциями; - полные потери напора между ними; в общем случае

h. =

idx+ ji/x-bAz ; =

,1Л5 ,.0,25

0,241 Q- -v

j4,75

1. =

128Q-v

(7.33a)

где Az - разность нивелирных отметок конца и начала перегона.

Гидравлические уклоны ц и 1,, являются переменными, так как кинематическая вязкость зависит от температуры. Взаимозависимыми являются также Т„ и Т В связи с этим аналитическое рещение поставленной задачи является довольно сложным. Оно было выполнено В. С. Яблонским и имеет вид

8. Б-762