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

или, подставив числовые значения, получим

Шу ,4,07.3,14.0,359.60000 0,139-950-2093,5 Следовательно, длина ламинарного участка

„ =60000-4532 = 55468 м. При изменении других параметров графики и S„ необходимо строить заново.

Пример 7.4. Определить число насосных и тепловых станций трубопровода для перекачки высоковязкой нефти с предварительным подогревом при следующих данных: D„ = 426 мм; 5.1. = 8 мм; i = 600 км; Az = 300 м; Q = 0,139 мУс; р„= 950 кг/м; С = 2093,5 Дж/(кгК) кинематические вязкости нефти при 263 и 353 к - vgj = ПО-Ю" мУс; Уз5з= 0,25-10"" мУс По условиям предупреждения закоксовывания теплообменников и сохранения легких фракций нефти температура подогрева должна быть не выше 343...348 К; для обеспечения нормальной работы насосов (всасывания) температура нефти на подходе к промежуточной насосной станции (на приеме насосов) должна быть не ниже 303...308 К. Расчет провести для периода года, когда температура грунта на глубине заложения трубопровода имеет наименьшее значение, а именно: Тд = 273 К. Коэффициенты теплопередачи и теплоотдачи на турбулентном участке К = 3,5 Вт(м2-К) и а, = 58,2 ВтДм-К), а на ламинарном К = 2,33 Вт/ (м-К) и а„= 29,1 Вт/(м2-К).

Решение

1. Принимаем расчетные значения температур: Т„ = 343 К; Т, = 308 К; То = 273 К.

2. Коэффициент крутизны вискограммы по формуле (1.9)

u =•

1 . 120-10

-- = 0,0686 1/К. 353-263 0,25-10-

3. Критическая температура по формуле (7.4)

1 , 120-10-3,14-0,41-2000

Т =263 + -0,0686

= 321,5 К.

4-0,139

Так как Т„ > Т.р > Т.,, то в трубопроводе имеют место два режима.

4. Из формулы (7.39) следует, что

, 321,5-273 2,33 , 343-273 .

Шу =1п---+ ---In--= 0,571.

" 308-273 3,5 321,5-273

Для турбулентного участка

Шу,=Шу,-1- = 0,571- = 0,858.

5. Расстояние между пунктами подогрева определим из формулы (7.5)

t ,0,139-950-2094-0,571 2580 м. 2,33-3,14 0,41

6. Длина турбулентного участка на перегоне 1 между тепловыми станциями по формуле (7.7)

0,139-950-2093,5-0., 343-273 збО м.

2,33-3,14-0,41

321,5-273

На оставшейся длине (52580 - 22360 = 30220 м) нефть будет течь при ламинарном режиме.

7. Кинематическая вязкость нефти при начальной температуре по формуле (1.9)

v„ = 120 10- ехр [-0,0686 (343-263)]=0,5 10" мУс.

8. По формулам (7.17) и (7.20) определим потери напора на трение в трубопроводе между тепловыми станциями при наличии двух режимов:

0,139-0,241-0,5°"-52580

П =---гг;-- Ail м,

9,81-10-0,41

128-0,139-0,5-52580 . п... = . =bj,/ м;

3,14-9,81-10-0,4Г

д ехр(0,25-0,0686-70) " 0,858

-0,0686-

-0,0686-

0,25 -

1 3,5

3 58,2

( 13 5 0,25---- 3 58,2

-48,6 !• = 0,563;

70

д ехр(0,0686-70) 0,571

-0,0686-

У 1 2,33 З 29,1

48,6

= 4,55;

hi = К, • А, + h„., - Д„ = 237 - 0,563 + 53,7 - 4,55 = 377,7 м. Поправка на неизотерм и чн ость Д., получилась меньше единицы из -за того, что h„ вычислено для всего перегона между тепловыми станциями. Если h„. отнести к длине только турбулентного участка, как обычно принято, то следует умножить на отношение 1/1,.

В этом случае

h... =.237 = 100,8 м.

52580

Аналогично, если пересчитать А и h, , приняв Т = Т = 321,6 К, будем иметь А, = 1,824 и = 133,9 м. "

9. Необходимое число тепловых станций

L 600000

52580

= 11,41.

10. Суммарные потери напора на трение для всего трубопровода

=n,,-h. =11,41-377,7 = 4309,6 м.

11. Полные потери напора

Hi =h.+Az= 4309,6 + 300 = 4609,6 м.

12. По заданной пропускной способности (Q = 0,139 м/с) в качестве основного выбираем насос типа НМ 500-300 с подачей 0,139 мУ с и номинальным напором 300 м, а в качестве подпорного - насос 8 НДС НМ с подачей 0,1...0,167 мУе и развиваемым напором 28...42 м.

13. Установим расчетный напор станции Н. Насосы НМ 500-300 можно соединять последовательно по два и по три.

Предельно возможный напор станции, исходя из допустимого давления

„ 6,28-10 Н-=-= 674 м.

9,81-950

Так как три последовательно соединенных насоса совместно с подпорным дадут напор свыше 900 м, то к установке принимаем два последовательно соединенных насоса плюс один подпорный. При этом напор, расходуемый насосной станцией на преодоление гидравлических потерь, будет равен 300 - 2 = 600 м. Его и принимаем за расчетный напор станции, т. е. Н.= 600 м.

14. Необходимое число насосных станций

п = -

Н, 4609,6

= 7,68.

Таким образом, для обеспечения перекачки по данному трубопроводу требуется 11,41 тепловых и 7,68 насосных станций. Необходимо округлить полученные значения до целых чисел. Округление лучше делать в большую сторону, так как при этом несколько снизятся температуры подогрева. Поэтому принимаем п = 8 и п., = 12.

Пример 7.5. Рассчитать оптимальную толщину тепловой изоляции мазутопровода диаметром 426 мм (5 = 12 мм), длиной 100 км, по которому должен перекачиваться мазуг МЮО в количестве 400 т/ ч. Характеристики перекачиваемого мазута: р,,, = 972 кг/м\ Ср = 1926 Дж/(кг-К).

Остальные исходные данные принять следующими: а, = 500 руб/м; А = 1,2; q, = 10 Вт/м; л. = 0,7; 8„ =0,15 1/год;

= 0,11/год; р„з = 400 кг/м; а„з = 100 руб/м; Х, = 0,062 Вт/ (м-К); = 1,211 Вт/(м-К); а, = 35 Вт/См-К); ао = 11,63 Вт/См-К); Н = 1,2 м; Т, = 363 К; Т, = 323 К; Т = 273 К; А, = 15000 руб/год.

Решение

1. По формулам (7.44) вычисляем коэффициенты 1

2-11,63-1,2 2-1,211

- + -1п(4-1,2)-

2-0,062

In 0,426 = 7,5 7 м-К/Вт;

Е = -2

1 1

= 7,65 м-К/Вт.

0,062 1,211,

2. Необходимая поверхность нагрева тепловых установок по формуле (7.43)

F ,400000-1926-(363-323) 3600-10-0,7

3. Капиталовложения в один пункт подогрева по формуле (7.42а)

К, =500-1467,4 = 733714 руб.

4. Эксплуатационные расходы и приведенные годовые затраты по одному пункту подогрева

Э,,,= 0,1-733714+ 15000 = 88371 руб/год;

П,=(0,15 + 0,1)-733714 + 15000 = 198428 руб/год

5. Вычисляем постоянные коэффициенты по формулам (7.44), (7.46)

А j = 100 10- - 400 -100 -10 = 3140000 руб/м; Аз =3140000-0,426=56984 руб;

3,14100-10-198428 ,333 руб-м-К , 363-273 год Вт

S, =-

400-10

•1926-In

3600 323-273

S2 =3140000-(0,15 + 0,1) = 785000 руб/(м2-год). 6. Вычисляем правую часть (7.47)

495336-7,65

= 1,554.

V 2-785000 7. Решая методом подбора уравнение (7.47) 0„з-(7,57 + 7,65-1пО„з) = 1,554, находим оптимальный наружный диаметр тепловой изоляции равный 541 мм. Соответственно оптимальная толщина тепловой изоляции составляет

= (541-426)72 = 57,5 мм.

Пример 7.6. Определить толщину тепловой изоляции для резервуара РВС 5000 с мазутом М 100. Температура хранения мазута Т,;р = 343 К. Температура окружающего воздуха То = 263 К. Высота газового пространства 5 = 1 м. Эквивалентный коэффициент теплопроводности газового пространства Х =0,58 Вт/(м-К). Данные о резервуаре и коэффициентах теплообмена: D = 22,88 м; Hp =11,74 м; а2=а,о = 12 Вт/(м-К); аз =4,7 Вт/(м-К); а,, =5,8 Вт/(м-К); а, =3 Вт/(м-К). Изоляцию выбираем из пенополиуретана с показателями р„з=80 кг/м; Я,„з =0,035 Вт/(м-К); а„з = 1,5 руб/кг. В котельной установлены котлы типа ДКВР-4-13 с поверхностью нагрева F.. = 192 м и производительностью q = 20 кг/(мч). Пар имеет энтальпию i.. =2,692-10* Дж/кг. Энтальпия конденсата i. =0,42-10* Дж/кг; к.п.д. подогрева Т1„ =0,7. Нормативный коэффициент окупаемости принимаем одинаковым для всех объектов и равным 260

0,19 1/год. Амортизационные отчисления и отчисления на текущий ремонт £,к = £,„3 = 0,082 1/год. Технико-экономические показатели по котельной: а.=550 руб/м = 20000 руб/год, 0=200 руб/(м2тод).

Решение

Оптимальную толщину тепловой изоляции стенки и кровли резервуара вычисляем по формулам (7.51), (7.52):

Sh3.c =

(0,082 + 0,19)-550 + ~°- + 200

•3600

0,035-80-

(0,082 + 0,19) 80 • 1,5 • 20(2,692 - 0,42)1 О* - 0,7

-0,035

1 1

- +

5,8 12 + 3

= 0,058 м;

6„з =0,064-0,035

1 1 1

- + - +

0,58 3 12 + 3

= -0,008 м.

Отрицательная величина свидетельствует о том, что тепловая изоляция кровли экономически нецелесообразна.

Пример 7.7. Определить оптимальные параметры «горячей» перекачки 10 млн. т. нефти по трубопроводу с наружным диаметром 530 мм, толщиной стенки 9 мм на расстояние 450 км при Az = 20 м. Свойства перекачиваемой нефти: Pj,, =945 кг/м, Vjj = 670 мм7с, V333 = 85,7 мм7с. Температура выкачки нефти из резервуаров 295 К. Максимально допустимая начальная температура нефти - 338 К, минимально допустимая конечная - 300 К. Температура грунта на глубине заложения нефтепровода - 275 К. Глубину заложения трубопровода, теплофизические свойства грунта и тепловой изоляции принять по условию примера 7.5.

Решение

1. Ориентировочное число насосных станций

"™" 150 50

2. Ориентировочная величина объемного часового расхода в неф-

тепроводе по формуле (5.2)

10-10

24-356-945

= 1239 м7ч