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

Пример 1.2-3. Найдем расход газа в горизонтальном трубопроводе с использованием уравнения (1.2-13) и данных примера (1.2-1). По известным значениям рпр= = 0,62 и Тпр=1,27 по диаграммам, приведенным на рис. 8.1-6 и 8.1-7, найдем

р, = 10л Па-с,

После подстановки значения ц в (1.2-13) и промежуточных вычислений определим, что (7ст = 3,00 mVc.

Значения расходов, определенные в примерах 1.2-1 и 1.2-3, различаются довольно существенно. Погрешность

3,00 - 2,38 е= 3 QQ- 100= 20,7%.

Применимость какой-либо формулы должна определяться на основе учета многих факторов. Полезной основой при таком выборе могут служить результаты испытаний, проведенных Институтом технологии газа (Уль, 1967). Эти испытания выявили значительное различие между характеристиками труб, применяемых в лабораторных условиях и на трассе трубопроводов. В основном различия заключаются в том, что по фактическим трубопроводам поток преодолевает значительные сопротивления, обусловленные наличием трубопроводной арматуры, изгибов и сварных швов. Эти сопротивления вызывают изменения вида диаграммы Муди.

Область турбулентного течения газа в трубопроводах может быть охарактеризована уравнениями двух типов. Первый тип таких уравнений представляет собой модификацию уравнения (1.1-6) для гладко-стенных труб, действительную для относительно небольших чисел Рейнольдса.

=2llg2lg, (1.2-14)

где I - коэффициент местного сопротивления, учитывающий потерю напора в трубопроводной арматуре, изгибах, сварных швах, приходящуюся на единицу длины трубопровода.

Коэффициент гидравлического сопротивления для гладкостенных труб Хт.т может быть рассчитан при любом данном значении Re. При высоких значениях числа Re относительная шероховатость k/d оказывает преобладающее влияние на коэффициент гидравлического сопротивления. Последний с удовлетворительной точностью можно рассчитать по уравнению (1,1-8).

Переходный и турбулентный режимы соответственно характеризуются уравнениями (1.2-14) и (1.1-8). Изменение характеристик этих режимов происходит более резко, чем для кривых, построенных по уравнению Коулбрука (1.1-7). Выбор одного из двух уравнений (1.2-14) или (1.1-8) для данных условий может быть проведен путем определения числа Рейнольдса, удовлетворяющего обоим уравнениям одновременно:

Re = 5,65(yhg(AZ). (1.2-15)

Коэффициент местных сопротивлений определяется в результате заводских или полевых испытаний. Примерные значения этого коэффициента даны на диаграмме Уля (Uhl, 1967).

До сих пор предполагалось, что Т, z и X сохраняют постоянные значения по всей длине трубопровода. Предложены однако формулы, учитывающие изменения Г, 2 и X по длине трубопровода (Азиз, 1962). Каллендер и Смит предложили расчетный метод, позволяющий точно определить перепад давления в вертикальной колонне труб. Температура потока оценивается по эксплуатационным данным. Расчет проводится на основе уравнения (1.2-2), которое может быть выписано в виде

dl---(1.2-16)

Tz) +{ гГтя/4 ) 24

Интегрируя в пределах 1=0, p=pi и l=L, р=р2, характеризующих вертикальную подъемную колонну в газовой скважине, получим

f--=fW. (1.2-17)

=---77-.-ТГТ: С 2-18)

( Гг ) + ( ад4 )

Интеграл может быть вычислен методом последовательных приближений:

Idp=- [(P2-/l)(/l+/2)+(/3-P2)/2 +

+/з + ,...,+(р„-р„ ,) (/„ ,+/„)]. (1.2-19)

Для рещения практических задач обычно достаточно принять только одно промежуточное давление рк. Тогда

j /dp = 4- l(p,~P,) (4+4)+(Pi-p.) (4+/i)]. (1.2-20)

Расчет проводится следующим образом. Вначале по известному давлению на устье скважины определяют давление на половине длины вертикальной колонны, а затем забойное давление. При расчете давления на половине длины вертикальной колонны на основе уравнений (1.2-17) и (1.2-20) можно написать

L=(p,-p,)(/,-f/,). (1.2.21)

в первом приближении hh- Эта величина может быть рассчитана по уравнению (1.2-18). Тогда по уравнению (1.2-21) можно в первом приближении рассчитать pk, которое в свою очередь можно использовать для уточнения значения h по уравнению (1.2-18). Последовательное приближение продолжается до тех пор, пока не будет получено достаточное значение Pk. Затем на основе значения pk аналогичным образом рассчитывают р\. Точность расчета может быть повышена за счет коррекции величины р\ путем примене1шя формулы Симпсона (Simpson) с использованием значения h при давлении {р\+р2)/2.

pdp = (Pi-P2)(/2+44+/i). (1.2-22)

Коэффициент гидравлического сопротивления можно рассчитать по любой, наиболее пригодной для данных конкретных условий формуле; Ik - среднее арифметическое или логарифмическое значение, взятое из результатов эксплуатационных измерений.

1.2.2. ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ В ГАЗОПРОВОДАХ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Перепад давления в газопроводах низкого давления можно в принципе рассчитать по формулам, приведенным выше. Однако предложены и более простые формулы, обеспечивающие в большинстве случаев удовлетворительную точность. Принимаем /;ст = 0,1013 МПа, Тп = = 288,2 К, (pi+P2)»2 рот = 0,2026 МПа, 2=1 и {р-р)=:Ар. Подставив эти значения в (1.2-9), получим

q....=ШdT[-f. (1.2-23)

Аналогичная формула использовалась в американской практике еще в прошлом столетии; формула предложена Полем (Стефенс и Спенсер, 1950). После выражения параметров этой системы в единицах системы СИ и с учетом у=М/28,96

,,.„ = 33.8(у-\ (1.2-24)

Пример 1,2-4. Найдем расход газа в трубопроводе, если ( = 0,0266 м, /= = 420 м, Ар=2943 Па, 7"=288 К, Af= 18,82 кг/кмоль. По уравнению (1,2-23)

/ 2943 \ Jr.cT = 946-0,02668/3 420.18,82-288

По уравнению (1.2-24)

= 2,15-10-3 мз/с.

/2943 0,0266=\. <?г.ст= 33,8 420,18,82 ) = 2.38-10-3 м/с.