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

При неизменных условиях поток тепла в грунт с поверхности отрезка трубопровода длиной в 1 м равен

Ф*=К(Т,,-Т,)=аАп{Т,-Т,„,,) = 2яА,и.н(Г,р.я-7из) (Т„з -Г,р).

(7.2-31)

Температуры внутренней и наружной поверхностей стенки стальной трубы принимаются одинаковыми, т. е. 7в=Г„.

к йг/м-К

10 11 Ь.мес

Рис. 7.2-9. Зависимость коэффициента теплопередачи от времени (Рабинович и

Кузнецов, 1970).

А, в, с - трубопроводы

Уравнение (7.2-31) можно разложить на три независимых уравне-

ния:

/С = (Тос - гр) = в""! {Тос - тр.в), л тгт (Т Т "1-2Х.п(Гтр.в - Гнз)

btaiJoc -«тр.в;- inrf„3/d„ • dnai (Гос-Гтр.в) =„эпа2 (Тиз -Тгр).

(7.2-32) (7.2-33) (7.2-34)

Величина Гтр. в определяется по уравнению (7.2-32). Расчет может быть проведен методом последовательных приближений. Первоначально принимается некоторое значение Гтр.в. Зная соответствующие физические параметры нефти, устанавливают значения Gr-Pr и Nu. В результате по уравнению (7.2-18) получают значение а\. Подставляя а\ в уравнение (7.2-17), вычисляют К- Затем, пользуясь найденным значением ai, по уравнению (7.2-32) находят второе значение величины К. Если полученные два значения К согласуются, принятое значение Гтр. в правильно, а в противном случае расчет повторяется при других значениях Гтр.в.

Уравнения (7.2-33) и (7.2-34) можно применять для расчета теплопроводности Х„з изоляции при известных Гиз и Гтр.в для данного действующего нефтепровода. Этот расчет позволяет проверить, достигается ли с помощью наложенной теплоизоляции поставленная цель или .теп-

лоизоляция потеряла свои свойства за время, прошедшее с момента ее наложения.

Пример 7.2-3. Требуется определить коэффициент теплопередачи трубопровода, если й(„=0,;1143 м; й(в = 0,1023 м, h={ м. Изменение вязкости v в зависимости от изменения температуры Т для нефти плотностью р2о=887 кг/м при ламинарном потоке показано на рис. 7.2-10; ?игр = 1,76 Вт/м-К; 7о<:=318,4 К; Ггр = 273 К; температурный коэффициент плотности аг=0,65 кг/м-К.

Предположим, что температура стенки трубы Гтр.в на 9,5 К ниже температуры нефти Тас (т. е. Ггрв = 308,9 К). Соответственно этому из уравнений (7.2-23) и (7.2-26) получим:

= 887 - 0,65 (308,9 - 293) = 876,6 кг/и»,

762,5+3,38-308,9

0,887

= 1918 Дж/кг-К,

2583 - 6340-0,887 + 5965-0,8872 = 7,442-10-" К-1,

0,134 6,3110-5-308,9

0,887 = 0,129 Вт/м-К.

10 го 30 ifO 50 W 70 80 Рис. 7.2-10. Зависимость вязкости от

температуры

Согласно графику, приведенному на рис. 7.2-10, вязкость нефти при 308,9 К (К=35,9°С) составляет 1,423-10-4 м/с.

Из уравнения (7.2-21)

0,10233-1918-876,6-9,81.7,442- 10-(318,4-308,9) = 1,423-10--0,129

= 6,798-10».

Так как 6,798-10" >5.10, значение параметра Nu получим из уравнения (7.2-22); Nu = 0,184 (6,798-10)0,за = 28,26.

По уравнению (7.2-18)

0,129-28,26

«1 =

Из уравнения (7.2-30)

а, =

0,1023

2-1,76

= 35,66 Вт/м2-К.

j-j-= 8,67 Вт/м2-К.

0,1143 Шд-щз Коэффициент теплопередачи, согласно уравнению (7.2-17),

/( =-j---j--= 2,448 Вт/м-К.

35,66-0,1023+ 8,67x1143

В то же время по уравнению (7.2-32) получим: 0,1023я 35,66 (318,4 - 308,9) =-318,4 -273-= 2,400 Вт/м-К

10-546

в порядке дальнейшего приближения примем Гтрв = 308,7 К. В этом случае по уравнению (7.2-17) получим /(=2,449 Вт/м-К, а по уравнению (7.2-32) /( = 2,450. Для дальнейших расчетов считаем приемлемым /(=2,45 Вт/м К.

7.2.4. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ НАПОРА ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ПОТОКЕ НЬЮТОНОВСКОЙ НЕФТИ

а) Теория Черникина

Уравнение (7.1-2) применимо только для бесконечно малого отрезка трубопровода dlj когда температура потока нефти в трубопроводе может рассматриваться постоянной, а, следовательно, л и и неизменными:

С помощью уравнения (1.1-10) можно определить I для ламинарного потока:

Х=а(Х=а(\ (7.2-36)

где а и b-постоянные, значение которых в случае ламинарного потока зависит только от характера потока.

Подставляя это выражение для X, а также зависимость zj= 2y4 в уравнение (7.2-35), получим

гя*-* -постоянный коэффициент.

Зависимость вязкости от температуры для ньютоновской нефти может быть описана с помощью формулы Филонова

v=V(,e-« (7.2-38)

Здесь Vo - вязкость при 0°С;

In vi/vii

Ti - Ти

vi и vii--экспериментальным путем найденные значения вязкости при температурах Ti и Гц. Отметим, что vo может рассматриваться как фиктивное значение вязкости, полученное в результате экстраполяции и не имеющее физического смысла, если при рассматриваемых температурах нефть неньютоновская.

На расстоянии / от начала трубопровода температура потока нефти описывается уравнением 7.2-15 как

ос ~-гр ~ (ос 1 - гр)