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

Данные, приведенные в разделе 1.1, позволяют определить плотность нефти и коэффициент трения, соответствующие температурам Tqc (или Г„) в ключевых точках отрезков трубопровода как при ламинарном, так и при турбулентном потоках. При помощи планиметра можно определить средние значения р и X для обеих зон течений. Подставив зависимость

В уравнение (1.1-1), получим потери напора на трение:

р 8XqU

(7.2-44)

Подставив значения X и р в формулу (7.2-44), получим Ртр. г и Ртр. l соответственно для турбулентной и ламинарной зон. Полная потеря напора составит

P = Prp.T+P.,.L- (7.2-45)

Пример 7.2-4. Требуется определить потери на трение в неизолированном горизонтальном трубопроводе, заглубленном в землю, если в=102,3 мм; н= 114,3 мм; Л7в = 4-10-; / = 9000 м; 7ос. = 74°С; Ггр=0С; h=l м; Хгр = 1,76 Вт/м-К; Р2о =

Рис. 7.2-12. График для определення Re, р и Г в узловых точках

=887 кг/м; 9 = 50 м/ч; а7=0,65 кг/м-К, а вязкость нефти изменяется в зависимости

от температуры так, как показано на рис. 7.2-10.

Пусть АГо<1=4°С, тогда средняя температура Tad на первом участке трубопровода составит 74-4/2 = 72 °С. Найдем число Рейнольдса Re при этой температуре. Если это число превысит 2000, тогда течение имеет турбулентный характер. В таком случае с прибл.ижеяием, достаточным для наших целей, Т„ i=Toc 2=72 °С. Для этой температуры с помощью уравнения (7.2-23) найдем г, а по уравнению (7.2-16) длину

трубопровода h, на которой температура нефти изменится от начальной 74 °С до 70 °С; значение К находится по уравнению (7.2-17), исходя из предположения, что l/di=0. Таким путем расчет продолжается до того момента, пока Re достигнет критического значения, равного 2000.

В зоне ламинарного течения этот порядок расчета изменяется следующим образом: задаваясь начальной температурой Тос.п, определяют длину участка трубопровода /„, на которой температура снижается на 4 °С. В этом случае температура Тос.п= = 4/2. К этому значению условно приравнивается средняя температура стенки трубы. Тогда Кп рассчитывается в порядке, указанном в примере 7.2-3, а U с учетом Кп определяется по уравнению (7.2-15). Таким же путем определяют ближайшие значения величин Гос, Гтр.в и / до тех пор, пока 2/ достигает 9000 м или превысит его (9000 м-полная длина трубопровода).

С помощью графика, показанного на рис. 7.2-11, для каждой пары Гос и Гтр.в, подсчитанной на участке ламинарного течения, определяется Гн

На рис. 7.2-12 приведен график зависимости температур Гос, Гтр.в и Г„ от расстояния от начала трубопровода, а также плотности нефти р от температур Гос и Г„. Среднее значение плотности находится с помощью планиметра; в данном случае рг = 861,1 кг/м на отрезке турбулентного течения и pi.=879,4 кг/м на отрезке ламинарного течения. Значения чисел Рейнольдса Re и X в ооновных трубопроводах даны на графиках рис 7.2-12. Средние величины к определяются как Я,г=0,0432 для турбулентного и как Xl = 0,0654 для ламинарного потоков.

Потери напора на трение на отрезке с турбулентным течением

Ятр.г= 1,95.10в Па, л на отрезке с ламинарным течением

/tp.l = 4,46-10» Па.

Тогда полные потери на трение составляют

Ртр = 6,4Ы0» Па.

Все другие промежуточные, но относящиеся к расчету величины (полученные а результате расчета) приведены в табл. 7.2-2.

7.2.5. ТЕМПЕРАТУРА НЕФТИ ПРИ НЕУСТАНОВИВШЕМСЯ ТЕЧЕНИИ В ЗАГЛУБЛЕННОМ ТРУБОПРОВОДЕ

В предыдущих разделах мы предполагали, что тепловой поток вокруг заглубленного трубопровода постоянен и равномерен. Другими словами, это тот случай, когда оо трубопроводу транспортируется нефть, поступающая на входах с постоянными температурой и расходом. Физические параметры нефти в продолжении относительно длительного времени остаются постоянными, не изменяется также и температура грунта вокруг трубопровода.

Строго говоря, на практике такие условия не соблюдаются. Однако, если отклонения от установившегося состояния относительно невелики, методы расчетов, приведенные в разделе 7.2-2, остаются приемлемыми.

Во многих случаях, имеющих значительный практический интерес, отклонения от установившегося состояния могут быть настолько большими, что выведенные выше отношения становятся неприменимыми. Такого рода условия неустановившихся тепловых потоков возникают прежде всего в следующих случаях:

1) при пуске трубопровода, по которому транспортируется разогретая нефть (такая нефть, поступая в трубопровод, первоначально имеющий температуру грунта, постепенно нагревает окружающую среду);

2) перекачка нефти по трубопроводу остановлена, а затем снова возобновлена;

Таблица

3) изменяется количество нефти, перекачиваемой по трубопроводу;

4) изменяются качество, а следовательно, и тепловые свойства нефти, перекачиваемой по трубопроводу.

Для рещения этих проблем следует знать зависимости, описывающие процессы нагрева и охлаждения нефти. Таким путем можно найти методы расчета увеличения пускового давления и вариации изменения давления во времени.

Многие модели и методы расчета были разработаны для описания неустановивщегося процесса теплопередачи, параметров потока жидкости и других частных вопросов, входящих в выщеперечисленные общие проблемы.

В целях уменьщения сложностей, вызываемых большим числом участвующих-переменцых, разными авторами вводились различные упрощающие допущения, в результате чего отдельные из разработанных модели и методы могут существецно отличаться друг от друга.

Недавно были опубликованы результаты первых попыток решений проблемы, Но такие теоретические разработки, которые могли бы успешно применяться на практике, к настоящему времени еще не завершены.

Из публикаций по этой проблеме, прежде всего следует назвать монографию .Т-угунова (1968), в которой обобщены данные и материалы 39 работ, :выполненных автором и его сотрудниками. Интересные обоб-щqиияL были додожеии также иа-крнференции по вопросу «Парафини-стые нефти в трубопроводном транспорте» (Лондон, ноябрь 1970).