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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

X = 0,1 1,4- +100 , (1.84)

D6 Re J

где h - эквивалентная шероховатость труб, принимаемая в пределах 0,02-0,04 мм.

Определить заранее границу перехода от ламинарного к турбулентному режиму сложно, поэтому рекомендуют использовать при движении вязкопластичных флюидов в трубах формулу для определения критической скорости потока

Однако удовлетворительную сходимость уравнение (1.84) имеет только для флюидов с выраженными вязкопластичными свойствами. Поэтому целесообразно не обозначать четкую границу смены режима движения, а условиться о существовании переходной зоны. Это предположение вполне корректно, так как резкой смены характера движения не происходит, а наблюдается постепенное развитие вихрей. Различают начальную турбулиза-цию потока и развитую турбулентность. При развитой турбулентности увеличение скорости потока почти не приводит к интенсификации вихревого движения и коэффициент гидравлического сопротивления X остается приблизительно постоянным. С момента возникновения вихрей до развитой турбулизации наблюдается переходная зона.

Переходная зона наблюдается в пределах изменения числа Рейнольдса 1370 < Re < 4270. Параметр X для переходной зоны определяют по формуле

. . + Re- (3470 1370) (. . ) (.85)

X = X л +--(X т -X л), (1.85)

где Хл - параметр сопротивления для ламинарного движения, Хл = 64 : Re при Re = 34701370; Хт - коэффициент сопротивления для турбулентного движения определяется по формуле Ни-курадзе

X т = 0,0032 + :021 (1.86)

(Re принимается в пределах 1370-4270).

В зоне турбулентного режима Хт может быть определен по формуле Блазиуса

X т = 0,3164/4Re. (1.87)

Приведен13ая формула дает хорошую сходимость при значениях Re > 103104 для гладких круглых труб.

Для интенсивного турбулентного потока для определения рекомендуется формула Никурадзе;

2lg(R/X) - 0,8. (1.88)

Зависимость (1.86) имеет наилучшую сходимость при Re = = 31033106.

Для шероховатых труб Колбук - Уайт предложили следующую формулу

1 -2lg

2,51

фXTT 1 Rn/X 3,71В,

(1.89)

Перфорированный каркас фильтра обычно представлен просверленной трубой со скважностью до 30 %. В процессе сверления во внутренней поверхности трубы образуются заусенцы, которые отличаются от обычной шероховатости. С целью проверки этого положения автором были проведены исследования по определению типовых значений X, для перфорированных каркасов. Исследования проводились на специальном стенде, который включал перфорированный каркас, оборудованный по длине несколькими пьезометрами. К торцам каркаса подводилась нагнетательная и сливная магистрали.

Нагнетательная магистраль соединялась с напорным резервуаром со стабильным уровнем, что обеспечивало постоянный напор в системе независимо от расхода. Для формирования равномерного движения перед фильтром был установлен начальный участок, представляющий собой глухую часть длиной 1500 мм. За фильтром в сливной магистрали устанавливалась глухая часть длиной 1200 мм. Расход определялся по изменению уровня в мерном баке в единицу времени. Исследования проводились для различных режимов движения потока (табл. 1.8).

Интервал значений X, изменяется в пределах 0,85 (ламинарный режим) - 0,11 (турбулентный режим). Для обычных труб коэффициент сопротивления уменьшается от 0,055 до 0,01 при интенсификации расхода. Таким образом, было установлено, что параметр гидравлического сопротивления X, для фильтровых труб в 11-14 раз превышает аналогичные значения для обычных труб. В этой связи и потери напора фильтров при постоянном расходе на порядок превышают расчетные по формуле Дарси -Вейсбаха с учетом значений X, для обычных труб. Особенность

Таблица 1.8

Коэффициент гидравлического трения фильтров

Число Рейнольдса Re

<2300 (ламинарный поток)

2300-4000 (переходная зона)

4000-10 000 (турбулентный поток)

10 000-20 000 (развитой турбулентный поток) >20 000

движения потока в фильтре - переменный расход по его длине, увеличивающийся от нижних к верхним отверстиям. Определим потерю напора в фильтре с учетом изменяющейся по длине продуктивного интервала скорости притока, подчиняющейся закону гиперболических синусов.

Выражая в уравнении Дарси - Вейсбаха скорость через расход и площадь поперечного сечения потока, получаем

J6 =X

g2(z),

(1.90)

g2(z) - функция распределения расхода по длине фильтра

g 2(z) =

Принимая гиперсинусоидальный закон распределения скоростей, получаем

g2(z)=

=Q0 а

msh а

а z m

(1.91)

Подставляя уравнение (1.91) в равенство (1.90), определяем потери напора внутри фильтровых труб на высоте z от начального отчета

J6(z)=X

Р Q0а 4n2г65 sh а

(1.92)

Интегрируя выражение (1.92) с учетом гиперсинусоидального изменения расхода по длине фильтра от 0 до m, получаем

J6 =X

pQ02

4п2г65 sh а

Га2 + lch22аа ch4а

4 4 8 32

(1.93)