Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ
Дано: СИ:
g= 10000 м3/сут. Qg= 0,116 м3/с Все остальные величины
Qs= 10 м3/сут. Qs= 0,000116 м3/с уже находятся в системе
Dв= 400 мм Dв =0,4м СИ.
d= 300 мкм d= 0,0003 м
ρs= 4 г/см3 ρs= 4000 кг/м3
l = 10 км l = 10000 м
Δz = 0
ξ =0
- ?
Исходной является зависимость (6.1):
Откуда:
Но:
Тогда:
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Основные вопросы
В каком случае смесь газа и пыли ведёт себя как псевдогаз ?
а) при малых концентрациях пыли;
б) при малых линейных скоростях смеси;
в) при малых размерах твёрдых частиц;
г) при равенстве линейных скоростей газа и пыли и равенстве их температур;
д) понятия псевдогаз не существует.
Что такое скачек уплотнения ?
а) это резкое возрастание давления в смеси и одновременное падение её скорости;
б) это резкое возрастание плотности смеси;
в) это резкое возрастание вязкости смеси;
г) это резкое возрастание числа Маха смеси;
д) это резкое возрастание числа Рейнольдса смеси.
Когда наблюдается сильный скачек уплотнения ?
а) когда число Маха меньше 1;
б) когда число Маха больше 1;
в) когда псевдо число Маха меньше 1;
г) когда псевдо число Маха больше 1;
д) когда псевдо число Маха становится равным истинному числу Маха.
|
|
|
Какое течение смеси газа и пыли называется расслоенным ?
а) это течение при котором пыль концентрируется в слоях;
б) это течение при котором пыль концентрируется в кольцах;
в) это течение при котором пыль концентрируется в слоях или кольцах;
г) это течение при котором пыль концентрируется в пробках;
д) такого течения не существует.
Какое течение смеси газа и пыли называется периодическим ?
а) это течение при котором концентрация пыли изменяется вдоль трубопровода;
б) это течение при котором концентрация пыли изменяется по радиусу трубопровода;
в) это течение при котором концентрация пыли изменяется по времени;
г) это течение при котором концентрация пыли изменяется по трубопроводу хаотично;
д) такого течения не существует.
Дополнительные вопросы
Какое течение смеси газа и пыли называется агрегативным?
а) это течение при котором пыль объединяется в агломераты;
б) это течение при котором пыль оседает;
в) это течение при котором в потоке образуются дискретные области высокой концентрации пыли;
г) это течение при котором в потоке образуются дискретные области пониженной концентрации пыли;
д) такого течения не существует.
|
|
|
Где концентрируются наиболее мелкие твёрдые частицы при расслоенном течении смеси ?
а) у стенки трубопровода;
б) у оси трубопровода;
в) нигде не концентрируются;
г) у местных сопротивлений;
д) на пониженных участках.
Какое явление называется флоктуацией ?
а) такого явления не существует;
б) это образование не уплотняющегося осадка агломератов твёрдых частиц;
в) это образование газовых областей абсолютно лишенных пыли;
г) это образование пробок твёрдых частиц, перекрывающих сечение трубопровода;
д) это образование дюн.
7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДОВ, ТРАНСПОРТИРУЮЩИХ ВОДО НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ[2]
На сегодняшний день установлено существование трёх способов течения водо – нефтяных смесей: послойное, однородное и с миграцией капель внутренней фазы к оси трубопровода.
Границы существования каждого способа определяются исключительно скоростью сдвига «s».
(7.1)
где:
Q– объёмный расход эмульсии;
R– внутренний радиус трубопровода.
Для эмульсий типа В/Н:
Послойное течение наблюдается при:
Однородное течение наблюдается при:
Течение с миграцией капель внутренней фазы к оси трубопровода наблюдается при:
|
|
|
Для эмульсий типа Н/В:
Послойное течение наблюдается при:
Однородное течение наблюдается при:
Течение с миграцией капель внутренней фазы к оси трубопровода наблюдается при:
В соответствии с концентрацией внутренней фазы изменяется и вязкость эмульсии.
При этом, для эмульсии типа В/Нувеличение концентрации дисперсной фазы от 0 до 40 % об. приводит к возрастанию вязкости в три раза, а для эмульсии Н/Вв 50 раз, хотя абсолютная величина вязкости эмульсии типа В/Нвсегда больше чем Н/В.
Для эмульсии типа В/Н рост вязкости с увеличением концентрации дисперсной фазы происходит только до величин φ ≈70 % об.; после чего происходит так называемая инверсия фаз, т.е. самопроизвольное превращение эмульсии типа В/Нв Н/В, для которой характерна намного меньшая вязкость, продолжающая уменьшаться при дальнейшем росте концентрации воды.
Для эмульсии типа Н/Втоже существует точка инверсии но она в зависимости от исходных свойств нефти и воды может наблюдаться в очень широком интервале концентраций дисперсной фазы.
После точки инверсии вязкость эмульсии сначала резко возрастает, а затем начинает понижаться.
Влияние всех остальных факторов на вязкость эмульсии, а, значит, и на осуществление гидравлических расчетов, несравнимо меньше.
|
|
|
Известно множество формул для расчета вязкости водо – нефтяных эмульсий: Эйнштейна, Фикенчера – Марка, Гатчека, Тейлора, Эйлера, томсона и др.
Но все они применимы только для небольших концентраций дисперсной фазы, например, формула Эйнштейна:
(7.2)
справедлива только при:
φ ≤ 15% об.
Поэтому, в основном, приходится пользоваться гораздо менее точными формулами, но охватывающими значительно больший диапазон концентраций дисперсной фазы, например, формуло й Броутона - Сквайрса:
(7.3)
где:
η– относительная вязкость эмульсии;
ки с –константы.
Формула применима для любого типа эмульсии при:
φ≤ 50 % об.
где:
φ– объёмная концентрация дисперсной фазы.
Можно так же воспользоваться формулой Монро:
(7.4)
Данная формула применима для любого типа эмульсии при:
φ≤ 70 % об.
Послойное течение.
Рассмотрим только простейший случай – течение эмульсии по горизонтальному трубопроводу.
Послойное течение характеризуется линейным изменением концентрации внутренней (дисперсной) фазы по вертикальному диаметру, в то время как по горизонтальным направлениям концентрация остаётся неизменной; причём, неоднородность распределения концентрации внутренней фазы увеличивается с возрастанием так называемого входного соотношения фаз:
(7.5)
Распределение концентрации внутренней фазы по высоте потока можно записать в виде:
(7.6)
где:
a– концентрация дисперсной фазы на оси трубопровода;
b– разница концентраций дисперсной фазы на оси трубопровода и стенке;
y– расстояние от стенки трубопровода по перпендикуляру.
Подставим выражение (7.6) в (7.3) и получим:
(7.7)
Перейти от этого выражения к точной зависимости скорости эмульсии от значения «у» до сих пор не удалось никому.
Поэтому приходится пользоваться лишь следующим примерным выражением:
(7.8)
где:
z –расстояние по вертикальной оси, проходящей через центр трубопровода;
х– расстояние по горизонтальной оси, проходящей по оси трубопровода.
Тогда, объёмный расход эмульсии (Q1) можно определить по формуле:
(7.9)
где:
и 
- функции Бесселя от мнимого аргумента;
- гипергеометрическая функция.
Объёмный расход дисперсной фазы (Q2) можно определить по формуле:
(7.10)
Обозначим:
(7.11)
(7.12)
Тогда:
(7.13)
(7.14)
Задержка дисперсной фазы в трубопроводе ( 
) может быть определена как:
(7.15)
Допустим, что давление падает по длине трубопровода линейно, т.е.:
Тогда перепад давления может быть определён по формуле:
(7.16)
Обозначим:
(7.17)
Тогда, окончательно будем иметь:
(7.18)
Значения функций 
, 
и 
даны в следующей таблице:
Таблица 7.1.
Значения функций , и
| Функции | k . b | |||||
| 0 | 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | |
 ,
| 0,0 0,5 2,0 | 0,2181 0,5065 2,2650 | 0,4654 0,5272 2,5150 | 0,7785 0,5628 2,7600 | 1,1959 0,6139 3,0300 | 1,7676 0,6884 3,2950 |
В предельном случае, когда k . b → 0,а → 2формула (7.18) принимает вид:
(7.19)
Для выполнения практических расчетов по формулам (7.18) и (7.19) необходимо уметь вычислять 
и параметр « 
».
Величину можно рассчитать по формуле (7.3), полагая, что
для эмульсии типа В/Н:
k ≈ 3,01
c ≈ - 0,115
для эмульсии типа Н/В:
k ≈ 6,715
c ≈-1,270
Параметр « » находят по следующему графику:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Зависимость параметра« » от и «s».
|
| Рис. 7.1 |
Однородное течение
При однородном течении дисперсная фаза равномерно распределена по сечению трубопровода и его длине, поэтому, гидравлические расчеты базируются на обычных формулах гидравлики при условии использования в них вязкости эмульсии.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 437; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!