Проверим возможность такого решения.

Для этого, прежде всего, определим – сможет ли жидкость дойти до ЦПСот месторождения «А» без дополнительных ДНСи без дополнительного путевого подогрева.

Введём ряд дополнительных исходных данных:

- так как современные  УПСВ оставляют после себя порядка 1 % об. воды, то будем считать, что по неизотермическому трубопроводу от месторождения «А» до ЦПСдвижется только нефть;

- рабочее давление, развиваемое насосами на первой ДНС, примем максимально возможным, не забывая, что оно должно быть в 1,5 раза ниже предельного (60 атм.по условию). Таким образом, начальное давление в трубопроводе 40 атм.;

- рабочую температуру, с которой нефть поступает в трубопровод, примем максимально высокой, с небольщим запасом, чтобы гарантированно избежать испарения легких фракций при транспорте продукции (105 ⁰С по условию). Таким образом, начальная температура в трубопроводе 100 ⁰С;

- влиянием добавки депрессатора принебрегем, для создания 20 – 25 % запаса «прочности», что позволит гарантированно доставить продукцию на ЦПС.

 

Воспользуемся методикой Черникина [ ].

Для чего, прежде всего рассчитаем критическую температуру (  ) предварительно определив внутренний диаметр трубопровода:

(1)

⁰C

где:

 

 -толщина стенки трубопровода (0,009 м по условию);

 - кинематическая вязкость нефти при температуре (25 м²/час = 0,0069 м²/с по условию;

 - коэффициент крутизны вискограммы (0,08 1/ ⁰С по условию);

 -объёмный расход нефти (300 м³/час = 0,083 м³/с по условию).

Так как:

то в трубопроводе два режима течения (турбулентный в начале и ламинарный в конце трубопровода),

где:

 - начальная температура нефти (100 ⁰С принята в дополнительных условиях);

 - конечная температура нефти (50 ⁰С по условию).

Расчет турбулентного участка

Определим среднюю температуру потока нефти на турбулентном участке:

 ⁰C

Зададимся средней температурой стенки на турбулентном участке.

Пусть:

⁰С

Определим кинематическую вязкость нефти при средней температуре потока и средней температуре стенки на турбулентном участке, для чего воспользуемся формулой Филонова:

  (2)

 м²/с 

 м²/с

Рассчитаем среднее значение критерия Рейнольдса при средней температуре потока на турбулентном участке, воспользовавшись уравнением (3):

Итак, режим на рассматриваемом участке действительно турбулентный.

Рассчитаем критерий Прандтля при средней температуре потока и средней температуре стенки на турбулентном участке трубопровода, воспользовавшись уравнением (4) :

  

 

где:

 - теплоёмкость нефти (2000 Дж/кг ^{. 0}С по условию);

 –плотность нефти (910 кг/м³ по условию);

 - теплопроводность нефти (0,105 Вт/м ^{. 0}С по условию).

Определим критерий Грасгрофа при средней температуре потока на турбулентном участке трубопровода, воспользовавшись уравнением (5) :

где:

 –коэффициент объёмного расширения нефти (0,000657 1/ ⁰С по условию)

Приступим к вычислению критерия Нусельта.

Так как:

то это будет – Nu₃

Но для нахождения Nu₃ предварительно необходимо определить Nu₂ и Nu₁, для чего воспользуемся формулами (6), (7) и (8) :

Рассчитаем средний коэффициент теплоотдачи от нефти к стенке трубопровода  на турбулентном участке, для чего воспользуемся формулой (9):

Вт/м^{2 . 0}С

Проверим правильность выбора температуры стенки на турбулентном участке трубопровода, для чего воспользуемся формулой (10):

(10)

 ⁰С

Погрешность по сравнению с принятой температурой стенки трубопровода на турбулентном участке (50 ⁰С) не превышает 3,8 %, что вполне допустимо при инженерных расчетах, точность которых, как известно, должна укладываться в диапазон ± 5 %.

Определим полный коэффициент теплопередачи на турбулентном участке трубопровода, для чего воспользуемся формулой (11), отказавшись в ней от всех текущих значений, ибо в условии задачи ничего не говорится о отложениях, загрязнениях и т.п.:

 Вт/м^{2 . 0}С

По формуле (12) определим длину турбулентного участка:

 м

Расчет ламинарного участка

Определим среднюю температуру потока нефти на ламинарном участке:

 ⁰C

Зададимся средней температурой стенки на ламинарном участке.

Пусть:

⁰С

Определим кинематическую вязкость нефти при средней температуре потока и средней температуре стенки на ламинарном участке, для чего воспользуемся формулой Филонова:

 

 м²/с 

 м²/с

Рассчитаем среднее значение критерия Рейнольдса при средней температуре потока на ламинарном участке, воспользовавшись уравнением :

Итак, режим на рассматриваемом участке действительно ламинарный.

Рассчитаем критерий Прандтля при средней температуре потока и средней температуре стенки на ламинарном участке трубопровода, воспользовавшись уравнением :

  

 

Определим критерий Грасгрофа при средней температуре потока на ламинарном участке трубопровода, воспользовавшись уравнением  :

Приступим к вычислению критерия Нусельта.

Так как:

то это будет – Nu₁

Для нахождения Nu₁ воспользуемся формулой:

Рассчитаем средний коэффициент теплоотдачи от нефти к стенке трубопровода  на ламинарном участке, для чего воспользуемся формулой :

Вт/м^{2 . 0}С

Проверим правильность выбора температуры стенки на ламинарном участке трубопровода, для чего воспользуемся формулой :

 ⁰С

Погрешность по сравнению с принятой температурой стенки трубопровода на ламинарном участке (30 ⁰С) не превышает 4,3 %, что вполне допустимо при инженерных расчетах, точность которых, как известно, должна укладываться в диапазон ± 5 %.

Определим полный коэффициент теплопередачи на ламинарном участке трубопровода, для чего воспользуемся формулой (11), отказавшись в ней от всех текущих значений, ибо в условии задачи ничего не говорится о отложениях, загрязнениях и т.п.:

 Вт/м^{2 . 0}С

Определим длину ламинарного участка:

 м

Поскольку:

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 718; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!