Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Топ:
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2017-05-13 | 1088 |
5.00
из
|
Заказать работу |
Содержание книги
Поиск на нашем сайте
|
|
При вводе в поток нефти разбавителя изменяется вязкость перекачиваемой нефти, как уже указывалось выше, изменяется крутизна характеристик трубопровода и насосов (центробежных): с возрастанием вязкости она увеличивается, а с понижением — уменьшается. В связи с этим производительность нефтепровода, определяемая точкой пересечения характеристик трубопровода и насосных станций (рабочей точкой).
Рис. 1. Изменение характеристик трубопровода и насосных станций при изменении вязкости. Сплошные линии — без разбавителя, пунктирные — с разбавителем.
В настоящее время при транспорте аномальных нефтей используется два вида присадок: ламинизаторы потока и регуляторы процесса кристаллизации парафина в нефти. Второй вид присадок используется только в случае высокозастывающих и, как правило, высокопарафинистых нефтей. В этом случае присадки адсорбируясь на поверхности кристаллов парафина снижают эффективную вязкость нефти и улучшают другие реологические характеристики. В качестве присадок ламинизирующих поток используются высокомолекулярные соединения с длинными цепочками. В потоке молекулы, вытягиваясь вдоль потока, гасят пульсирующую составляющую скорости и тем снижают гидравлическое сопротивление движению нефти. Этот вид присадок имеет перспективу использования при транспорте даже маловязких нефтей и нефтепродуктов, так как позволяет на 40% снизить потери напора на трение. Присадки добавляются в количествах не превышающих 0,2% по отношению к транспортируемой нефти.
74. Перекачка предварительно подогретых нефтей и нефтепродуктов
Рассмотрим движение вязкой парафинистой нефти по трубопроводу при неизотермическом установившемся режиме. Полагаем, что, если парафин кристаллизируется, то он уносится потоком, не оседая на стенках трубы.
|
В общем случае уравнение теплового баланса для элемента трубопровода длиной dx.отстоявшего на расстоянии x, будет
. (1)
Первое слагаемое-это потери в окружающую среду с элемента трубопровода длиной dx (k - коэффициент теплопередачи; D - внутренний диаметр трубопровода; Т - температура нефти в трубопроводе на расстоянии X от начала; Т0 - температура окружающей среды (грунта), постоянная, осредненная по длине).
Второе слагаемое представляет собой теплоту трения в рассматриваемом сечения (Q - объемный расход нефти ρ - плотность нефти, i - гидравлический уклон). Так как теплота трения частично компенсирует теплопотери, то перед вторым слагаемым поставлен знак минус.
Третье слагаемое - это тепло, выделяющееся при кристаллизации парафина (ε - массовое содержание парафина в нефти (в долях); χ - теплота кристаллизации; Тнп и Ткп - соответственно температура начала и конца выпадения парафина). Тепло кристаллизации также частично компенсирует теплопотери в окружающую среду. Но, имея ввиду, что dT отрицательное (температура по длине падает), то знак перед третьим слагаемым будет плюс (минус на минус дает плюс).
В правой части уравнения теплового баланса записано изменение теплосодержания (Ср - теплоемкость нефти). Так как градиент отрицательный, то принят знак минус.
Приняв среднее значение гидравлического уклона, разделяя переменные, интегрируя и имея в виду, что при X = 0, Т=Тн, получим
, (2)
или
, (3)
где ; ; .
Если парафин отсутствует, то положив ε=0, из (2) и (3) получим формулу Лейбензона. Если к тому же нефть маловязкая, то можно пренебречь теплотой трения (b= 0) и из (2) и (3) получим формулу Шухова. Для маловязкой, но парафинистой нефти в формуле (3) следует положить b=0.
Характер изменения температуры по длине трубопровода для различных нефтей показан на рис.1. Видим, что самые высокие темпы снижения температуры присущи формуле Шухова. Тепло трения и теплота кристаллизации снижают интенсивность охлаждения жидкости в трубопроводе.
|
Расчет теплового режима магистрального трубопровода является трудоемким, так как в общем случае могут быть участки, где парафин не выпадает (Тн>Тнп и Т>Ткп) и где он выпадает (Тнп≥Т≥Ткп). В области высоких температур можно не учитывать теплоту трения, а при низких температурах она составляет значимую долю в тепловом балансе. Кроме этого, в трубопроводе могут быть два режима течения: на начальном участке, где температуры высокие, возможен турбулентный режим течения, а на оставшейся длине - ламинарный. Трудность расчета заключается в согласовании условий на границах различных участков. Для упрощения изложения будем рассматривать случай наиболее интенсивного охлаждения, т.е. температура по длине трубопровода выражается формулой Шухова, которая получается из (7.8) при b=0, ε=0;
, (4)
Рис. 1. Изменение температуры нефти по длине трубопровода:
1 – по формуле Шухова, С*p=Ср, b=0; 2 – по формуле Лейбензона, ε=0;
3 – по формуле (7.9), С*p>Ср,ε≠0, b≠0; 4 – по формуле (7.9), С*p>Ср,ε≠0, b=0
Рис. 2. Течение нефти в трубопроводе при двух режимах
Применяя ее к турбулентному участку, надо положить К=Кт: (см. рис. 2). В конце турбулентного участка температура
, (5)
где ; 0 ≤ X ≤ L; Tн ≥ T ≥ Tкр (см. рис. 7.2)
В конце трубопроводного участка температура
, (6)
или
.
По аналогии для ламинарного участка можно записать (при К = Кл)
, (7)
где ; LТ ≤ x ≤ L; Tкр ≥ T ≥ Tк
В конце ламинарного участка температура
, (8)
или
.
На основании (6) и (8), исключая LТ, можно получить соотношение, связывающее все граничные температуры в трубопроводе с двумя режимами течения:
Критическую температуру Ткр, соответствующую переходу турбулентного режима в ламинарный (и наоборот), определяют следующим образом. Исходя из критического значения параметра Re≈2000, находим соответствующий ему коэффициент кинематической вязкости
. (9)
Затем по вискограмме для данной нефти находим Ткр. Ее можно найти и аналитически. Например, подставив в формулу (1) νкр и Ткр и решая совместно с (9), найдем
. (10)
Используя другие аналитические зависимости для вязкости, можно найти соответствующие им формулы для Ткр.
|
Коэффициент теплопередачи для трубопроводов зависит от внутреннего α1 и внешнего α2 коэффициентов тсплоотдатчи, а также от термического сопротивления стенки трубы, изоляции, отложений и т.п.
, (11)
где D - внутренний диаметр трубопровода; n - число слоев, учитываемых в термическом сопротивлении при расчете; λi коэффициенты теплопроводности слоев (отложений, стали трубы, изоляции и т.п.); Di, Dнi - соответственно внутренний и наружный диаметры каждого слоя; Dн - наружный диаметр трубопровода (диаметр поверхности, соприкасающейся с грунтом).
Для определения α1 при вынужденном движении жидкости имеются различные экспериментальные зависимости.
Теплофизические характеристики в приведенных зависимостях определяются при средних температурах потока и стенки трубы (индекс «СТ»), а за определяющий размер принят внутренний диаметр трубы. Теплофизические характеристики рассчитываются по формулам Крего.
В переходной области внутренний коэффициент теплоотдачи α1, можно определять приближенно интерполяцией.
Для внешнего коэффициента теплоотдачи α2 подземного трубопровода используют формулу Форхгеймера-Власова
, (12)
где λГ - коэффициент теплопроводности грунта; Н - глубина заложения трубопровода в грунт (до оси). При 2Н/Дн > 2 (с погрешностью до 1 %)
. (13)
При малых заглублениях (H/Dн<3-4) пользуются формулой Аронса-Кутателадзе
, (14)
|
|
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!