По участку нефтепровода протяженностью L, работающему в стационарном режиме, ведется перекачка
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
По участку нефтепровода протяженностью L, работающему в стационарном режиме, ведется перекачка высоковязкой нефти методом «точечного» подогрева. Трубопровод имеет слой антикоррозионной изоляции, а его ось находится на глубине H под поверхностью грунта.
Дополнительно известны:
расход перекачиваемой нефти Q;
физические свойства перекачиваемой нефти: плотность, удельная теплоемкость, кинематическая вязкость при 20 и 50 °C – ρ, CV, ν20 и ν50, соответственно;
диаметр трубопровода, толщина и коэффициент теплопроводности стенки трубопровода – D, δ и λст;
коэффициент теплопередачи от нефти к стенке трубопровода – α1;
толщина и коэффициент теплопроводности слоя изоляции – δиз и λиз;
средняя температура и коэффициент теплопроводности грунта – Tгр и λгр.
В ходе выполнения задания необходимо:
определить температуру начального подогрева нефти, обеспечивающую начальное значение кинематической вязкости не более 15 сСт;
рассчитать и построить графики изменения температуры нефти вдоль участка нефтепровода T = f1(x), изменения вязкости нефти вдоль участка нефтепровода ν = f2(x);
определить тепловую мощность подогревателей нефти W, обеспечивающих температуру начального подогрева нефти.
Исходные данные к расчету
Вариант L H Q ρ CV ν20 ν50 D δ λст
α1 δиз λиз Tгр
λгр
км м м3/ч кг/м3
Дж/(кг·°C) сСт
сСт
мм мм Вт/(м2·°C) Вт/(м2·°C) мм Вт/(м2·°C) °C Вт/(м2·°C)
1 100 1,5 2300 870 1900 65 10,8 1020 10 40 100 10 0,2 6 1,2
Нужно полное решение этой работы?
Решение
1.1 Определение температуры начального подогрева нефти T0
Для определения кинематической вязкости нефтей и нефтепродуктов в зависимости от температуры используется формула Рейнольдса-Филонова
νT=ν1e-k(T-T1)
k=lnν1ν2T2-T1
где k – коэффициент, 1/°C; ν1 и ν2 − вязкость жидкости при температурах T1 и T2 соответственно.
Применительно к имеющимся исходным данным формула Рейнольдса-Филонова будет выглядеть
νT=ν20e-k(T-20)=65e-0,0598(T-20)
k=lnν20ν5030=ln6510,830=0,0598
Температура начального подогрева нефти
T0=20-1klnνначν20=20-10,0598ln1565=44,51 °C
где νнач − начальное значение кинематической вязкости, νнач = 15 сСт.
1.2 Расчет и построение изменения температуры нефти вдоль участка нефтепровода T = f1(x)
Распределение температуры нефти (нефтепродукта) вдоль трубопровода в стационарном режиме перекачки определяется формулой В
. Г. Шухова
Tx=Tнар+T0-Tнар·exp-πKdρQCVx=
=6+44,51-6·exp-3,14·1,264·1870·0,639·1900x
где T0 − температура жидкости в начале трубопровода (температура начального подогрева); Tнар − температура окружающей среды (в нашем случае – это средняя температура грунта, Tнар = Tгр); ρ − плотность нефти; d − внутренний диаметр трубопровода, м; K − коэффициент теплопередачи от нефти, текущей в трубопроводе, к окружающей среде; CV − удельная теплоемкость нефти; Q − расход перекачиваемой нефти, м3/с.
d D 2=1020-2·10=1000 мм=1 м
Q=2300 м3/ч=0,639 м3/с
Значение коэффициента теплопередачи K от нефти к окружающей среде определяется из уравнения
1K·D=1α1·d+s=1n12λslnDs+1Ds+1α2·Dнар=
=1100·1+0,0488+11,395=0,776
K=10,776·1,02=1,264
для рассматриваемого случая
s=1n12λslnDs+1Ds=12λстlnDd+12λизlnDнарD=
=12·40ln1,021+12·0,2ln1,041,02=0,0488
Dнар D +2из=1020+2·10=1040 мм=1,04 м
где α1 – коэффициент теплопередачи от нефти к стенке трубопровода; λст – коэффициент теплопроводности стенки трубопровода; δиз и λиз – толщина и коэффициент теплопроводности слоя изоляции
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
