Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Тепловой расчет горячего нефтепровода.




Цель теплового расчета при проектировании магистральных трубопроводов — определить распределение температуры по его длине и оценить тепловые потери. С учетом данных теплового расчета определяют пропускную способность трубопровода, шаг насосных (тепловых) станций, рассчитывают трубопровод на прочность и устойчивость, выбирают тип и толщину теплоизоляции. Рассмотрим порядок теплового расчета нефтепроводов при стационарных гидравлическом и тепловом режимах. Пусть в трубопровод через его начальное сечение поступает нефть, подогретая до температуры Тн. Тогда на некотором расстоянии х от начала трубопровода вследствие теплообмена с окружающей средой температура нефти понизится до Т (рис. 8.1). Для определения температуры в сечении х выделим элементарный участок длиной dx и рассмотрим его тепловой баланс. Согласно основным законам теплопередачи, количество теплоты, теряемой нефтью, заключенной в данном элементарном объеме 0,25 πD02dx, прямо пропорционально температурному перепаду ∆T = Т—Т0, поверхности теплообмена πD0dx и обратно пропорционально термическому сопротивлению окружающей среды. Следовательно, количество теплоты, получаемое окружающей средой с температурой Т0 от элементарного объема нефти составит Потеря нефтью части теплоты в окружающую среду: где G — массовый расход. Если пренебречь теплотой трения и не учитывать фазовые переходы, связанные с кристаллизацией парафина в нефти, то, согласно закону сохранения энергии, величины dql и dq2 должны быть равны между собой, т. е.

Разделяя переменные и интегрируя, получаем или (5) При значительной протяженности нефтепровода (теоретически при х →∞) согласно последней формулы температура нефти приблизится к температуре окружающей среды, равной температуре грунта на глубине заложения трубы в естественном тепловом состоянии в случае подземной прокладки и температуре воздуха при надземной прокладке.

При перекачке вязких нефтей в подогретом состоянии возможны случаи, когда на начальном участке трубопровода имеет место турбулентный режим, а на конечном из-за остывания нефти — ламинарный. Переход из одного режима в другой происходит при критическом числе Рейнольдса Reкр. Установлено, что для подогретых нефтей,Reкр = 1000 ÷2000, причем для высокопарафинистых нефтей ReKp ближе к нижнему значению, а для вязких нефтей с малым содержанием парафина ближе к верхнему пределу. Так как ReKp= 4Q/(πD0vкp), то vкp = 4Q/πD0Reкp. Величина vкp определяет критическую температуру Ткр, при которой происходит смена режима течения. Используя формулу Филонова—Рейнольдса, получаем Подставим значение Ткр из последней формулы в формулу Шухова и обозначим параметр Шухова при турбулентном режиме как Шут= Кт πD0L/(Qρc). Следовательно, на участке 0 ≤ х ≤ хкр режим течения нефти турбулентный, а при хкр ≤ х ≤ L — ламинарный. Температуру на обоих участках рассчитывают по формуле (5), в которой величину К определяют соответственно для условий ламинарного и турбулентного режимов течения. Зная длины участков с различными режимами течения жидкости, можно оценить потерю напора в трубопроводе суммированием потерь напора h == hт+ hл, где hт и hл — потери напора при турбулентном и ламинарном режимах. При учете выделения за счет трения тепловой баланс участка трубопровода запишется в виде где i — гидравлический уклон. Разделяя переменные, получим Сравнивая полученное выражение с формулой В. Г. Шухова, видим, что при учете теплоты трения прирост температуры нефти ∆ = b(l-ехр (-ах)). Максимальный прирост при х → ∞ ∆max = b. Для нефтепровода с разными значениями коэффициентов теплопередачи Ki на отдельных участках длиной li можно на основании (5) записать


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 311; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.006 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты