ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 198
Скачиваний: 10
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторожденийСбор и подготовка скважинной продукцииРасчетно-графическая работа №1:«Неизотермическое течение однородной жидкости»18 Вариант Выполнил: ст. группы НД – 19 – 1 / Ракецкий М.А. /(должность) (подпись) (Ф.И.О)Проверил: доцент / Моренов В.А. /(должность) (подпись) (Ф.И.О)Задание:По трубопроводу перекачивается вязкая нефть с подогревом. Трубопровод имеет длину L км, наружный диаметр Dн мм, толщину стенки δ мм. Объем перекачиваемой нефти G м3/ч с начальной температурой ºС. Величина конечной температуры ºС. Трубопровод проложен над землей с температурой окружающей среды t0 ºС. Кинематическая вязкость при 10 ºС ν0 м2/ч. Коэффициент крутизны вискограммы u 1/ºС, плотность нефти ρ кг/м3 . Коэффициент объемного расширения нефти β 1/ºС, удельная теплоемкость нефти Ср Дж/(кг·ºС), теплопроводность воздуха λв Вт/(м·ºС), теплопроводность стали λст Вт/(м·ºС), теплопроводность изоляции (стекловаты) λиз Вт/(м·ºС), коэффициент теплопроводности от стенки к воздуху α2 Вт/(м·ºС), а средняя температура стенки трубопровода tст ºС. Требуется определить работу трубопровода при заданных условиях (см. табл. 1).Таблица 1 ‑ Исходные данные
Решение:Определяем критическую температуру с учетом :Так как - по всему участку трубопровода наблюдается турбулентный режим течения жидкости.Температура потока:Рассчитаем вязкость:Плотность при 20 определяем по следующей формуле (коэффициент температурной поправки находим по рисунку 1):Рисунок 1 – Температурная поправка к плотности нефтепродуктовДля определения плотности нефти пользуются формулой Д.И. Менделеева:Сначала вычисляем коэффициент теплопроводности нефтей – по формуле формуле Крего-Смита:Для более точных расчетов массовую теплоемкость нефтей определяют по формуле:
Рассчитаем критерий Рейнольдса:Рассчитаем критерий Прандтля:Критерий Нуссельта для :Внутренний коэффициент теплоотдачи :Температура стенки по уравнению теплового баланса:Температура стенки по уравнению теплового баланса отличается от заданной температуры на 4,98 . Вследствие значительной разницы выполним перерасчет всех параметров с новой температурой стенки и занесем данные в таблицу 2.Таблица 2 ‑ Параметры и их значения при
Полный коэффициент теплоотдачи для турбулентного участка:Проверим температуру в конце трубопровода без изоляции:Нужной температуры в конце трубопровода без изоляции не достичь.Определим диаметр изоляции, необходимый для нормального функционирования трубопровода:Полный коэффициент теплоотдачи для турбулентного участка:Проверим температуру в конце трубопровода с изоляцией:При эксплуатации трубопровода с изоляцией достигается необходимая температура на конце трубопровода.Ответ:
Санкт-Петербург
2023
| Длина L, км | Наружный диаметр  , мм | Толщина стенки  , мм | Расход G, м3/ч | Плотность при 10  , кг/м3 |
| 11,8 | 402 | 9 | 318 | 908 |
| Начальная температура  ,  | Конечная температура  , | Температура стенки  , | Температура окружающей среды  , | Кинетическая вязкость при 10  , м2/ч |
| 78 | 43 | 48 | -22 | 28 |
| Показатель крутизны вискограммы u, 1/ | Коэффициент объемного расширения нефти b | Теплопроводность изоляции  ,  | Теплопроводность стали  , | Коэффициент теплоотдачи,  |
| 0,18 | 0,000674 | 0,18 | 58 | 12,8 |
Решение:Определяем критическую температуру с учетом :Так как - по всему участку трубопровода наблюдается турбулентный режим течения жидкости.Температура потока:Рассчитаем вязкость:Плотность при 20 определяем по следующей формуле (коэффициент температурной поправки находим по рисунку 1):Рисунок 1 – Температурная поправка к плотности нефтепродуктовДля определения плотности нефти пользуются формулой Д.И. Менделеева:Сначала вычисляем коэффициент теплопроводности нефтей – по формуле формуле Крего-Смита:Для более точных расчетов массовую теплоемкость нефтей определяют по формуле:
Рассчитаем критерий Рейнольдса:Рассчитаем критерий Прандтля:Критерий Нуссельта для :Внутренний коэффициент теплоотдачи :Температура стенки по уравнению теплового баланса:Температура стенки по уравнению теплового баланса отличается от заданной температуры на 4,98 . Вследствие значительной разницы выполним перерасчет всех параметров с новой температурой стенки и занесем данные в таблицу 2.Таблица 2 ‑ Параметры и их значения при
| Параметр | Значение параметра | Параметр | Значение параметра |
 |  |  |   |
 |   |  |   |
 |   |  |  |
 |  |  |  |
 |   |  |  |
 |  |  |  |
 |  |  |  |
 |  |  |   |
 |  |  |  |
Полный коэффициент теплоотдачи для турбулентного участка:Проверим температуру в конце трубопровода без изоляции:Нужной температуры в конце трубопровода без изоляции не достичь.Определим диаметр изоляции, необходимый для нормального функционирования трубопровода:Полный коэффициент теплоотдачи для турбулентного участка:Проверим температуру в конце трубопровода с изоляцией:При эксплуатации трубопровода с изоляцией достигается необходимая температура на конце трубопровода.Ответ:
-
Критическая температура -
. -
Вязкость при температуре потока
и стенки 
Критерий Рейнольдса - 
; критерий Прандтля - 
; критерий Нуссельта – 
. -
Внутренний коэффициент теплоотдачи
. -
Температура стенки по уравнению теплового баланса отличается от заданной температуры на 4,98 . Вследствие значительной разницы выполнили перерасчет всех параметров с новой температурой стенки 
-
Полный коэффициент теплоотдачи для турбулентного участка трубопровода, покрытого изоляцией -
-
В трубопроводе наблюдается только турбулентный режим течения жидкости. -
Минимальный диаметр изоляции для обеспечения необходимой температуры в конце трубопровода -
.
Санкт-Петербург
2023