Файл: Неизотермическое течение однородной жидкости.docx

Скачать файл (0,11Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.11.2023

Просмотров: 46

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

Сбор и подготовка скважинной продукции

Расчетно-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 D_н 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 С_р Дж/(кг·ºС), теплопроводность воздуха λ_в Вт/(м·ºС), теплопроводность стали λ_ст Вт/(м·ºС), теплопроводность изоляции (стекловаты) λ_из Вт/(м·ºС), коэффициент теплопроводности от стенки к воздуху α₂ Вт/(м·ºС), а средняя температура стенки трубопровода t_ст ºС. Требуется определить работу трубопровода при заданных условиях (см. табл. 1).

Таблица 1 ‑ Исходные данные

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 нефтепродуктов

Для 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 - .