ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 242
Скачиваний: 8
| 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 | ||||||||
| Расчётно-графическая работа № 1 | ||||||||
| По дисциплине: | Сбор и подготовка скважинной продукции | | ||||||
| | | | ||||||
| «Неизотермическое течение однородной жидкости» | ||||||||
| Вариант 17 | ||||||||
| Выполнил: | студент гр. | НД-19-3 | | | | /Романов Р.С./ | ||
| | | (шифр группы) | | (подпись) | | (Ф.И.О.) | ||
| | | | | | | | ||
| Проверил: | | доцент | | | | /Моренов В.А./ | ||
| | | (должность) | | (подпись) | | (Ф.И.О.) | ||
Санкт-Петербург2023ЗАДАНИЕ: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 °С. Величина конечной температуры °С. Трубопровод проложен над землей с температурой окружающей среды °С. Кинематическая вязкость при 10 °C м2/ч. Коэффициент крутизны вискограммы u 1/°С, плотность нефти ρ кг/м3. Коэффициент объемного расширения нефти β 1/°C, удельная теплоемкость нефти Сp Дж/(кг∙°C), теплопроводность воздуха Вт/(м∙°C), теплопроводность стали Вт/(м∙°С), теплопроводность изоляции (стекловаты) Вт/(м∙°C), коэффициент теплопроводности от стенки к воздуху Вт/(м∙°C), а средняя температура стенки трубопровода °С. Требуется определить работу трубопровода при заданных условиях (таблица 1).Таблица 1 – Исходные данные
| Длина трубопровода, км | 11,7 |
| Наружный диаметр, мм | 377 |
| Толщина стенки трубы, мм | 9 |
| Расход нефти, м3/ч | 317 |
| Плотность нефти при 10 ºС, кг/м3 | 907 |
| Начальная температура нефти, ºС | 77 |
| Конечная температура нефти, ºС | 42 |
| Средняя температура стенки трубопровода, ºС | 47 |
| Температура окружающей среды, ºС | -21 |
| Кинематическая вязкость нефти при 10 ºС, м2/ч | 27 |
| Коэффициент крутизны вискограммы, 1/ºС | 0,17 |
| Коэффициент объемного расширения нефти 1/°C | 0,000673 |
| Теплопроводность воздуха, Вт/(м·ºС) | 0,117 |
| Теплопроводность стали, Вт/(м·ºС) | 57 |
| Теплопроводность изоляции, Вт/(м·ºС) | 0,17 |
| Коэффициент теплоотдачи от стенки трубопровода к воздуху α2, Вт/(м2·ºС) | 12,7 |
РЕШЕНИЕОпределим критическую температуру, принимая Re = 2000:где – температура, выбираемая в рабочем интервале температур, ºС; – показатель крутизны вискограммы, 1/ºС; – внутренний диаметр трубопровода, м; – вязкость при произвольной известной температуре, м2/ч; – критическое число Рейнольдса; – объемный расход жидкости, м3/ч. ºСТак как , то в трубопроводе турбулентный режим течения.Определим вязкость, параметры Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа и Нуссельта при средних температурах потока и стенки с учетом турбулентности режима течения жидкости.Для турбулентного режима средняя температура потока равна: ºСЗависимость вязкости нефти от температуры определяют по формуле Филонова:где – текущая температура, ºС.Вязкость при температуре потока:Критерий Рейнольдса, характеризующий отношение сил инерции и трения в потоке:Определим плотность, массовую теплоемкость и коэффициент теплопроводности нефти при температуре потока. Для этого рассчитаем плотность нефти при 20 ºС пользуясь формулой Д.И. Менделеева:где
– плотность нефти при известной температуре, кг/м3; 
– плотность нефти при 20 ºС, кг/м3; 
– коэффициент объемного расширения нефти, 1/°C.
Тогда зная значения плотности при 10 ºС:
Значения плотности для температуры потока:
Массовую теплоемкость определяют по формуле:
Тогда для потока:
Коэффициент теплопроводности нефти по формуле Крего-Смита:
где 
– плотность нефти при 15 ºС, т/м3:
Тогда: 
Критерий Прандтля, характеризующий отношение вязкостных и температуропроводных свойств теплоносителя:
Определим вязкость, плотность, массовую теплоемкость, коэффициент теплопроводности нефти и критерий Прандтля при температуре стенки.
Критерий Грасгофа, характеризующий соотношение сил трения, инерции и подъемной силы, обусловленной различием плотностей в отдельных точках неизотермического потока:
где 
– кинематическая вязкость, м2/с.
Определим внутренний коэффициент теплоотдачи ????
1,используякритерийНуссельта:Критерий Нуссельта характеризует интенсивность перехода теплоты на границе «поток-стенка» и определяется в зависимости от числа Рейнольдса. Для :Для :Поскольку , то:ТогдаОпределим температуру стенки из уравнения теплового баланса:где – температура окружающейсреды,ºС; – коэффициенттеплоотдачиотстенки трубопроводаквоздухуα2, Вт/(м2·ºС). (ºС)Рассчитаем полный коэффициент теплоотдачи:где – теплопроводностьстали, Вт/(м·ºС).Тогда длина турбулентного участка равна:где – удельная теплоемкость нефти, (Для получения конечной температуры нефти в нефтепроводе 42 необходимо рассчитать толщину изоляции.Для определения необходимого диаметра изоляции рассчитаем приведенный параметр Шухова: