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-Петербург

2023

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 °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 С_p 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

---

РЕШЕНИЕ

Определим 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.

ºС

Так 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:

ºС

Зависимость 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, используя критерий Нуссельта:



Критерий Нуссельта характеризует интенсивность перехода теплоты на границе «поток-стенка» и определяется в зависимости от числа Рейнольдса.

Для :



Для :



Поскольку , то:



Тогда



Определим температуру стенки из уравнения теплового баланса:



где – температура окружающей среды, ºС; – коэффициент теплоотдачи от стенки трубопровода к воздуху α₂, Вт/(м²·ºС).

(ºС)

Рассчитаем полный коэффициент теплоотдачи:



где – теплопроводность стали, 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:

---

Смотрите также файлы

• Черепномозговые травмы выпылнил Смирнов Андрей ф313.pptx

• Н. М. Карамзин Карамзин выступал за модернизацию России и развитие ее экономики. Он придавал большое значение развитию промышленности и торговли, особенно в контексте обогащения нации. В своих произведениях он крити.docx

• Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области Электростальский колледж.docx

• 2 практический раздел 1 Характеристика предприятия ооо Омскстройбетон.docx

• А. С. Пушкин Опрятней модного паркета.docx