- •1 Қабат сулары мен мұнайдың физика-химиялық қасиеттері
- •1.1 Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығын есептеу
- •1.2 Қабат суының тығыздығы мен тұтқырлығын есептеу
- •2 Қоспалардың физика-химиялық қасиеттерін есептеу
- •3. Сұйыққа және газға арналған тік гравитациялық айырғыштың есебі
- •4 Көлденең гравитациялық айырғыштың есебі
- •Қарапайым құбырөткізгіштің гидравликалық есебі
- •6 Күрделі құбырөткізгіштің гидравликалық есебі
- •Төртінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы
- •Резервуарларда мұнайды сақтағандағы мұнай шығынының есебі
- •Әдебиеттер тізімі
3. Сұйыққа және газға арналған тік гравитациялық айырғыштың есебі
Айырғыштағы газ жылдамдығы Wгср должна быть несколько меньше сұйық тамшылрының есептелген тұнк жылдамдығынан Wr біршама аз болуы керек. Ол Стокс формуласымен анықталады:
а) Re =< 1
Wr = d 2 * (ρж – ρг) * g / 18 / μг, м/с (3.1)
мұндағы:
d - (сұйық, газ) тұнушы немесе ұшып шыққан тамшылар диаметрі, м;
ρж және ρг – айырғыш жағдайындағы сұйықтық пен газдың тығыздықтары, кг/м3; g - еркін түсу үдеуі, м/с2;
μг – газдың абсолюттік тұтқырлығы, Па*с
б) 2 < Re =< 500, Аллен формуласы
Wr = 0.152 * d1.14 * ((ρr – ρг) * g / ρг) 0.71 / υг 0.43 (3.2)
в) Re > 500, Ньютон- Ритингер формуласы
Wr = 1.75*(d * (ρr – ρг) * g)/ρг)1/2 (3.3)
Тамшылардың тұну шарты:
Wr – Wг > 0 (3.4)
Практикада есептеулерде төмендегідей алынады
Wr =1.2Wг (3.5)
Тік айырғыштың газ өткізу қабілеті газ жылдамдығымен төмендегі теңдеу арқылы байланысты:
V = 86400 * F * Wг * (P / Po) * (To / T) * (1 / z), (3.6)
мұндағы:
Wг – Тік айырғыштағы газдың көтерілу жылдамдығы, м/сек;
F - айырғыштың көлденең қимасының ауданы, м2;
Р1 және Ро – айырғыштағы қысым мен қалыпты қысым (101.3 * 10 3), Па;
Т1 және Т2 – айырғыштағы жұмыс температурасы мен қалыпты температура (273 К);
z - жоғары қысылу коэффициенті.
Осыдан:
Wг = 5.4 * 10 3 * V * T / D 2 / P * z, м/с (3.7)
(3.1) және (3.7) формулаларын (3.5)-ке қойып, төмендегі формуланы аламыз:
dн 2 * (ρr – ρг) * g / 18 / υг / ρг = 1.2 * 5.4 * 10 3 * V * T * z / D 2 / P
немесе
V = 84 * D 2 * P * dн 2 * (ρr – ρг) / z / T / υг / ρг, м3/сут (3.8)
Сұйық бойынша тік айырғыштың есебі сұйық деңгейінің көтерілу жылдамдығы Wж г газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығынан аз болу шартына келіп тіреледі
Wж < Wг (3.9)
Сұйықтағы газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығын 3.1 формуласындағы газдың динамикалық тұтқырлығын μг сұйықтың динамикалық тұтқырлығына μж. ауыстыру арқылы анықтауға болады.
(3.9) қатынасын ескере отырып сұйыққа арналған тік айырғыштың өткізу қабілетін келесідей жазуға болады:
Wж = Qн / 86400 / F < Wг = d 2 * (ρж – ρг) * g / 18 / μж (3.10)
немесе
Qн < 86400 * F * d 2 * (ρж – ρг) * g / 18 / μж (3.11)
(3.11) формуласына F = π*D2/4, g = 9.81м/с2, мәндер мен Wг = 1.2Wж, қатынасын қойғаннан кейін келесі формуланы аламыз:
Qн = 30803 * D 2 * d2г *(ρж – ρг) / μж, м3/сут (3.12)
Есеп 3.1
Штуцер арқылы мұнайгаз қоспасы өткеннен кейін айырғышта диаметрі 30 мкм мұнай тамшылары пайда болады. Қоспа 2 МПа қысымда және 293 К температурада орналасқан.Мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын және тік айырғыштың өткізу қабілетін анықтау керек. Егер диаметрі 0.9м, ρн = 800 кг/м3 ρог = 1.21 кг/м3, Z = 1, μг = 0.000012 Па*с (жұмыс жағдайындағы газ тұтқырлығы) болса.
Берілгені: D = 0.9 м, P = 2 МПа, T = 293 К, Z = 1, d = 30 мкм, ρн = 800 кг/м3,
ρо = 1.21 кг/м3,
μг = 0.000012 Па*с
Табу керек: Wн =?, V =?
Шешімі:
1. Сепаратордағы газ тығыздығын анықтаймыз:
ρг = ρо * P / Po * To / T * 1 / Z = 1.21*2/0.1013*273/293*1 = 21.8 кг/м3
2. Берілген диаметрдегі мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын анықтаймыз:
Wн = dн 2 * (ρн-ρг) * g / 18 / μг = (30 * 10 -6) 2 * (800-21.8)*9.81/18/0.000012 =
= 0.0318 м/c
3. Айырғыштың газ өткізу қабілетін анықтау үшін міндетті түрде газ жылдамдығын білу қажнт. Мұнай тамшылары тұну үшін келесі шарт Wн = 1.2*Wг, орындалуы керек, осыдан
Wг = Wн / 1.2 = 0.0318/1.2 = 0.0265 м/сек
4. Газ өткізу қабілеті:
V = 86400 * π * D 2 / 4 * Wг * P / Po * To / T * 1 / Z = 86400 * 3 / 14 * 0.9 2 / 4 * 0 / /0265 * 2 * 10 6 * 273 / 1.033 / 9.81 / 10 4 / 293 / 1 = 267.71 м3/сут
Есеп 3.2
Диаметрі 0,8 м болатын газға арналған тік айырғыштың өткізу қабілеті 5*104 м3/тәу.-ке тең. Газ ағынында диаметрі 80мкм болатын мұнай тамшылары пайда болуы мүмкіндігін анықтау керек. Егер айырғыштағы қысым 4МПа, температура 300 К, мұнай тығыздығы 780 кг/м3, газ тығыздығы ( қалыпты жағдайда) 1.20 кг/м3, жұмыс жағдайындағы газ тұтқырлығы 000012 Па*с (кг/м3), Z = 0.7.
Берілгені: D = 0.8 м, P = 4 МПа, T = 300 К, Z = 0.7, dн = 80 мкм; ρн = 780 кг/м3; ρо = 1.20 кг/м3;
μг = 0.000012 Па*с;
Табу керек: Wн =?;
Шешімі:
Мұнай тамшыларының тұну шарты:
Wн > Wг
1. Газ жылдамдығын анықтаймыз:
Wг = V / S / 86400 * Po / P * T / To * Z = 5.4 * 10 -3 * V * T * Z / D 2 / P = 5.4 *
* 10 -3 * 5 * 10 4 * 300 * 0.7 / 0.8 2 / 4 / 10 6 = 0.021 м/с
2. Стокса фотмуласы бойынша мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын анықтаймыз:
Wн = dн 2 * (ρн – ρг) * g / 18 / μг,
где ρг = ρо * P / Po * To / T * 1 / Z = 1.2 * 4 * 10 6 / 1.033 / 9.81 / 10 4 * 273 / 300 / /0.7 =0.6158 * 10 2 = 61.58 кг/м3
Wг = (80 * 10 -6) 2 * (780 – 61.58) * 9.81 / 18 / 0.000012 / 10 -3 = 0.2088 м/с
Тамшылар жылдамдығы мен газ жылдамдығын салыстырамыз:
Wн = 0.2088 м/с, Wг = 0.0221 м/с, Wн / Wг = 9.45
Егер мұнай тамшылары берілген диаметрде және айырғыштың берідген парпметрлерде тұнбайтын болса, онда төменгілерді есептеу керек:
а) берілген диаметрдегі тамшы тұнатындай айырғыштың қысым шамасын;
б) берілген шартта тұнатындай тамшылардың минималды диаметрін.
Есеп 3.3
Диаметрі 0.9 м болатын тік айырғыш арқылы тұтқырлығы 10*10-3 Па*с, тығыздығы 800 кг/м3, көлемі 200 т/тәу. мұнай өтіп жатыр. Айырғыштағы мұнай деңгейнің көтерілу жылдамдығын (түсіруге кеткен уақытты есептемегенде) және осы жылдамдықта көтерілетін газ көпіршіктерінің диаметрін анықтау керек. Айырғыштағы режим: қысым 1.962 МПа, температура 300 К, газ тығыздығы 21.8 кг/м3.
Берілгені: D = 0.9 м, μн = 10*10-3 Па*с, T = 300 К, Р = 1.962 МПа, ρн = 800 кг/м3, ρг = 21.8 кг/м3,G = 200 т/сут;
Табу керек: Wн =?, dг =?;
Шешімі:
Газ көпіршіктерінің қалқып шығу шарты:
Wн < Wг
1. Мұнай деңгейінің көтерілу жылдамдығын анықтау қажет:
Wн = Q / 86400 / S = G / 86400 / S / ρн = 200 * 10 3 * 4 / 86400 / 3.14 / 0.9 2 / 800 = = 0.00455 м/с
2. Газ көпіршіктерінің қалқып шығу жылдамдығы мұнай деңгейінің көтерілу жылдамдығынан 1.2 есе артық болуы керек. Осыдан:
Wг = 1.2 * Wн = 1.2 * 0.00455 = 0.00546 м/с
3. Берілген жылдамдықта көтерілетін газ көпіршіктерінің диаметрін Стокс формуласымен анықтаймыз:
dг = 2√(18 * μн * Wг / (ρн – ρг) / g) = 2√ (18 * 10 * 10 -3 * 5.46 * 10 -3 / (800 – 21.8) /
/ 9.81) = 3.59 * 10 -4 (м) = 0.36 (мм)
Өзіндік жұмысқа тапсырма
Есеп 3.1
Штуцер арқылы мұнайгаз қоспасы өткеннен кейін айырғышта диаметрі d мкм мұнай тамшылары пайда болады. Қоспа P МПа қысымда және T0К температурада орналасқан.Мұнай тамшыларының тұну жылдамдығын және тік айырғыштың өткізу қабілетін анықтау керек. Егер диаметрі Dм, мұнай тығыздығы, газ тығыздығы мен тұтқырлығы, жоғары қысылу коэффициенті белгілі болса.
Варианттар бойынша тапсырма 3.1 кестеде берілген.
Есеп 3.2
Тік айырғыштың газ өткізу қабілеті, диаметрі, аппараттағы қысым және температура белгілі. Тығыздығы мен тұтқырлығы белгілі газ ағынындағы белгілі бір диаметрдегі мұнай тамшыларының тұну мүмкіндігін және тығыздығын анықтау қажет.
Вариант бойынша тапсырма 3.2 кестеде берілген.
Есеп 3.3
Белгілі бір диаметрдегі тік айырғыш арқылы тұтқырлығы мен тығыздығы белгілі G көлемде мұнай өтіп жатыр. Айырғыштағы мұнай деңгейнің көтерілу жылдамдығын (түсіруге кеткен уақытты есептемегенде) және осы жылдамдықта көтерілетін газ көпіршіктерінің диаметрін анықтау керек. Айырғышта белгілі мөлшерде қысым мен температура орнатылған және айырғыш жағдайындағы газдың тығыздығы белгілі.
Вариант бойынша тапсырмалар 3.3 кестеде берілген.
Кесте 3.1
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Айыру қысымы, Мпа |
0,70 |
0,35 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,20 |
0,24 |
0,15 |
0,71 |
0,34 |
0,51 |
0,62 |
0,44 |
Айыру температурасы, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
40 |
24 |
28 |
18 |
26 |
20 |
21 |
35 |
33 |
22 |
Сепаратор диаметрі, м |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
Мұнай тамшылары диаметрі, мкм |
95 |
95 |
100 |
75 |
65 |
80 |
70 |
90 |
50 |
85 |
55 |
60 |
70 |
82 |
91 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
815 |
824 |
830 |
840 |
880 |
ҚЖ газ тығыздығы, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,88 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
0,78 |
1,15 |
0,83 |
1,08 |
0,95 |
Газ тұтқырлығы, *10-5 Па*с |
3 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
2,7 |
1,3 |
1,01 |
2,3 |
3 |
Жоғары қысылу коэффициент |
1 |
0,9 |
1 |
0,85 |
1 |
0,91 |
1 |
0,88 |
1 |
0,87 |
1 |
0,93 |
1 |
0,84 |
1 |
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Айыру қысымы, Мпа |
0,68 |
0,30 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,65 |
0,36 |
0,24 |
0,25 |
0,75 |
0,35 |
0,51 |
0,68 |
0,44 |
Айыру температурасы, оС |
25 |
30 |
27 |
19 |
30 |
36 |
24 |
28 |
20 |
26 |
20 |
21 |
31 |
33 |
22 |
Сепаратор диаметрі, м |
2,0 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,4 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,5 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,0 |
Мұнай тамшылары диаметрі, мкм |
95 |
90 |
95 |
77 |
67 |
83 |
70 |
60 |
50 |
85 |
55 |
60 |
75 |
82 |
92 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
808 |
840 |
870 |
820 |
815 |
845 |
870 |
850 |
890 |
853 |
830 |
864 |
830 |
840 |
880 |
ҚЖ газ тығыздығы, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,25 |
0,82 |
0,89 |
0,66 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
0,98 |
1,15 |
0,83 |
1,05 |
0,95 |
Газ тұтқырлығы, *10-5 Па*с |
2,7 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,1 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
2,7 |
1,3 |
1,03 |
2,3 |
3 |
Жоғары қысылу коэффициент |
1 |
0,9 |
1 |
0,85 |
1 |
0,94 |
1 |
0,88 |
1 |
0,80 |
1 |
0,91 |
1 |
0,84 |
1 |
Кесте 3.2
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Газ өткізу қабілеті , *105 м3/сут |
4 |
0,8 |
0,8 |
8 |
1 |
0,2 |
1 |
1,2 |
1,3 |
0,4 |
3,8 |
0,8 |
0,9 |
7,8 |
1 |
Айыру қысымы, Мпа |
0,70 |
0,35 |
0,50 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,20 |
0,24 |
0,15 |
0,7 |
0,34 |
0,45 |
0,57 |
0,44 |
Айыру температурасы, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
40 |
24 |
28 |
18 |
26 |
24 |
29 |
21 |
22 |
35 |
Сепаратор диаметрі, м |
2,2 |
1,4 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,8 |
2,1 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,1 |
Мұнай тамшылары диаметрі, мкм |
75 |
40 |
120 |
100 |
90 |
65 |
80 |
75 |
65 |
115 |
78 |
38 |
115 |
95 |
89 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
820 |
840 |
855 |
817 |
810 |
ҚЖ газ тығыздығы, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,88 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,67 |
1,1 |
1,79 |
0,8 |
0,88 |
1,1 |
0,85 |
Газ тұтқырлығы, *10-5 Па*с |
3 |
1,3 |
2 |
1,8 |
1,5 |
1,2 |
1,6 |
1,1 |
1,4 |
1,0 |
3 |
1,3 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
Жоғары қысылу коэффициент |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Газ өткізу қабілеті, *105 м3/сут |
4 |
0,9 |
0,8 |
7,9 |
1 |
0,3 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
0,4 |
3,7 |
0,8 |
0,9 |
7,6 |
1 |
Айыру қысымы, Мпа |
0,72 |
0,33 |
0,55 |
0,60 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,22 |
0,24 |
0,17 |
0,7 |
0,34 |
0,50 |
0,58 |
0,43 |
Айыру температурасы, оС |
25 |
30 |
20 |
21 |
31 |
39 |
23 |
28 |
19 |
26 |
24 |
30 |
21 |
22 |
35 |
Сепаратор диаметрі, м |
2,0 |
1,4 |
1,3 |
1,6 |
0,9 |
2,0 |
2,6 |
3,0 |
1,6 |
1,9 |
2,0 |
1,3 |
1,2 |
1,5 |
1,1 |
Мұнай тамшылары диаметрі, мкм |
75 |
45 |
118 |
100 |
90 |
66 |
80 |
72 |
65 |
115 |
78 |
40 |
110 |
94 |
88 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
816 |
848 |
850 |
825 |
813 |
845 |
868 |
852 |
890 |
893 |
822 |
840 |
855 |
817 |
810 |
ҚЖ газ тығыздығы, кг/м3 |
1,80 |
0,75 |
0,90 |
1,2 |
0,89 |
0,84 |
0,70 |
0,80 |
0,65 |
1,1 |
1,79 |
0,8 |
0,86 |
1,2 |
0,85 |
Газ тұтқырлығы, *10-5 Па*с |
2,8 |
1,3 |
2 |
1,7 |
1,4 |
1,1 |
1,6 |
1,2 |
1,4 |
1,0 |
3 |
1,3 |
1,8 |
1,7 |
1,5 |
Жоғары қысылу коэффициент |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Кесте 3.3
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Айыру қысымы, Мпа |
1,70 |
1,85 |
1,90 |
1,75 |
1,80 |
1,95 |
1,78 |
1,82 |
1,93 |
1,77 |
1,71 |
1,84 |
1,91 |
1,82 |
1,98 |
Айыру температурасы, оС |
25 |
30 |
20 |
22 |
32 |
30 |
27 |
28 |
28 |
26 |
29 |
31 |
35 |
33 |
22 |
Сепаратор диаметрі, м |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
1,2 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
0,9 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
Өткен мұнай көлемі , т/сут |
200 |
205 |
210 |
190 |
200 |
195 |
215 |
198 |
211 |
204 |
197 |
205 |
195 |
200 |
194 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
818 |
838 |
860 |
820 |
815 |
845 |
870 |
852 |
887 |
893 |
815 |
824 |
830 |
840 |
880 |
Р және Т белгілі жағдайда газ тығыздығы, кг/м3 |
22,1 |
21,9 |
22,0 |
21,8 |
22,2 |
20,9 |
21,0 |
22,5 |
20,8 |
23,0 |
22,6 |
21,7 |
21,0 |
22,4 |
23,0 |
Мұнай тұтқырлығы, *10-3 Па*с |
10 |
11 |
10,5 |
9,8 |
10,1 |
11 |
10,3 |
9,6 |
10,7 |
9,9 |
10 |
10,8 |
10 |
10,4 |
9,8 |
Параметрлер |
Варианттар |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Айыру қысымы, Мпа |
1,70 |
1,80 |
1,90 |
1,75 |
1,85 |
1,91 |
1,72 |
1,81 |
1,90 |
1,70 |
1,71 |
1,84 |
1,91 |
1,82 |
1,98 |
Айыру температурасы, оС |
35 |
30 |
25 |
26 |
32 |
30 |
29 |
28 |
28 |
26 |
30 |
31 |
34 |
33 |
27 |
Сепаратор диаметрі, м |
0,9 |
1,2 |
1,1 |
0,9 |
1,0 |
1,2 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
0,9 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
Өткен мұнай көлемі , т/сут |
200 |
203 |
210 |
190 |
200 |
197 |
214 |
198 |
211 |
200 |
199 |
205 |
195 |
210 |
194 |
Мұнай тығыздығы, кг/м3 |
820 |
838 |
850 |
825 |
830 |
845 |
870 |
852 |
860 |
853 |
825 |
844 |
850 |
840 |
870 |
Р және Т белгілі жағдайда газ тығыздығы, кг/м3 |
22,1 |
21,8 |
22,0 |
21,7 |
22,2 |
20,7 |
21,0 |
22,1 |
20,8 |
23,0 |
22,6 |
21,7 |
21,0 |
22,3 |
23,0 |
Мұнай тұтқырлығы, *10-3 Па*с |
10 |
11 |
10,5 |
9,8 |
10 |
11 |
10,3 |
9,7 |
10,7 |
9,9 |
10 |
10,4 |
10 |
10,2 |
9,8 |