Задания лабораторной работы

Основное задание. По участку нефтепровода протяженностью L = 120 км с диаметром D, толщиной стенки δ и абсолютной шероховатостью внутренней поверхности Δ=0,2 мм ведется перекачка нефти с подогревом до температуры Т₀ в начале участка. Известны: плотность ρ нефти, ее вязкость ν₁ при температуре Т₁ и ν₂ – при температуре Т_2, удельная теплоемкость С_v = 2000 Дж/(кг·⁰С), упругость p_у = 20 кПа насыщенных паров, а также температура Т_нар.= 10 ⁰С окружающей среды. Средний по участку коэффициент К теплопередачи составляет 3,5 Вт/(м²·⁰С).

Перекачка ведется двумя одинаковыми центробежными насосами серии НМ, соединенными последовательно. Подпор h_п перед станцией составляет 40 м, давление p_к в конце участка равно 0,30 МПа.

Найти расход перекачки и распределение температуры нефти по участку.

Исходные данные к расчету по вариантам представлены в табл. 10, 11.

Таблица 10

	Координата x, км		0	20	40	60	80	100	120
Вариант		Высотная отметка Z, м
	1		50	150	300	250	150	50	100
	2		120	160	180	110	260	150	130
	3		140	130	100	200	220	130	50
	4		100	170	250	350	100	25	50
	5		80	150	190	100	200	100	50

Таблица 11

Вариант	D×δ, мм	ρ, кг/м3	ν1, сСт	Т1, 0С	ν2, сСт	Т2, 0С	Т0, 0С	насосы НМ
1	820×10	870	25	10	7	40	52	5000-210 на 2500 м3/ч
2	530×8	890	75	4	35	20	63	2500-230 на 1250 м3/ч
3	630×8	850	50	12	15	30	57	2500-230 на 1800 м3/ч
4	377×6	860	60	8	30	16	59	1250-260
5	720×10	875	45	15	120	5	50	3600-230 на 2500 м3/ч

Дополнительные задания.

1. Как изменится расход нефти и температура в конце участка трубопровода, если перекачка будет вестись в стационарном режиме только одним из заданных насосов?

2. На сколько градусов могла бы повысится температура нефти (см. основное задание) за счет выделения тепла внутреннего трения при наличии «идеальной» (т.е. с коэффициентом теплопередачи К=0) тепловой изоляции?

3. Каким должен быть коэффициент К теплопередачи, чтобы температура нефти в трубопроводе (см. основное задание) оставалась постоянной?

4. Выполнить основное задание, считая коэффициент теплопередачи К неизвестным. При этом ось нефтепровода находится на глубине Н = 2 м от поверхности грунта (коэффициент теплопроводности грунта λ_гр = 1,2 Вт/(м·⁰С). Материал труб – сталь с коэффициентом теплопроводности λ_ст = 40 Вт/(м·⁰С). Труба имеет слой тепловой изоляции толщиной δ_из = 50 мм с коэффициентом теплопроводности λ_из = 0,2 Вт/(м·⁰С). Изменением температуры от ядра течения к стенке трубы пренебречь.

Указание. Для выполнения основного и дополнительного заданий использовать компьютерную программу «Термика».