Славкинского месторождения-1
.pdf
119
tв=600-10=590ОС
По формуле определяем среднюю логарифмическую разность температур между дымовыми газами и нагреваемым продуктом:
|
|
= |
t |
в |
− t |
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,3lg |
t |
||
|
|
|
|
|
|
|
н в н
,
(3.109)
|
|
= |
590 −195 |
= 357,2 |
|
ср |
|
590 |
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
2,3lg |
|
|
|
|
|
195 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Задаемся диаметром труб dк=0,15.
Тогда расстояние между осями труб = (1,5 2d) Принимаем =0,225 м.
Число труб в горизонтальном ряду – 6. Определяем ширину камеры конвекции:
М к = (n −1) + d + 0,05 |
, |
(3.110) |
М к |
= 0,225 (6 −1) + 0,15 + 0,05 =1,325 м. |
|
Живое сечение камеры конвекции: |
|
|
fк = (М к − n d ) l , |
|
(3.111) |
fк = (1,325 − 6 0,15) 5,5 = 2,34 м2
Консорциум « Н е д р а »
Секундный расход дымовых газов рассчитаем по формуле:
Gc |
= |
(1+ L ) В |
, |
|
0 |
||||
|
|
|
||
|
|
3600 |
|
120
(3.112)
Gc
=
(1 +1,3 16,0) 54,99 3600
=
0,33
кг/с
Рассчитаем массовую скорость движения дымовых газов:
U=Gc/fк , |
(3.113) |
|
U=0,33/2,34=0,14 кг/(м2 с) |
Находим по графику на рис. 3.5 значение коэффициента Е=21,4.
График для определения коэффициента Е
Консорциум « Н е д р а »
121
Рис. 3.5
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от дымовых газов к трубам можно рассчитать по формуле:
ак=0,34 Е U0,6/d0,4, |
(3.114) |
ак=0,34 21,4 0,140,6/0,150,4=4,78 Вт/(м2 К)
Определяем коэффициент теплоотдачи излучением трёхатомных газов:
ар=0,025 tср-2, |
(3.115) |
ар=0,025 357,2-2=6,93 |
Вт/(м2 К) |
Консорциум « Н е д р а »
122
Определяем коэффициент теплоотдачи по формуле:
К=1,1 (ак+ар), |
(3.116) |
|
К=1,1 (4,78+6,93)=12,88 Вт/(м2 К) |
Необходимая поверхность конвекционных труб:
Нк = Qк
Кср
,
(3.117)
Н |
к |
|
= |
177000 |
||
12,88 |
357 ,2 |
||
|
|||
=
38,5
38
м2
Число труб в конвекционной камере
n = |
H |
к |
, |
|
|||
|
|
|
|
|
d |
l |
|
(3.118)
n = |
38 |
= 14,66 |
15 |
|
0,15 5,5 |
||||
3,14 |
|
|
Выводы
В печи ПТБ-10 фактическое число трубок в радиантной камере составляет 68, по расчёту 57 . В конвекционной камере число труб составляет 48, по расчёту нужно всего 15. Следовательно печь работает в половину мощности.
Консорциум « Н е д р а »
123
3.4Гидравлический расчет сложного трубопровода, транспортирующего двухфазную жидкость
[20]
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу газожидкостной смеси от скважины №101 до врезки. Движение газожидкостной смеси от скважины №101 до врезки происходит по следующей схеме, изображенной на рис. 3.6
Схема движения газожидкостной смеси
А
Скв.101
C B
АГЗУ-8
врезка
Рис. 3.6
Исходные данные
1.Длина участка АB, L1=29 м;
2.Внутренний диаметр трубопровода на участке АB, D1=0,096 м;
3.Расход смеси на участке АB, Q1=0,0007 м3/сек;
4.Длина участка ВС, L2=106 м;
Консорциум « Н е д р а »
5.Внутренний диаметр трубопровода на участке ВС, D2=0,152 м;
6.Расход смеси на участке ВС, Q2=0,0017 м3/сек;
7.Плотность нефти, ρн=908 кг/м3;
8.Плотность растворенного в нефти газа, ρг=1,109 кг/м3;
9.Динамическая вязкость нефти, μн=102,89 10 –3 Па·с;
10.Динамическая вязкость газа, μg=8,4·10 –6 Па·с;
11.Объемная доля растворенного в нефти газа, α=0,370;
12.Массовая доля растворенного в нефти газа, х=0,013;
13.Абсолютная шероховатость, e=0,0015м
Результаты расчета
1.Определим методику расчёта.
Для этого найдём значения показателей W и н/ г и сравним их с табличными.
|
|
|
102,89 10 |
−3 |
|
|
|
|
н |
= |
|
=12248,8 |
1000. |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,4 10 |
−6 |
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
G |
, |
|
||
|
|
|
S |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где G – массовый расход, кг/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
G = Q ,
124
(3.119)
(3.120)
(3.121)
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
G |
|
= |
0,7 10 |
−3 |
908 = 0,64кг / с. |
|||
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
=1,7 10 |
−3 |
908 |
=1,54кг / с. |
||
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
S = |
2 |
, |
|
вн |
|||
|
|
||
|
4 |
|
|
|
|
3,14 0,096 |
2 |
|
|
|
||
S |
|
= |
= 0,0072м |
2 |
. |
||||
|
|
|
|
||||||
1 |
|
4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,14 0,152 |
2 |
|
|
|
||
S |
|
= |
= 0,0181м |
2 |
. |
||||
|
|
|
|
||||||
2 |
|
4 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
= |
0,64 |
= |
87,86 |
100. |
|
|
|
W |
0,0072 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
125
(3.122)
W |
|
= |
1,54 |
|
2 |
0,0181 |
|||
|
|
|||
|
|
|
=
85,11
100.
Так как
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
1000 и W 100 в обоих случаях, то применяем методику Локкарта-Мартенелли.
Следовательно, базовым уравнением для расчёта является:
Р |
= 2 |
Р |
f |
= 2 |
Р , |
(3.123) |
тр |
f |
|
g |
g |
|
где Рf - потери давления, которые были бы, если бы по трубе текла только нефть с тем же массовым расходом, Па;
Рg – потери давления, которые были бы, если бы по трубе тёк только газ с тем же массовым расходом, Па;
Фf, Фg – поправочные коэффициенты.
Консорциум « Н е д р а »
|
2 |
= 1 + |
С |
+ |
1 |
|
, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
Х |
|
Х |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
=1+ C Х + Х |
2 |
, |
|
|
|
||
|
g |
|
|
|
где Х2 – параметр Мартенелли;
С – параметр двухфазности, берётся из таблицы в зависимости от Ref и Reg.
Для этого по формуле 4 найдём значения чисел Рейнольдса по жидкости и по газу:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
= Q (1− ), |
|
|
|
где Qf – расход жидкой фазы в объёме трубопровода, м3/с; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
- объёмное газосодержание. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
= |
0,7 |
10 |
−3 |
(1 |
− 0,37)= 0,44 |
10 |
−3 |
м |
3 |
/ с. |
|
|
|
|
||||||||||||
f |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
=1,7 |
10 |
−3 |
(1 |
− 0,37) |
=1,07 10 |
−3 |
м |
3 |
/ с. |
|
|
|
|
|||||||||||||
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 0,44 10 |
−3 |
|
908 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Re |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= 51,6 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
f 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3,14 |
0,096 102,89 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1,07 10 |
−3 |
908 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Re |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 79,2 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
f |
2 |
3,14 0,152 102,89 10 |
−3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
= Q − Q |
f |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
||
где Qg – расход газовой фазы в объёме трубопровода, м3/с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Q |
g1 |
= 0,7 10−3 |
− 0,44 10−3 |
|
= 0,26 10−3 м3 / с. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
126
(3.124)
(3.124)
(3.125)
(3.126)
Консорциум « Н е д р а »
127
Q |
|
= 2,0 10 |
−3 |
−1,07 10 |
−3 |
= 0,93 10 |
−3 |
м |
3 |
/ с. |
|||||||
g 2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re g1 |
= |
|
4 0,26 10−3 |
1,109 |
= 453,7 |
|
|||||||||
|
|
|
3,14 0,096 |
8,4 10−6 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
4 0,93 10 |
−3 |
1,109 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Re |
|
= |
|
|
|
= 696,0 |
|
||||||||
|
|
g 2 |
|
3,14 0,152 |
8,4 10 |
−6 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Параметр Мартенелли можно найти следующим способом:
|
2 |
1 |
|
2 |
−n |
|
g |
|
f |
|
n |
||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Х |
|
= |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
g |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(3.127)
где х – массовое газосодержание;
n – эмпирический показатель степени. Для случая Ref 2400, n=1.
|
|
|
1 |
|
2−1 |
|
1,109 |
102,89 10 |
−3 |
|
1 |
||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2 |
|
|
|
|
||||||||
Х |
= |
|
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
=1135,8 |
|
|
|
|
|
|
−6 |
|
|||||||
|
|
|
0,13 |
|
|
|
908 |
|
8,4 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Выбираем из таблицы для обоих участков трубопровода, для случая, когда Ref 2000 и Reg 2000 значение параметра двухфазности С=5.
|
2 |
=1 |
+ |
5 |
+ |
1 |
|
=1,03. |
|
|
|
|
|||||||
f |
1135 ,8 |
1135 ,8 |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Рf можно найти по формуле Дарси-Вейсбаха:
|
|
|
L v |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
= |
|
c |
|
f |
, |
f |
D |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
в |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
(3.128)
Консорциум « Н е д р а »