Задачи / физ. св-ва нефти

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа

Задача №1

Вариант 14

Основы нефтегазового дела

По дисциплине _______________________________________________________

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Расчет физических свойств нефти

Тема: _________________________________________________________________

Выполнила: студентка гр. _СТ-11 /______________ / /Максимова Е. Н./

^{(шифр группы) (подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: ассистент /______________/ /Любин Е.А. /

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

ОЦЕНКА: ________________

Дата: _____________________

Санкт-Петербург

2013

Задание

Выполнить расчет и построить графические зависимости от температуры основных физических свойств нефти (в интервале от до с шагом ):

• кинематической вязкости (по Филонову-Рейнольдсу);

• плотности ;

• теплоемкости ;

• коэффициента теплопроводности ;

• давления насыщенных паров ( и ).

Таблица 1. Исходные данные

,	,	,	, КПа
72	4	875	50

Теоретические сведения

Главными физическими свойствами нефти являются:

• кинематическая вязкость ;

• плотность ;

• теплоемкость ;

• коэффициент теплопроводности ;

• давление насыщенных паров .

Важной характеристикой нефти является плотность. Плотность нефти при нормальных условиях изменяется от до . Обычно она составляет и определяется по формуле Менделеева

, (1)

где , - плотности при температурах и соответственно; - коэффициент объемного расширения.

Плотность нефти можно вычислить, используя линейное соотношение

, (2)

где - температурная поправка, которую можно найти по формуле

. (3)

Также наиболее важным параметром при расчетах является вязкость нефти или нефтепродукта. Вязкость можно вычислить двумя способами, используя зависимость Вальтера или формулу Филонова-Рейнольдса.

• зависимость Вальтера вычисляется по выражению

, (4)

где - вязкость при температуре ; - эмпирические коэффициенты, вычисляемые по формулам

, (5)

, (6)

где и - вязкости при известных температурах и ;

• формула Филонова-Рейнольдса

, (7)

где - вязкость при ; - коэффициент крутизны вискограммы, определяемый из выражения

(8)

при условии, что .

Теплоемкость нефти находится в пределах и в среднем составляет примерно . Она находится по формуле

. (9)

Коэффициент теплопроводности находится в пределах от до и в среднем составляет . Этот коэффициент можно определить из выражения

. (10)

Давление насыщенных паров изменяется по зависимости

, (11)

где - давление насыщенных паров по Рейду; - отношение объема паровой фазы к объему жидкой фазы.

Решение

1. Плотность

Найдем температурную поправку по выражению (3)

. (12)

Для каждого интервала температур от до с шагом рассчитаем значение плотности по формуле (2)

, (13)

, (14)

, (15)

, (16)

. (17)

Построим график зависимости плотности от температуры.

Рисунок 1 – График зависимости плотности нефти от температуры.

2. Вязкость

Найдем коэффициент крутизны вискограммы по выражению (8)

. (18)

Для каждого интервала температур от до с шагом рассчитаем значение вязкости по формуле (7)

, (19)

, (20)

, (21)

, (22)

. (23)

Построим график зависимости вязкости нефти от ее температуры.

Рисунок 2 – График зависимости вязкости нефти от температуры.

3. Теплоемкость

Для каждого интервала температур от до с шагом рассчитаем значение плотности по формуле (9)

, (24)

, (25)

, (26)

, (27)

. (28)

Построим график зависимости теплоемкости нефти от ее температуры.

Рисунок 3 – График зависимости теплоемкости нефти от температуры.

4. Коэффициент теплопроводности

Для каждого интервала температур от до с шагом рассчитаем значение коэффициента теплопроводности по формуле (10)

, (29)

, (30)

, (31)

, (32)

. (33)

Построим график зависимости коэффициента теплопроводности нефти от ее температуры.

Рисунок 4 – График зависимости коэффициента теплопроводности нефти от температуры.

5. Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров рассчитаем по формуле (11) для трех различных отношений объемов.

• , тогда

, (34)

, (35)

, (36)

, (37)

. (38)

Построим график зависимости давления насыщенных паров от температуры.

Рисунок 5 – График зависимости давления насыщенных паров от температуры при .

• , тогда

, (39)

, (40)

, (41)

, (42)

. (43)

Построим график зависимости давления насыщенных паров от температуры.

Рисунок 6 – График зависимости давления насыщенных паров от температуры при .

• , тогда

, (44)

, (45)

, (46)

, (47)

. (48)

Построим график зависимости давления насыщенных паров от температуры.

Рисунок 7 – График зависимости давления насыщенных паров от температуры при .

Вывод

В ходе решения мы научились находить значения основных физических свойств нефти в зависимости от температуры, построили графики этих зависимостей. Из графиков видно, что при увеличении температуры плотность, вязкость и коэффициент теплопроводности уменьшаются. При этом теплоемкость и давление при повышении температуры увеличиваются. Самое высокое давление насыщенных паров наблюдается при , а самое низкое при .

11