Основні відомості
Мета теплового розрахунку при перекачуванні магістральним трубопроводом – це визначення закономірностей розподілу температури по його довжині і оцінювання теплових втрат. В трубопровід подається нафта, підігріта до температури tн. На деякій відстані x від початку трубопроводу внаслідок теплообміну з оточуючим середовищем температура нафти знизиться до значення t.
Для одержання закону падіння температури по довжині трубопроводу на відстані x від початку трубопроводу виділяємо елементарну ділянку довжиною dx і розглядаємо її тепловий баланс.
Рівняння теплового балансу для ділянки трубопроводу довжиною dx має вигляд
|
|
(6.77) |
де К – повний коефіцієнт теплопередачі; D – внутрішній діаметр трубопроводу; Ddx – поверхня, через яку проходить теплопередача; ρ – густина нафти; Q – об’ємна витрата; С –масова питома теплоємність нафти.
Температуру в будь-якому перерізі трубопроводу на відстані x від його початку можна визначити за формулою
|
|
(6.78) |
Повний коефіцієнт теплопередачі К залежить від режиму руху рідини, її фізичних властивостей, фізичних властивостей оточуючого середовища, антикорозійної ізоляції, відкладень парафіну і забруднень.
Для трубопроводів без теплової ізоляції повний коефіцієнт теплопередачі можна визначити із виразу
|
|
(6.79) |
де: D – внутрішній діаметр трубопроводу; D2 –зовнішній діаметр трубопроводу; α1 – внутрішній коефіцієнт тепловіддачі (від нафти до стінки труби); α2 – зовнішній коефіцієнт тепловіддачі (від стінки труби в оточуюче середовище);
|
|
(6.80) |
де: λст – коефіцієнт теплопровідності металу труби; h0 – глибина закладання трубопроводу від поверхні землі до осі труби; λгр – коефіцієнт теплопровідності ґрунту.
Постановка задачі
Визначити зміну температури нафти через кожні х метрів по довжині L трубопроводу. Побудувати графік залежності температури від довжини трубопроводу. Результати обчислень записати в файл. Для знаходження температури використати процедуру.
Таблиця 6.19- Вхідні дані
|
Параметри |
№ варіанту |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Довжина трубопроводу L км |
469≤L≤478 L=0.4 |
567≤L≤578 L=0.1 |
429≤L≤438 L=0.2 |
286≤L≤285 L=0.2 |
657≤L≤659 L=0.4 |
|
Внутрішній діаметр D мм |
515 |
1200 |
805 |
700 |
315 |
|
Густина нафти ρ кг/м3 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,15 |
1,4 |
|
Об’ємна витрата Q м3/c |
202 |
5,1 |
5,2 |
4,9 |
4,8 |
|
Температура ґрунту t0 0С |
2 |
2 |
2,5 |
3 |
5 |
|
Початкова температура нафти tн 0С |
65 |
60 |
55 |
50 |
63 |
|
Масова питома теплоємність нафти С Дж/ кг*К |
1925 |
1925 |
1925 |
1925 |
1925 |
|
Відстані між точками заміру х км |
50 |
45 |
30 |
25 |
10 |
|
Зовнішній діаметр D мм |
219 |
325 |
377 |
426 |
530 |
|
Товщина стінки труби мм |
10 |
12 |
15 |
16 |
17 |
|
Марка сталі |
10 |
20 |
Ст.2 |
Ст.5 |
17ГС |
|
Внутрішній коефіцієнт тепловіддачі Вт/(м3*C) |
469≤ a1≤478 a1=0.4 |
567≤ a1≤578 a1=0.1 |
429≤ a1≤438 a1=0.2 |
286≤ a1≤285 a1=0.2 |
657≤ a1≤659 a1=0.4 |
|
Глибина закладання h0 мм |
300 |
450 |
460 |
450 |
570 |
|
Температура ґрунту t0С |
2 |
4 |
2 |
0 |
1 |
Задача №6.12 Тема: Визначення пропускної здатності магістрального нафтопроводу