Теплогидравлический расчет изолированного трубопровода

В качестве тепловой изоляции примем пенополистирол толщиной δ_из = 0,04 м, а также с коэффициентом теплопроводности λ_из = 0,041 Вт/(м·К).

Определим диаметр изолированного трубопровода по формуле (15):

, (15)

м.

С учетом того, что процесс течения нефти не изменился, то и не изменится тепло трения, выделяемое при течении жидкости, но изменится количество, которое может принять грунт. Его величина определяется по формуле (16):

, (16)

Вт/м.

Сведем результаты расчета аналитического способа нахождения балансовой температуры изолированного трубопровода в таблицу 2.

Таблица 2 – Определение балансовой температуры изолированного трубопровода

, кг/м^3	901,060	898,433	896,473	893,225	891,287	888,012	886,799
·10^-6, м^2/с	80,9	60.6	48.8	34.0	27.3	18.9	16.5
Q, м^3/с	0,27488	0,27569	0,27629	0,27729	0,27790	0,27892	0,27930
Re
i	0,0168	0,0157	0,0149	0,0137	0,0131	0,0120	0,0116
y1, Вт/м	40,842	38,188	36,311	33,384	31,743	29,134	28,218
Y3, Вт/м	7,950	12,191	15,371	20,671	23,851	29,258	31,272
tбал, °С						23,1

 

В результате расчетов была определена балансовая температура для изолированного трубопровода и она равна t_бал = 23,1 °С.

Для использования графо-аналитического метода построим график зависимости у₁ и у₃ от балансовой температуры. Точка пересечения будет графическим изображением балансовой температуры, представленной на рисунке 3.

Рисунок 3 – Определение балансовой температуры изолированного трубопровода

 

Рассчитаем температуру на поверхности тепловой изоляции по формуле (17):

, (17)

°С.

Определим радиус протаивания грунта изолированного трубопровода по формуле (18):

, (18)

м.

Рассчитаем радиус теплового влияния по формуле (19):

, (19)

м.

По формуле (14) рассчитаем потери напора на трение на 100 км:

м.

Подбор насосного оборудования

В качестве основных насосов примем НМ 1250-260, в количестве трех штук, с подачей Q = 1250 м³/ч, напором H = 260 м, частотой вращения n = 3000 об/мин.

Определим напор, развиваемый насосом при подаче Q_ч = 938,5 м³/ч

, (20)

где H ₀, b – эмпирические коэффициенты, H ₀ = 317, b = 3,7109·10^-5,

H = 317 – 3,7109·10^-5 · 938,5² = 284,32 м.

С тремя работающими насосами на станции

, (21)

где m_мн – количество работающих магистральных насосов на станции;

м.

Сведем результаты расчета характеристики насосов в таблицу 4.

 

Таблица 4 – Расчет характеристики насосов

Qч, м^3/ч	H, м
	951,00
	949,89
	946,55
	940,98
	933,19
	923,17
	910,92
	896,45
	879,75
	860,83
	839,67
	816,29
	790,69

 

Составим уравнение баланса напоров:

, (22)

где h_ост – остаточный напор, необходимый для закачки нефти в резервуары на конечном пункте, h_ост = 35 м.

– разность геодезических отметок, м.

Теперь проведем расчет потерь на трение для построения гидравлической характеристики при расходе Q = 938,5 м³/ч:

;

;

м.

 

Сведем расчеты гидравлической характеристики изолированного трубопровода в таблицу 5

 

Таблица 5 – Расчет характеристики трубопровода

Qч, м^3/ч	Re	i	1,02 hτ+Δz+hост, м
		0,0002	63,04
		0,0007	96,22
		0,0014	145,00
		0,0024	207,82
		0,0035	283,70
		0,0049	371,91
		0,0064	471,90
		0,0081	583,22
		0,0099	705,50
		0,0119	838,43
		0,0141	981,71
		0,0164	1135,12

 

Результатом построения совмещенной характеристики является определение рабочей точки с расходом Q = 1000 м³/ч. Она представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Совмещенная характеристика трубопровода и насосов