Потери тепла с одного погонного метра трубопровода

Потеря тепла одним вентилем или задвижкой эквивалентна потере тепла трубопроводом длиной L ₁ = 6м. Если количество арматурных соединений n, то допустимые потери с одного погонного метра длины паропровода:

Теплопередача от пара, движущегося по паропроводу, в окружающую среду складывается из трех последовательных процессов:

- переноса тепла вынужденной конвекцией от движущегося пара к внутренней металлической стенке паропровода (характеризуется коэффициентом теплоотдачи α₁);

- переноса тепла за счет теплопроводности через металлическую стенку трубы паропровода и слой изоляции;

- переноса тепла свободной конвекцией от наружной поверхности изоляции паропровода в окружающую среду характеризуется коэффициентом теплоотдачи α₂).

Расчет изоляции

При расчете изоляции термическими сопротивлениями теплоотдачи от пара к стенке и самой стенки трубы можно пренебречь. Тогда температуру изолируемой поверхности можно принять равной максимальной температуре пара, при этом берется начальная температура пара.

Затем, зная сорт изоляции (согласно условиям задания) и, задаваясь температурой на наружной поверхности изоляции, определяют среднюю температуру изоляционного слоя:

где принимаем

По  из таблицы 1 приложения находится соответствующее значение коэффициента теплопроводностиλ_из. Зная температуры на поверхности изоляции и под изоляцией, а также коэффициент теплопроводности λ_из, можно определить толщину изоляции δ_из:

При проверочных расчетах коэффициент теплоотдачи в окружающую среду α₂, для паропроводов рассчитывается по критериальным уравнениям для свободной конвекции. Определяющая температура – средняя температура между выбранной температурой наружной поверхности изоляции паропровода и температурой окружающей среды.

Для расчета a₂  можно воспользоваться упрощенной формулой, учитывающей конвекцию и излучение:

После этого проводится проверочный расчет и определяются значения температуры на наружной поверхности изоляции :

Расхождение температур на 1,745^оС в допустимом пределе.

 

 

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В СТВОЛЕ СКВАЖИНИ ПРИ ЗАКАЧКЕ ГОРЯЧЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Для интенсификации отдачи нефтяного пласта по теплоизолированным трубам НКТ в течение времени Ζ  нагнетается насыщенный водяной пар. Рассчитать и начертить график изменения температуры теплоносителя на участке нагнетательной скважины х₁ – х₂ (показать не менее 4 точек).

Исходные данные

Расход пара                                                           G =4,5т/ч

Скорость пара по стволу скважины                              W =  25м/с

Время закачки пара                                              z = 290 ч=1044000 c

Координаты исследуемого участка скважины     х₁=100 м – х₂ =500  м

Геотермический градиент                                     Г = 0,0137°С/м

Температура пара на устье                                   t_1у = 250°С

Среднее давление пара                                                   Р_ср =  7МПа

Средняя температура пара                                   Т_п = 180°С

Внутренний диаметр НКТ                                    d₀ = 79 мм =0,079 м

Толщина стенки НКТ                                            δ_нкт = 4,5 мм =0,0045м

Коэффициент теплопроводности материала НКТ λ_нкт = 45 Вт/(м·°С)

Толщина изоляции НКТ                                       δ_из =1,5 мм = 0,0015 м

Коэффициент теплопроводности изоляции НКТ λ_из=0,21  Вт/(м·°С)

Коэффициент эффективности теплопроводности     

среды кольцевого пространства                           λ_эф =20 Вт/(м·°С)

Внутренний диаметр обсадной колонны                       d_з =158 мм =0,158 м

Наружный диаметр обсадной колонны               d₄ =198 мм =0,198 м

Коэффициент теплопроводности материала       
обсадной колонны                                                 λ_ок =50 Вт/(м·°С)

Толщина цементного камня                                  δ_ц =20  мм

Коэффициент теплопроводности породы                      λ_п =2,2 Вт/(м·°С)

Коэффициент температуропроводности породы a_n = 9,6×10^-7м²/с

Коэффициент теплопроводности цемента            λ_ц =0,36 Вт/(м·°С)

Температура нейтрального поля Земли               t₀ =6 ⁰С

Избыточная температура между температурой

стенки трубы НКТ и средней температурой пара Dt₀ =10 ⁰C