Нефть - главное богатство
России

Расчет трубопроводов для подогретых нефтепродуктов


Перекачка вязких и застывающих нефтепродуктов производится с предварительным подогревом для уменьшения вязкости и потерь напора в трубопроводе.

Во время перекачки температура нефтепродуктов понижается как по длине трубопровода, так и от оси его к периферии.

Характер падения температуры по длине трубопровода определяется формулой академика В. Г. Шухова.

ln(tн-t0/tк-t0)=kpDl/Gc.

С нахождением tк определяются границы температурного интервала, отвечающего наиболее выгодным условиям эксплуатации трубопровода.

Зная tн и tк легко определить потребность в тепле для подогрева нефтепродуктов и рассчитать компенсацию трубопроводов или их противодействие температурным напряжениям.

Для приближенных расчетов можно пользоваться следующими значениями коэффициента теплопередачи k от нефтепродукта, движущегося в трубе, в окружающую среду, ккал/м2·ч·°С:

Для сухого песка

1,0

Для влажной глины

1,25

Для очень влажного песка

3

Для труб с антикоррозийной  изоляцией толщиной 0,5 см

0,4

В среднем можно принимать k равным 2 ккал/м2·ч·°С. Для точных расчетов коэффициент k следует определять по известным уравнениям теплопередачи.

При расчете нефтебазовых трубопроводов для подогретых нефтепродуктов основное уравнение потери напора в трубопроводе не может применяться, так как оно справедливо только для изотермического потока.

При неизотермическом ламинарном и турбулентном потоках потери напора на трение определяются по формулам В. Й. Черникина. Для ламинарного движения

hл=128νQlΔrл/πgd4.

Для  турбулентного движения

hт=βΔrт (Q2-m νml/d5-m).

где ν - кинематическая вязкость нефтепродукта при tн2/сек;

Δrл и Δrт - множители, характеризующие увеличение потери напора на трение вследствие неизотермичности потока в радиальном направлении;

β=0,241/g

m = 0,25.

Коэффициент Δr определяется уравнением

Δr=ԑ(νωʄ)10,

где νω - кинематическая вязкость нефтепродукта при среднеарифметической температуре стенок нефтепровода tω, м2/сек;

νʄ - кинематическая вязкость нефтепродукта при среднеарифметической температуре потока в нефтепроводе tʄ, м2/сек;

ω - коэффициент; для ламинарного потока ω = 0,33; для турбулентного потока ω = 0,24;

ԑ - коэффициент; для ламинарного потока ԑ = 0,9; для турбулентного потока ԑ = 1,0.

С увеличением подогрева нефтепродукта увеличивается расход топлива, но зато сокращаются потери в трубопроводе и расход энергии на перекачку.

Очевидно, что существует такая температура подогрева нефтепродукта, при которой сумма расхода энергии на подогрев и перекачку будет наименьшей, а следовательно, и стоимость транспортирования нефтепродукта будет минимальной.

Оптимальная температура подогрева нефтепродукта определяется по формуле В. И. Черникина методом последовательных приближений.