Перекачка высоковязкой и застывающей нефти, страница 26

В нем лишь одна неизвестная - Т_ср, которую легко определить. Задаваясь Т_н, соответствующее значение Т_к  найдем, как  Поскольку в каждом варианте Т_н и Т_к  нам известны, то из формулы для расчетного числа пунктов подогрева на теплоизолированном трубопроводе легко выразить требуемый наружный диаметр теплоизоляционного покрытия

                    ,               (2.51)

т.е. число анализируемых вариантов уменьшается в  раз.

Для выбора оптимального диаметра “горячего” трубопровода нужно сначала для каждого из них установить оптимальные Т_н, Т_к, n,  и D_из, затем приплюсовать приведенные затраты на линейную часть и выбрать вариант с наименьшими затратами.

Пример. Определить оптимальные параметры “горячей”    перекачки 10 млн.т/год нефти плотностью 890 кг/м³, вязкостью при О ^оС равной    119,1МПа×с, коэффициент крутизны вискограммы для которой равен              0,044 1/град. Длина нефтепровода 450 км, диаметр 529 мм. Максимально допустимая начальная температура нефти равна 60 ^оС, минимально допустимая конечная - 5 ^оС, температура грунта в ненарушенном тепловом состоянии - О ^оС. Материал тепловой изоляции пенополиуретан.

Исходя из опыта эксплуатации “горячих” нефтепроводов, число НПС в рассматриваемом случае может изменяться от 3 до 9. Однако при числе НПС меньшем, чем 4, требуемая средняя температура нефти, найденная из уравнения баланса напоров, превышает максимально допустимую начальную температуру, а при числе НПС большем, чем 6, не выполняется ограничение по минимально допустимой конечной температуре. Таким образом из 7 возможных значений числа НПС достаточно рассмотреть лишь три.

Исходя из требуемой средней температуры нефти в трубопроводе, равной при 4-х станциях 45,1 ^оС, при 5-ти станциях - 29,3 ^оС, при 6-ти станциях-12,2 ^оС, задавая величины Т_н от 60 ^оС с шагом через 5 градусов, находим соответствующие величины  Т_к,  удовлетворяющие  третьему  ограничению. Задаваясь коэффициентом кратности   от 1 до 5, определяем наружный диаметр тепловой изоляции и суммарные приведенные затраты на перекачку, подогрев и тепловую изоляцию. Оптимальным является вариант, когда число НПС равно 4, коэффициент кратности   = 1, начальная и конечная температуры равны соответственно 50 и 42,7 ^оС, толщина тепловой изоляции - 15 мм.

2.3.8. Нестационарность режимов при эксплуатации “горячих”

трубопроводов

Эксплуатация “горячих” трубопроводов сопряжена со значительными трудностями.

При выводе формулы Шухова, потерь напора в “горячем” трубопроводе, определении толщины тепловой изоляции и решении других задач, мы полагали режим перекачки стационарным, т.е. расход, температурный режим и др. параметры постоянным. неизменными во времени. На самом деле значительную часть времени “горячие” нефтепроводы работают в нестационарном тепловом и гидравлическом режимах.

Одной из причин нестационарности является сезонное изменение температуры грунта, окружающего трубопровод. При сохранении неизменной начальной температуры нефти характер изменения ее конечной температуры такой же, как и температуры грунта (сдвиг по фазе равен нулю), но амплитуда колебаний Т_к меньше, чем у Т_о. Изменение температурного режима, в свою очередь, приводит к изменению расхода в трубопроводе, т.е. к гидравлической нестационарности.