Целесообразность последовательной перекачки. Приближенная теория смесеобразования. Прием и реализация смеси на конечном пункте трубопровода, страница 18

, где     - стоимость единицы механической энергии;

h - полные потери напора на участке между пунктами подогрева;

- к.п.д. насосных агрегатов.

Стоимость тепловой энергии, затрачиваемой в единицу времени на подогрев нефти, составляет                                     , где    s_т - стоимость единицы тепловой энергии; h_т - к.п.д. нагревательных устройств.

Профессор Яблонский В.С. выразил полные потери напора h как сумму потерь напора на турбулентном и ламинарном участках течения нефти между пунктами подогрева, определил производную , приравнял её нулю и получил в итоге условие для определения оптимальных Т_н и Т_к   вида

 

                                                                                                                                     где     соответственно гидравлический уклон и полный коэффициент теплопередачи на начальном участке трубопровода;

i_к, К_к - то же для конечного участка.

Полученное условие В.С. Яблонский сформулировал так: “При оптимальном значении начальной и конечной температуры сумма стоимостей энергий, затрачиваемых на перекачку и подогрев на первой единице длины нефтепровода, равна такой же сумме, вычисленной для последней единицы длины нефтепровода”.

На основании полученного аналитического решения оптимальная температура подогрева сравнительно просто определяется следующим графо-аналитическим методом (рис. 2.20). Строится график зависимости от температуры Т функции .                     (2.34)

Нетрудно видеть, что значения Т_н и Т _к, удовлетворяющие уравнению (2.33), лежит на горизонталях, проведенных при S = const. Видно также, что таких пар можно подобрать сколько угодно. Какое же их сочетание является искомым?

Из бесчисленного множества парных значений Т_н и Т_к, отвечающих на графике условию S(Т_н) = S(T_k), надо выбрать пару, связанную между собой законом температуры по длине трубопровода.

 

В качестве аргумента для вспомогательного графика целесообразно выбрать величину . При ламинарном режиме все просто

.                    (2.35)

При турбулентном режиме немного сложнее   .        (2.36)

При смешанном режиме течения вывод продемонстрируем полностью.

Для турбулентного участка

, а для ламинарного      .

Перемножив соответственно левые и правые части данных выражений получаем             .        (2.37)

Если с уч-м погр-ти построений пренебречь разницей м/у вел-ми g_л и g_т, то соот-ние разностей тем-р можно заменить соотн-ми длин отр-в, взятых с осн-го гр-ка. Так, для горизонтали ad отн-ние (Т_н -Т_о - g)/ (Т_k -Т_о - g) с точностью до погр-ти построений равно соотношению длин отрезков ас и аb.

Пользуясь этим методом для каждой из проведенных гор-лей, по формулам (2.35) и (2.37) вычисл.  и в масштабе откл-м на продолжении этих линий. Соединив получ. т-ки, будем иметь кривую, явл. ключом к реш-ю поставл-й задачи. Далее все просто. Для перегона между пунктами подогрева вычисляется величина  = х и откладывается на вспомогательном графике. Восстанавливая из нее перпендикуляр до вспомогательной кривой и проводя горизонтальную линию через точку их пересечения, на кривой S(T) находим  точки, соответствующие оптимальным величинам Т_н и Т_k.

29. Прогрев горячих ТП перед пуском

Вновь построенный трубопровод, предназначенный для перекачки высоковязких и высокозастывающих нефтей или нефтепродуктов с предварительным подогревом, можно пустить в работу двумя способами:

1. После предварительного прогрева трубопровода и окружающего грунта маловязким низкозастывающим нефтепродуктом или водой.

2. Без предварительного прогрева.

Магистральные трубопроводы пускают в эксплуатацию, как правило, с предварительным подогревом. Наиболее целесообразно прогревать систему трубопровод-грунт водой, т.к. это  требует в 3...4 раза меньше времени, чем при прогреве системы нефтью или нефтепродуктами (у воды больше теплоемкость, выше скорость течения). Другое дело, если достаточного количества воды нет - тогда выбирать не приходится.