Page 41 - 4679

1.15 Експлуатаційний режим перекачування високов'язких нафт

Трубопровідний транспорт високов'язких нафт і нафтопродуктів, що високо
застигають, ускладнений з-за їх підвищеної в'язкості, високої температури застигання і
інших реологічних особливостей. Тому використовують звичайне ізотермічне
перекачування і застосовують перекачування з підігрівом.
В більшості «гарячих» трубопроводів при початкової температурі нафта тече в
турбулентному режимі. Однак по мірі видалення від пункту підігріву нафта остигає, її
в'язкість зростає, турбулентні пульсації молей рідини слабшають і на якомусь
видаленні від пункту підігріву число Рейнольдса може стати рівним критичному ReКР,
при якому турбулентний режим течії переходить в ламінарний. Режим течії нафти, при
якому унаслідок зміни її в'язкості в трубопроводі одночасно мають місце ламінарний і
турбулентний режими течії, називається змішаним.
Зміну режиму течії, що відбувається в «гарячому» трубопроводі необхідно
враховувати при гідравлічному розрахунку. Для цього необхідно знати довжину
ділянок з турбулентним і ламінарним режимами течії. Довжина ділянки з турбулентним
режимом течії рівна:
*
-1
LТ = G · С Р · ln [(ТН -ТО -γТ )/(ТКР -ТО -γТ )]·(КТ ·π·D) ,
*
де: С Р = СР + ε·χП / (ТК – ТО) – узагальнена теплоємність нафти;
ε - масова доля парафіну в нафти;
χП - схована теплота кристалізації парафіну;
ТК - температура нафти на вході в пункт підігріву;
ТО - температура навколишньої середи;
ТН - температура гарячої нафти в початку трубопроводу;
ТКР - температура нафти, при якої відбувається зміна режимів течії;
СР - питома теплоємність нафти;
G - масова витрата нафти;
КТ - коефіцієнт теплопередачі при турбулентному режимі;
D - внутрішній діаметр трубопроводу з обліком відкладень;
γТ - постійна при турбулентному режимі течії.
Аналогічно можна виразити довжину ділянки з ламінарній течією
-1
*
LЛ = G · С Р · ln [(ТКР -ТО –γЛ )/ (ТК -ТО –γЛ )]·(КЛ ·π·D) ,
де: γЛ - постійна при ламінарному режимі течії;
КЛ - коефіцієнт теплопередачі при ламінарному режимі.
Відстань між пунктами підігріву
LТС = LТ + LЛ.
Невідома критична температура визначається наступним образом з
використанням формули Філонова-Рейнольдса для розрахунку коефіцієнта динамічної
в'язкості при критичної температурі
–
– u

μКР = μ* · е ( Ткр Т* ),
де: μ* - коефіцієнт динамічної в'язкості при відомої температурі Т*;
u - крутизна віскограми для динамічної в'язкості.
–1
ТКР = Т* + u · ln (π·D·ТКР ·μ* )/(4·G)
Можливі два часткових випадку. При ТК>ТКР в трубопроводі має місце тільки
турбулентній режим і відстань між пунктами підігріву рівно LТ. При ТКР>ТН в
трубопроводі має місце тільки ламінарний режим і відстань між пунктами підігріву
рівно LЛ.

40