Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 [ 4 ] 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

1.2.3. ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ В ГАЗОПРОВОДАХ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Давление газа в различных точках трубопровода, расположенных на произвольных расстояниях от входа в него газа, можно определить по приведенным формулам, например по формуле (1.2-8). Таким образом можно установить распределение давления по трубопроводу. Примерно оценить распределение давления можно « более простым способом, приняв, что средняя величина коэффициента сжимаемости z = z остается постоянной вдоль всего трубопровода (Смирнов и Ширков-ский, 1957). Для участков трубопровода АВ и ВС по рис. 1.2-1 в соответствии с уравнением (1-2-9) можно написать

,.„ = 738,4.

xlMTz

,.„ = 738,4

.8/3

~x)lMTzj

0,1 0,2 0,3 О,/ 0,5 0,Е 0,7 0,8 0,9 1,0

Рис. 1.2-1. Кривая изменения давления в горизонтальном газопроводе высокого давления

Следовательно,

р?-р1

Pi-Pi

1 -X

Окончательно имеем

(1.2-25)

Следовательно, давление в любой точке газопровода, расположенной на расстоянии xl от его начала, может быть рассчитано по уравнению (1.2-25) по заданным давлениям pi и р2 на концах этого газопровода.

Пример 1.2-5. Рассчитать распределение давления по длине газопровода при Pi = 5 МПа, Р2 = 0,2 МПа. Примем л:1 = 0,1; *2 = 0,3 и т. д. Тогда по уравнению (1.2-25)

р„ = [52 - (52 - 0,22) 0,1 JOS = 4,74 МПа, р2= [52-(52-0,22)0,3]».б = 4,18 МПа.

Кривая p=f(x), соединяющая рассчитанные таким образом точки, показана на рис. 1.2-1. Наклон этой кривой значительно возрастает при небольших значениях расходов, а потребление энергии на иерекачку газа уменьшается при более высоких давлениях. Транспортирование больших объемов газа таким образом более экономично при высоких давлениях в трубопроводе.

1.2.4. СРЕДНЕЕ ДАВЛЕНИЕ В ГАЗОПРОВОДЕ

Среднее давление в газопроводе выражается в виде

р = pdx.

Подставляя выражение для рх по (1.2-25), получим

Пример 1.2-6. Определить объем газа, содержащийся в трубопроводе при стандартных условиях, если Рст = 0,1013 МПа, 7"ст = 288,2 К, Pi = 5 МПа, р2=2,5 МПа, d = 0,l,541 м, / = 36,2 км, 7" = 277,2 К, М=17,38 кг/кмоль. Приняв 2ст= 1, получим

У„ = Щ- (1.2-27)

0,15412-3,14 V= =-4---36,200 = 675,1

По уравнению (1.2-26) среднее давление в трубопроводе

- 2 / 2,52 N

Р = -(5+Т+2х) = 3.89МПа.

Из диаграммы рис. 8.1-2 находим 2-0,89. Подставляя найденные значения в уравнение (1.2-27), получим

3,89-675,1-288,2

0,1013 0,89-277,2 -З.ОЗЮ* м".

1.3. ТЕЧЕНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПО ТРУБОПРОВОДАМ

1.3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПО РЕОЛОГИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

По реологическим свойствам жидкости делятся на следующие группы.

1. Жидкости, вязкость которых не зависит от времени и от продолжительности сдвига. В эту группу входят ньютоновские жидкости, вязкость которых остается постоянной при данных температуре и давлении, а также неньютоновские жидкости в узком смысле, кажущаяся вязкость которых является функцией напряжения сдвига.

2. Жидкости с неустановившейся (нестационарной) вязкостью, зависящей как от напряжения, так и от продолжительности сдвига.

3. Вязкоупругие жидкости, кажущаяся вязкость которых является функцией как напряжения сдвига, так и степени деформации.

4. Жидкости со сложной реологией, сочетающие в себе свойства трех предыдущих групп жидкостей.

в нефтяной промышленности наиболее часто используются жидкости первых двух групп. Свойства потока характеризуются реологическими кривыми или группами их, иллюстрирующими зависимость напряжения сдвига от скорости деформации.

а) Жидкости с реологическими характеристиками, не зависящими от времени

Для описания течения таких жидкостей предложены феноменологические математические модели трех типов: Саттерби, Метера и совместная Хершелла, Порста, Московича и Хоувинка. Модель Метера включает в себя в качестве частного случая модель Эллиса. Для этих моделей действительно соотношение

T=.T, + pD«. (1.3-1)

Если Те = 0, то

T=p,D«, (1.3-2)

где D - абсолютная величина скорости сдвига. Для ламинарного потока в трубопроводе

Это соотношение отражает так называемый степенной закон Оствальда и Де Ваеля, который можно использовать для описания характеристик некоторых псевдопластичных (1>л>0) и дилатантных (га> >>1) жидкостей. При п=\ это соотношение упрощается к виду (для ньютоновских жидкостей)

x=\iD. (1.3-3)

Если в уравнении (1.3-1) ТеО и п=\, то

x = T, + p"D. (1.3-4)

Эта взаимосвязь характеризует так называемые бингамовские пластики.

Отметим, что коэффициент р в уравнении (1.3-1) -коэффициент расхода в уравнении (1.3-2), также обозначенный [л; динамическую вязкость р в уравнении (1.3-3) и пластическую, или дифференциальную, вязкость х" в уравнении (1.3-4). Реологические кривые разных типов жидкостей, перечисленных выше, показаны на рис. 1.3-1. «Кривая», характеризующая течение ньютоновской жидкости, представляет собой прямую А, начинающуюся в начале координат.

Реологические свойства псевдопластиков или жидкостей со структурной вязкостью зависят от нескольких причин. Наиболее простое объяснение состоит в том, что жидкая фаза псевдопластиков (представляющая собой диспергирующую среду) содержит в себе асиммет-