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

амортизация (моральный износ) существующих технических систем может быть ускорена.

В приведенных расчетах использовалась так называемая техническая стоимость, которая удобна при сопоставлении различных проектных вариантов в целях выбора наиболее оптимального из них.

Таблица 7.1-1

Компоненты стоимости транспортирования нефти по трубопроводу Гавр-Париж (Кэбет, 1966)

Фактическая стоимость во всех случаях выше технической из-за того, что всегда добавляются дополнительные «чуждые» компоненты стоимости, такие как уплата капитального долга и процентов по государственному долгу, накладные расходы и т. п. Учет такого рода расходов при проектировании трубопроводов оправдано только в тех случаях, когда трубопроводный транспорт сопоставляется с другими транспортными средствами, таким, например, как речные танкерные баржи.

Значение стоимости оплаты капитального долга и процентов по государственному долгу очевидно из таблицы 7.1-1.

Компоненты стоимости трубопроводного транспорта в США хорошо отражены в работе Уайта (1969 г.)

7.2. НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ

Когда транспортируемая нефть обладает относительно высокой вязкостью, а ее температура в потоке заметно отличается от температуры среды, окружающей трубопровод, течение нефти не может рассматриваться как изотермическое;

Поскольку нефтепроводы, как правило, заглубляются в землю, температурный режим грунта, окружающего данный нефтепровод, будет оказывать влияние на температуру нефти.

9-546

7.2.1. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Температруа грунта данного состава определяется, с одной стороны, уровнем его освещенности солнечными лучами, а с другой - количеством тепла, поступающего из земных глубин к поверхности.

Уровень освещенности грунта солнечными лучами изменяется в зависимости от сезона и времени суток.

Количественные характеристики теплового потока из земных глубин, возникающего, главным образом, вследствие процессов радиоактивного распада, можно с большой степенью приближения считать постоянными для любого географического района. Температурное влияние этого потока на глубинах 1-2 м, которое нас интересует, примерно на два порядка слабее влияния тепла, поступающего от солнечных лучей. Поэтому его можно не учитывать при рассмотрении вопросов о температурном режиме грунтов.

Исходя из предположения, что грунт обладает тепловой однородностью, изменение температуры грунта в единицу времени описывается дифференциальным уравнением Фурье:

=а.рТ, (7.2-1)

где Сгр - фактор диффузии или распределения температуры, описываемый уравнением

Ур

(7.2-2).

Это уравнение, описывающее температурные изменения с достаточным для данного случая приближением, может использоваться также в его одномерной форме:

(7.2-3>

--=а,

Температурные изменения на поверхности грунта, т. е. при /г = 0, характеризуются уравнением:

где (й = 2я/т.в. Другие обозначения определяются по рис. 7.2-1. При определенных значениях начальных физических характеристик уравнение (7.2-3) имеет решение:

" 2я/

АГ,=АГ,ехр[-Л]/-

г Дгрт.!

(7.2-4>

Экстремальные колебания температуры ATha на глубине h увеличиваются, когда значение sin равно единице. При этом

грт.в

(7.2-5).

По этому уравнению и рис. 7.2-1 видим, что с глубиной амплитуда уменьшается. Суточные колебания температуры грунта на глубине 1 и почти незаметны, так как чаще всего составляют менее 0,1 °С.

Сезонные изменения температуры грунта достигают измеримых значений даже на глубине 25-30 м в зависимости от тепловых свойств грунта.

Ниже глубины 30 м температура определяется только количеством тепла, поступающего из глубин земли.

Рис. 7.2-1. Изменение температуры грунта в зависимости от времени

На рис. 7.2-1 показано, что кривая изменения температур на глубине h смещена по фазе относительно кривой /, характеризующей изменения температуры на поверхности земли. Этот сдвиг фаз описывается уравнением

•в У 4лагр

(7.2-6)

Пример 7.2-1. Требуется найти пределы суточных изменений температуры на глубинах 0,3 и 0,1 м, а также величину сдвига фаз для этих глубин, если а= = 4,9-10- м/с и температура поверхности грунта изменяется от -Ь22°С до -Ь2°С.

Учитывая обозначения на рис. 7.2-1, находим среднее отклонение темлературы на поверхности грунта:

л -г 0 max То 22 2

а о л - о --*• 9 - I и с

с помощью уравнения (7.2-5) находим отклонение температуры на глубине 0,3 м О ехр

Тлд -

0,3=я

= ±0,7°С,

,910--86-400 а на глубине 1,0 м

7ла = ±0,0016°С. Среднее значение температуры с достаточной точностью составит

7"/! - Тп = Тп

= 2-+ 10= 12°С.

Предельные значения температуры на глубине 0,3 м:

Тл max = 7-л + ДГй = 12-I-0,7 = 12,7 °С, Тнтт=Тн-1Та = 12 - 0,7 = 11,3 X, а на глубине 1,0 м Глах -12,002 °С и Гйтщ = 11,988 °С.