Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Физико-математическая модель параметров нефти в трубопроводе




ФГБОУ ВПО

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт физики и химии

Кафедра механики многофазных систем

 

 

Домашнее задание №1

по курсу: «Гидрогазодинамика»

тема: «Разработка методики расчета и компьютерной программы для исследования параметров нефти в трубопроводе»

 

 

Выполнил:

студент группы 25ТФ123

Есенбаев Т.Е.

Проверил:

Шабаров А.Б.

доктор технических наук,

профессор кафедры ММС

 

 

Тюмень, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...................................................................................................................3

1. Постановка задачи...............................................................................................5

2. Физико-математическая модель параметров нефти в трубопроводе.............6

2.1 Исходные данные..............................................................................................6

2.2 Расчет плотности...............................................................................................7

2.3 Расчет давления.................................................................................................7

2.4 Расчет температуры...........................................................................................8

3. Расчетно-параметрическое исследование влияния температуры грунта на изменение скорости, давления и температуры по длине трубопровода............................................................................................................9

4. Расчетно-параметрическое исследование влияния относительной шероховатости на изменение скорости, давления и температуры по длине трубопровода..........................................................................................................19

5. Приложения.......................................................................................................29

5.1 Список идентификаторов...............................................................................29

5.2 Листинг программы на языке Object Pascal..................................................30

Заключение.............................................................................................................36

Список литературы................................................................................................37


 

Введение

Роль трубопроводного транспорта в системе нефтегазовой отрасли промышленности чрезвычайно высока. Он является основным и одним из дешевых видов транспорта нефти от мест добычи на нефтеперерабатывающие заводы и экспорт.

Трубопроводный транспорт нефти имеет ряд преимуществ по сравнению с водным и железнодорожным видами транспорта: минимальная дальность транспортировки, ритмичность работы поставщиков и потребителей, наименьшие потери нефти, наибольшая автоматизация технологических процессов.

Протяженность трубопроводных магистралей в России постоянно увеличивается, осуществляется модернизация и техническое перевооружение ранее построенных трубопроводов, внедряются современные средства связи и управления, совершенствуются технологии транспорта высоковязких и застывающих нефтей, сооружения и ремонта объектов магистральных нефтепроводов.

В связи с этим необходимость введения новых и совершенствования прежних компьютерных симуляторов течения нефти в трубопроводе является на данный момент очень актуальной задачей. Применение гидродинамического моделирования позволяет с высокой (для решения производственных задач) точностью и степенью подробности анализировать физические процессы течения нефти через конкретные трубопроводные сети, учитывая их конструктивные особенности и условия эксплуатации. Использование компьютерных газодинамических и гидравлических симуляторов в топливно-энергетическом комплексе направлено на проведение автоматического анализа текущих и прогнозируемых параметров нестационарного транспорта продуктов по трубопроводным сетям с точки зрения соблюдения технологических, эксплуатационных, конструктивных, экологических и иных ограничений для предотвращения возникновения или раннего обнаружения нештатных и аварийных ситуаций на промышленных объектах топливно-энергетического комплекса.

 


 

Постановка задачи

Таким образом, в связи с возросшим интересом к компьютерному моделированию течения нефти в трубопроводах, перед автором поставлены следующие задачи:

1) Разработать физико-математическую модель течения нефти в трубопроводе;

2) Провести расчетно-параметрическое исследование параметров нефти в трубопроводе в зависимости от скорости, давления и температуры нефти, меняющихся по длине трубопровода;

3) Написать компьютерную программу-симулятор течения нефти в трубопроводе для аналитического решения поставленных задач.


 

Физико-математическая модель параметров нефти в трубопроводе

Разработанная физико-математическая модель предполагает использование метода последовательных приближений, заключающегося в следующем. В первом сечении задается температура. Тогда плотность в первом сечении определяется по формуле:

Далее задается внутренний диаметр трубы, из которого находится площадь поперечного сечения S, расход на входе G1, из уравнения расхода выражается и рассчитывается скорость во входном сечении:

Для полученной плотности также определяются давление и температура. Затем, принимая плотность в (i+1)-м сечении равной плотности в i-м, определяем скорость, давление и температуру в (i+1)-м сечении, и по новым значениям температуры пересчитываем плотность. Данную процедуру выполняем в каждом последующем сечении.

Исходные данные

Месторождение: Тетерево-Мартымьинское.

Физико-химические свойства нефти:

- плотность при 20°C: 825кг/м3;

- кинематическая вязкость: при t=20°C: 4,12 сСт;

при t=50°C: 2,17 сСт;

- температура кипения: +61°C.

 

 

Расчет плотности

Плотность нефти в i-м сечении рассчитывается по следующей формуле:

где плотность нефти при 20°C, ;

температурная поправка, ;

температура нефти в i-м сечении, К.

Расчет давления

Давление нефти в (i+1)-м сечении определяется соотношением:

где давление в i-м сечении, Па;

плотность в i-м сечении, ;

коэффициент Кориолиса (для турбулентного режима течения равен 1,1);

скорости потока в i-м и (i+1)-м сечениях соответственно, м/с;

ускорение свободного падения;

перепад высот на единичном участке, м;

удельная работа сил инерции;

удельная работа, связанная с массообменом через боковую поверхность;

удельная работа подведенной технической работы;

удельная работа сил трения.

 

 

Расчет температуры

Температура нефти в (i+1)-м сечении рассчитывается по формуле:

где удельная полная энтальпия;

теплообмен через боковую поверхность.





©2015- 2017 megalektsii.ru Права всех материалов защищены законодательством РФ.