Тепловой расчет - трубопровод
Cтраница 2
Использование теплофизических характеристик грунтов, полученных из справочной литературы, при тепловых расчетах не может привести к удовлетворительному результату по двум причинам: во-первых, число надежных определений теплофизических свойств различных грунтов сравнительно невелико; во-вторых, при выборе теплофизических характеристик грунтов практически невозможно учесть все особенности мерзлотно-грунтовых условий вдоль трассы-трубопровода. В результате точность тепловых расчетов трубопроводов существенно снижается. [16]
Характеристики двухфазного потока ( газосодержание, скорость, структурная форма и другие параметры) влияют только на внутренний коэффициент теплоотдачи alf а внешний коэффициент теплоотдачи а2 и сопротивление изоляции от нее не зависят. Это облегчает и упрощает тепловой расчет трубопроводов, по которым движется газожидкостная смесь, так как он становится идентичным тепловому расчету нефтепроводов и газопроводов. [17]
После уточнения расчета диаметров трубопроводов определяют полезные тепловыделения отдельно по каждой комнате, затем находят разность между теплопотеря-ми и тепловыделениями и по ней соответственно подбирают поверхность нагревательных приборов. При подборе приборов температура входящей и выходящей из них воды берется из теплового расчета трубопроводов. [18]
 |
Схема двухтрубной бесканальной прокладки теплопроводов. [19] |
При подземной прокладке нескольких трубопроводов в общем канале ( рис. 6.45) тепловые потоки от каждого из них поступают в канал, а затем общий тепловой поток отводится через стенки канала и грунт в окружающую среду. Определив температуру воздуха в канале, можно найти теплопотери каждого трубопровода по методике теплового расчета трубопровода, окруженного воздухом. [20]
Необходим такой метод решения задач, который позволил бы получать относительно простые формулы для любого нестационарного процесса. При расчете нестационарных режимов эксплуатации трубопровода ( рассматривается подземный трубопровод) нами [10, 41] применен метод теплового баланса для определения величины теплового потока без непосредственного учета коэффи циента теплопередачи Кг - Таким образом, тепловой расчет трубопровода сводится к двум уравнениям: уравнению теплового баланса и закону изменения температуры перекачиваемой жидкости по длине трубопровода для соответствующего нестационарного процесса. Однако в этом случае нужно знать закон распределения температуры в грунте вокруг трубопровода. Суть метода поясним на примере прямого нагрева. [21]
Плановые изменения режимов не представляют собой сложности и имеют разработанную технологию их осуществления. Поэтому необходимо уметь рассчитывать такие режимы эксплуатации горячих трубопроводов. Тепловой расчет трубопровода сводится к отысканию законов распределения температуры в потоке, омываемой им стенке и грунте. Однако решение такой сопряженной задачи встречает значительные трудности. Задача формулируется следующим образом. По трубопроводу с пропускной способностью Qi движется теплоноситель при установившемся режиме. Закон изменения усредненной по радиусу температуры потока описывается формулой Шухова. В некоторый момент времени, принимаемый за нуль отсчета, подача или температура подогрева изменяется скачком и поддерживается затем на постоянном уровне. Требуется определить, как будут изменяться потери на трение во времени. [22]
 |
Расчетные участки трубопровода с различными режимами течения. [23] |
Шухова (5.2) применимо в том случае, когда на всей длине трубопровода L соблюдается условие постоянства коэффициента теплопередачи k от жидкости в окружающую среду. При изменении, например, теплофизических свойств грунта по трассе или режима движения жидкости значение k изменяется. Поэтому тепловой расчет трубопроводов рекомендуется производить отдельно для участков, отличающихся характером грунтов и режимом течения жидкости. [24]
Аналогичные, но более сложные законы изменения температуры с учетом теплоты кристаллизации приводятся в других работах. Однако-в них теплоизолирующее влияние парафина на стенке трубопровода не учитывается. Предложенные формулы теплового расчета трубопроводов получены на основании результатов лабораторных, исследований кривой зависимости ej от температуры для отдельных нефтей. Между тем парафины в различных нефтях и нефтяных: растворителях растворяются примерно с одной закономерностью. [25]
К внешним факторам, влияющим на изменение теплофизических свойств грунтов, относятся метеорологические условия, а также теп-ч ловое влияние самого трубопровода на грунт. Влияние метеорологических условий, проявляющееся вследствие выпадения осадков и колебания температуры воздуха, а следовательно, и грунта, приводит к изменению его влажности, которое в течение года может быть значительным. Количественное приложение этих результатов к тепловым расчетам трубопроводов не представляется возмож: ным из-за отсутствия надежных экспериментальных данных. В работе [8] оценено влияние суточных и годовых колебаний температуры воздуха на tap. [26]
СР Ср a i / ( 7 H п - Т) - эффективная теплоемкость нефти; 1 xL; L - расстояние между тепловыми станциями; / i -длина трубопровода, на которой кристаллизация парафина не происходит и температура изменяется в соответствии с законом Шухова. Формула (5.36) была предложена В. И. Черникиным и носит его имя. Аналогичный, но более сложный закон изменения температуры с учетом теплоты кристаллизации дается Ф. Г. Мансуровым и другими авторами. Но во всех этих работах не учитывается теплоизолирующее влияние парафина на стенке трубопровода. Предложенные в указанных работах формулы теплового расчета трубопроводов получены на основании результатов лабораторных исследований кривой зависимости от температуры для отдельных нефтей. Между тем парафины в различных нефтях и растворителях растворяются примерно с одной закономерностью. Они резко растут с увеличением температуры, асимптотически приближаясь к линиям, параллельным оси ординат, отвечающим температуре плавления парафина. [27]
Естественно, что для подземного трубопровода дифференциальные уравнения тепло - и массопереноса должны быть по меньшей мере двумерными, чтобы проследить за ходом изменения влажности и температуры грунта хотя бы в сечении. Решение таких задач связано с большими математическими трудностями. Поэтому и в настоящее время при выполнении теплового расчета теплофизические свойства грунтов определяются экспериментально, путем отбора проб для исследования в лабораторных условиях, или выбираются по результатам многолетних наблюдений на действующих трубопроводах. Практика эксплуатации магистральных горячих трубопроводов, а также специальные исследования показали, что по мере прогрева грунта, окружающего трубопровод, идет перераспределение влажностно-температур-ного поля. Ближайший к трубопроводу наиболее прогретый слой грунта оказывается сухим или ( при относительно невысоких ( 300 - 320 К) температурах нагрева) подсушенным. Это приводит к изменению теплофиз ических свойств грунта в зоне влияния трубопровода и в первую очередь к уменьшению коэффициента теплопроводности грунта. Выбор теплофизических свойств грунтов для теплового расчета трубопроводов до сих пор представляет большие трудности. Имеющиеся расхождения у разных исследователей объясняются несовершенством методик измерения параметров, так как для влажных грунтов метод стационарного теплового режима приводит к заметным погрешностям из-за миграции влаги при больших градиентах температур. Но ввиду своей простоты и надежности метод стационарного режима для определения теплофизических характеристик грунтов применяется и в настоящее время наряду с зондовыми методами. Влияние р скелета грунта практически мало сказывается на численных величинах ХТР. В литературе имеется значительное число формул, для которых исходными параметрами являются пористость, порозность, коэффициент теплопроводности при фиксированных условиях и др. Такой подход является весьма сложным из-за отсутствия достоверных данных в соответствующей литературе. [28]
Страницы: 1 2