Теплообмен - трубопровод
Cтраница 3
Возможен и другой способ. Таким образом, исходя из максимально возможной точности измерения ЯГр, агр, Сгр, следует оценить необходимость учета тех явлений в процессе теплообмена трубопровода с окружающей средой, влияние которых на конечный результат заведомо меньше, чем погрешность определения теплофизических характеристик грунта. В результате появляется возможность упростить расчетные формулы. [31]
 |
Кривые стабилизации температуры. 1 - t 0. 2 - 0 25 ч. 3 - 0 5 ч. 4 - 2 0 ч. [32] |
Так, на рис. 6.10 показаны кривые изменения температуры газа, а следовательно и стенки трубопровода, во времени при закрытии линейных кранов на КС-1 и КС-2. В начале участка температура газа снижается в течение 2 часов от - 3 С до - 33 С, в то время как в конце участка температура возрастает от - 12 С до 27 С. В дальнейшем, за счет теплообмена трубопровода с грунтом, температура выравнивается по длине трубопровода и становится равной температуре грунта. Таким образом, качественная картина происходящего в газопроводе процесса представлена здесь достаточно полно. [33]
К / С / 90 ( Юсрр - характеристика теплообмена; Ф ( х, т) - функциональный ряд по собственным числам. Формула (4.22) получена при условии, что в трубопроводе поддерживается постоянная скорость течения нефти. Процесс изменения пропускной способности нефтепровода, вызванный изменением условий теплообмена трубопровода, с окружающей средой вследствие увеличения ( снижения) начальной температуры подогрева нефти, происходит достаточно медленно, и его можно представить как квазистационарный. Очевидно, что это утверждение будет справедливым после того, как граница раздела холодной и горячей жидкости пройдет рассматриваемое сечение трубопровода, а в период времени от нуля до т xlv характер изменения будет весьма быстрым. [34]
Расчет тепловых и гидравлических режимов трубопроводов и особенно переходных является сложной задачей. Внедрение автоматизированных систем проектирования и управления работой трубопроводов позволяет, учитывая возможности широкого применения ЭВМ, повысить требования к точности математических моделей теплообмена трубопровода с окружающей средой и к результатам их реализации. [35]
 |
Схема укладки подземного трубопровода с засыпной изоляцией. [36] |
Трубопровод укладывают на подушку из теплоизоляционного материала и засыпают им же сверху до определенного уровня. Затем остальную часть траншеи заполняют грунтом, вынутым при ее разработке. Условия теплообмена подземного трубопровода с засыпкой отличаются от условий теплообмена трубопровода с однородным грунтом. Точное решение можно получить, если сечение засыпной изоляции представляет собой квадрат. [37]
При стационарном потоке изменение его теплосодержания при движении по трубопроводу пропорционально отношению длины трубопровода к его диаметру. Для потоков, параметры которых далеки от значений, соответствующих фазовому переходу ( конденсация, кристаллизация), теплообмен с окружающей средой сопровождается изменением температуры. Для потока пара, парогазовой смеси или раствора, близкого к состоянию насыщения, уменьшение теплосодержания за х: чет теплопотерь сопровождается образованием новой фазы, что в некоторых случаях нежелательно, а в других недопустимо по условиям дальнейшей переработки. Увеличение теплосодержания потока легкокипящей жидкости или сжиженного газа в результате теплообмена трубопровода с окружающей средой, имеющей более высокую температуру, может привести к повышению давления сверх допустимого. [38]
Ts ( Тн ДГ - Ts) exp ( - az), что соответствует установившемуся распределению температуры мазута, характерному для нового уровня температуры подогрева. В сечениях z wt распределение температуры остается неизменным, а ближе к началу трубопровода происходит изменение температуры мазута. При достаточно малых z или очень большом расходе перекачки функция A ( z, t) стремится к единице. Следовательно, для таких условий динамика теплопередачи в грунте слабо влияет на температурный режим перекачки. Наоборот, на температуру мазута при работе недогруженного трубопровода значительной протяженности сильно влияют особенности теплообмена в окружающей среде. Этот естественный результат хорошо согласуется с качественным анализом процесса теплообмена трубопровода. [39]
Расчеты выполнены для средних параметров при изотермическом режиме. Полный коэффициент теплопередачи К получен по результатам обработки фактических данных для аналогичных труб о-проводов. Аналогичные вычисления были сделаны П. Б. Кузнецовым и для магистра ь-ного нефтепровода Каменный Лог-Пермь. Расчеты проведены по средним значениям коэффициентов, полученных на этом же нефтепроводе. Естественно, что сравнение результатов по принятой модели с экспериментом будет удовлетворительное. Однако достоинством модели П. Б. Кузнецова [5.7] является то, что она позволяет анализировать влияние отдельных факторов на процесс парафинизации. Очевидно, что в этом случае речь идет о рыхлой составляющей отложений, которая может смываться потоком нефти. На парафинизацию трубопровода существенным образом влияет интенсивность теплообмена трубопровода с окружающей средой. Трубопровод, уложенный во влажных грунтах, запарафинивается во много раз быстрее, чем этот же трубопровод в сухих грунтах. Так, например, подземный трубопровод диаметром 0 7 м при расходе нефти 370 кг / с, 2 91 Вт / ( м2 - К) и То 277 К запарафинивается в 15 раз быстрее, чем этот же трубопровод при А. [40]
Следует отметить различие ха - t рактера изменения тепловых потерь по рассматриваемым вариантам. Для первого варианта ( Т 40 С) максимальные тепловые потери соответствуют наиболее холодным месяцам. Минимальные значения достигаются к концу августа. Это связано с сезонным изменением температурного перепада Т - Тъ, значения которого колеблются от максимального зимой до минимального летом. Смещение экстремальных значений q и 7V во времени на один месяц связано с определенной инерционностью передачи колебаний температуры воздуха в грунте. Распределение тепловых потерь трубопровода в годовом разрезе для условий второго варианта имеет обратный характер. Это связано с упомянутыми особенностями затухания сезонных колебаний температуры воздуха в грунте. На рис. 35 наряду с результатами численного расчета на ЭВМ показаны данные определения тепловых потерь в предположении о квазистационарности теплообмена трубопровода с окружающей средой, вызванного сезонными колебаниями температуры воздуха. Расчет тепловых потерь выполняется по формуле (2.78), полученной для условий стационарного теплообмена, но с учетом динамики изменения температуры транспортируемой нефти и температуры грунта на глубине заложения оси трубопровода. Результаты сравнения расчетов с применением точной и упрощенной математических моделей показывает, что предположение о квазистационарности теплообмена трубопровода с окружающей средой, вызванного сезонными колебаниями температуры воздуха, может быть применено в расчетах. Отмеченное отклонение результатов расчета q в этом случае для условий рассмотренного примера колеблется от 10 - 15 % и только в отдельных случаях достигает 20 %, что лежит в пределах точности исходной информации. [42]
Сложность получаемых уравнений явилась причиной того, что решения задач о промерзании или протаивании грунтов в такой постановке почти отсутствуют. Более широкое применение нашла другая постановка задачи о промерзании или протаивании, известная под названием задача Стефана. Изучение кривых льдистости мерзлых грунтов показывает, что подавляющая часть воды в грунте замерзает в спектре отрицательных температур, локализованном около 0 С. Этот спектр весьма узок для грубодисперсных пород и Несколько шире для тонкодисперсных. Исходя из этого факта принимается, что фазовые переходы воды в грунтах происходят при 0 С, и скрытая теплота плавления выделяется только на границе твердой и жидкой фаз. Разработан ряд методов решения задачи Стефана, в основном для линейного и симметричного случая. Для решения инженерных задач о протаивании мерзлого грунта для плоского случая наиболее приемлемым представляется метод последовательных приближений, сочетающий простоту с весьма высокой точностью получаемых решений. Предполагалось, что распределение температур в высушенной и талой зонах подчиняется линейному закону, а в мерзлой зоне температура постоянна. В монографии Г. В. Порхаева [40] предложен метод вспомогательной температуры и даны решения двумерных задач теплообмена трубопроводов, уложенных в мерзлый грунт. Этот метод достаточно эффективен при инженерных расчетах теплообмена подземных трубопроводов. [43]
Следует отметить различие ха - t рактера изменения тепловых потерь по рассматриваемым вариантам. Для первого варианта ( Т 40 С) максимальные тепловые потери соответствуют наиболее холодным месяцам. Минимальные значения достигаются к концу августа. Это связано с сезонным изменением температурного перепада Т - Тъ, значения которого колеблются от максимального зимой до минимального летом. Смещение экстремальных значений q и 7V во времени на один месяц связано с определенной инерционностью передачи колебаний температуры воздуха в грунте. Распределение тепловых потерь трубопровода в годовом разрезе для условий второго варианта имеет обратный характер. Это связано с упомянутыми особенностями затухания сезонных колебаний температуры воздуха в грунте. На рис. 35 наряду с результатами численного расчета на ЭВМ показаны данные определения тепловых потерь в предположении о квазистационарности теплообмена трубопровода с окружающей средой, вызванного сезонными колебаниями температуры воздуха. Расчет тепловых потерь выполняется по формуле (2.78), полученной для условий стационарного теплообмена, но с учетом динамики изменения температуры транспортируемой нефти и температуры грунта на глубине заложения оси трубопровода. Результаты сравнения расчетов с применением точной и упрощенной математических моделей показывает, что предположение о квазистационарности теплообмена трубопровода с окружающей средой, вызванного сезонными колебаниями температуры воздуха, может быть применено в расчетах. Отмеченное отклонение результатов расчета q в этом случае для условий рассмотренного примера колеблется от 10 - 15 % и только в отдельных случаях достигает 20 %, что лежит в пределах точности исходной информации. [44]
Страницы: 1 2 3