Дипломдық жобада мұнай айдау станциясындада технологиялық

61 

 

 

3.10 сурет – Жұмыс дөңгелегінің айналу жиілігін өзгерту  

3.3  «Ыстық»  мұнай  құбыр  желісінің  қауіпсіз  тоқтатылуының 

есептелу методикасы 

Қауіпсіз  тоқтатылу  деп  мұнай  құбыр  желісінің  тоқтауы  кезінде,  МАС 

шығысында  қысымның  мүмкін  мәнінен  шектен  шықпай,  айдауды  жаңартуға 

мүмкін болатын уақытты айтады.  

Ұзақ  қататын  мұнайды  айдау  кезінде,  бастапқы  қозғалыс  кернеуі  бар, 

мұнай құбыр желісінен ығыстыру қажеттілігмен анықталады. Құбыр желінің 

тоқтатылуы кезінде температураның таралуы анықталады.  

3.4  Температураның  мұнай  құбыр  желісі  бойымен,  оның 

тоқтатылуы кезінде таралуының MatLab ортасында есептелуі 

Айдау 

соңындағы 

ысыту 

пункттер 

арасындағы 

мұнай 

температурасының таралуы (3.11 сурет) 

 

t

k

= t

0

+ (t

н

− t

0

) × e

−Шу

,  

(3.10) 

 

мұнда 

t

0

 ‒ құбырдың орналасу түбіндегі қабаттың температурасы, ºС; 

          

  t

н

 ‒ мұнайдың бастапқы температурасы, ºС. 

Шу ‒ Шухов саны      

 

Шу =

К

тр

×p×D×λ

G×(C

p

+

е×ж

tнп−tкп

)

,  

(3.11) 

 

мұнда 

К

тр

 ‒ мұнайдан қабатқа дейінгі толық жылуберу коэффициенті; 

            

D,   λ  ‒  мұнай  құбыр  желісі  аймағының  ұзындығы  мен  ішкі 

диаметрі, м; 

            

G ‒ мұнайдың массалық шығыны, кг/с; 

62 

 

            

C

p

 

‒  жылусыйымдылығы, Дж/(кг·К); 

            

е ‒ мұнай құрамындағы парафиннің массалық үлесі; 

            

ж ‒ парафиннің кристалдануының жасырын жылуы; 

            

t

нп

, 

t

кп

  ‒  парафиннің  кристалдануының  басталу  және  аяқталу 

температурасы. 

Толық жылуберу коэффициенті (3.12 сурет) 

 

К

тр

=

1

1

б1

+

D

б2×Dиз

+

D

2

×∑

1

лi

×λi

Di+1

Dі

J

i=1

,  

(3.12) 

 

мұнда 

б

1

, б

2

 ‒ мұнай берудің ішкі және сыртқы коэффициенттері, 

Вт

м

2

∙𝐾

; 

           

D

из

 ‒ мұнай құбыр желісі оқшауының сыртқы диаметрі, м; 

            

Λi  ‒  ішкі  диаметрі  D

і

  және  сыртқы  диаметрі 

D

i+1

,  і‒қабат 

жылуөткізгіштігінің коэффициенті, Вт/(м

∙ К); 

           

 J ‒ қабаттар саны. 

Жылуберудің ішкі коэффициенті 

 

б

1

=

л

н

×Nu

D

,  

(3.13) 

 

мұнда 

л

н

 ‒ мұнайдың жылуөткізгіштік коэффициенті, тең 

 

л

н

=

156,6

c

293

× (1 − 0,00047 × T),  

(3.14) 

 

мұнда 

c

293

 ‒ 293 K температура кезіндегі мұнай тығыздығы, кг/

м

3

; 

         

   T  ‒ Λi табатын температура, К; 

            

Nu  ‒  Нусельт  критерийі  (3.13  сурет).  Келесі  формулалардың 

бірімен шешіледі: 

- ламинарлы режимде 

Nu = 0,17 × (Re × Pr)

0,33

× (Gr × Pr)

0,1

.  

(3.15) 

 

- турбулентті режимде 

 

Nu = 0,021 × Re

0,8

× Pr

0,43

 , 

(3.16) 

 

Re,  Pr,  Gr  ‒  тұқыр  пластикалық  сұйықтық  үшін  Рейнольдс,  Прандтль 

және Грасгоф критериийлері, тең 

 

Re =

W×D×c

з

эф

,  

(3.17) 

 

Pr =

з

эф

c×a

,  

(3.18) 

63 

 

Gr =

g×в×Дt×D

3

×c

2

з

эф

2

, 

(3.19) 

 

мұнда 

W ‒ мұнайдың орташа жылдамдығы, м/с; 

            

𝑎 ‒ температура өткізгіштік коэффициенті, м

2

/c; 

            

Д𝑡  ‒  ағыс  пен  қабырғаның  орташа  температураларының 

айырымы, ºС;  

             

з

эф

 ‒ мұнайдың тиімді тұтқырлығы  

(3.20) 

з

эф

= з × F(И),  

 

𝑎 =

л

н

С

р

×с

,  

(3.21) 

 

мұнда  

з ‒ мұнайдың пластикалық тұтқырлығы, Н/м

2

∙ с

−1

; 

            

𝐹(И)    және  С

р

  ‒  функция  (3.14  сурет)  және  мұнайдың  шектік 

жылусыйымдылығы 

 

F(И) =

1

8

× [И + 2 × (1 + √И + 9)],  

(3.22) 

 

С

р

=

31,56

√c

293

× (762 + 3,39 × T),  

(3.23) 

 

мұнда 

И ‒ Ильюшин саны 

 

И =

ф

0

×D

з×W

,  

(3.24) 

 

 мұнда 

ф

0

 ‒ қозғалудың бастапқы кернеуі, Н/

м

2

.   

 Жылуберудің сыртқы коэффициенті 

 

б

2

=

2×л

гр

D

нз

×λn×

4H

Dнз

,  

(3.25) 

 

мұнда 

л

гр

 ‒  қабаттың жылуөткізгіштік коэффициенті, Вт/(м

∙ К); 

             

H  ‒ құбыржелінің орналасу тереңдігі, м. 

 

Еркін температура кезіндегі мұнай тығыздығы 

 

c = c

293

− б

т

× (t − 20),  

(3.26) 

 

мұнда 

б

т

 ‒ тығыздықтың температуралық оңалуы [4] 

 

б

т

= 1,825 − 0,001315 × c

293

 . 

(3.27)