Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
197
Құбырдың тиімді диаметрін таңдау есептері әрқашан
өзекті. Дөңгелек қималы құбырдың ішкі диаметрін бағалауы
мына формуламен анықталады:
=
∙
∙
(5.55)
Айдалатын сұйық шығыны Q әдетте белгілі. Сондықтан,
есептеу үшін тек қана сұйықтық жылдамдығын ω анықтау
керек. Оны тәжірибеге қарап тұспалдап алуға болады. Мысалы,
өздігінен қозғалған сұйықтық жылдамдығы ≈0,1-0,5 м/с, ал
арынды құбырларда жылдамдық ≈0,5-2,5 м/с-тан үлкен.
Таңдалған жылдамдықтарға (5.55) бойынша тиімді ішкі диаметр
есептеледі, одан соң құбыр таңдалады.
Осылайша есептелген құбыр диаметрі пайда алып келуі екі
талай. Тиімді диаметр техника-экономикалық есептеулер негізінде
табылуы мүмкін. Анығы, жылдамдық үлкен болған сайын, керекті
құбыр диаметрі төмен, яғни құбыр бағасы, монтажы және жөндеуі
төмен, К
1
. Алайда, жылдамдық өскен сайын үйкеліс те және
аудандық кедергіде кеткен арын күрт өседі. Бұл сұйықты
тасымалдау бағасының өсуіне әкеп соғады, К
2
.
Құбыр диаметрі өскен сайын К
1
шығындары да өседі, ал
пайдалану шығындары К
2
төмендейді. Егер К
1
және К
2
қосқанда, жалпы К шығынын аламыз, оларда сәйкес тиімді
құбыр диаметрінің минимумы болады. Бұл кезде К
1
және К
2
шығындары бір уақыт аралығына келтірілуі керек, мысалы бір
жылға.
Құбырлар үшін келтірілген іргелі шығындар:
=
∙
∙
(5.56)
мұндағы m – құбыр массасы, т; C
M
– 1 тонна құбыр салмағы,
тг/т; К
м
– коэффициент, монтаж бағасын ≈1,8 ескеретін; n –
пайдалану мезгілі, жыл.
Энергетикалық
шығынды
ескергендегі
пайдалану
шығындары құралады:
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
198
= 24 ∙
∙
жк
∙
э
, тг/жыл
мұндағы N–қуат, кВт; n
жк
– 1 жылдағы жұмыс күн саны;
С
э
– бір киловатт-сағат энергиясының бағасы, тг/кВт*сағ.
5.3. Изотермиялық емес сұйық жылдамдығының есебі
Өндіріс жағдайында пеште, жылу алмастырғыштарда
қыздырылатын немесе қоршаған ортада өз жылуын жоғалтатын
мұнай ағындарымен (парафинді, жоғары тұтқырлықты) жұмыс
істеуге тура келеді. Ұңғы түбінен сағасына және одан ары МДҚ-
на дейінгі қозғалыста келе-келе температура төмендеуі және
құбырмен
тасымалдануда
шикі
мұнайдың
газсыздануы
байқалады. Температура (t) төмендеген сайын оны құбырмен
тасымалдағанда мұнай тұтқырлығы (υ) және гидравликалық
кедергісі (λ) артады:
t↓→υ↑→Re↓→λ↑.
Осы себептен кен орындарындағы газ қаныққан жағдайда
мұнайды тасымалдау қажет. Бұл жағдайдағы мұнайдың
тұтқырлығы төмендейді және де гидравликалық кедергі азаяды.
Сепарацияның ең соңғы сатысы, берілген жағдайда, мұнайды
жинаудың орталық пунктінде немесе мұнай өндеу зауытында
(МӨЗ) орнатылу керек.
Құбыр ұзындығы бойына флюид температурасының таралу
заңдылығын білу мұнай жинау жүйесі сонымен қоса
пайдаланушылар жобалаушыларына қажет: қыздырғыштарды
дұрыс орналастыру және олардың жұмыс режимін реттеу үшін.
dX элементарлы аудандағы уақыт бірлігі ішіндегі
қоршаған ортаға кеткен жылу шығыны:
= ( −
) ∗ ∗ ∗
,
мұндағы
∗
∗
– элементарлы аудандағы салқындау беті,
м; к – мұнайдан қоршаған ортаға жылу бергіштік коэффициенті.
Өндірістегі мұнай, газ, суды дайындау және тасымалдау
199
Қаралып отырған dX ауданы арқылы сұйық қозғалысында,
ол dt
o
C-қа суиды және құбыр басынан алыстаған сайын сұйық
температурасы төмендегенге байланысты жылу мөлшерін
жоғалтады:
d = −G ∗ C ∗ dt
Жылу жоғалтуының қалыптасқан режимінде жылу жоғалту
мөлшері қоршаған ортаға берілген жылумен тең болу қажет:
( − ) ∗ ∗ ∗
= − ∗
∗
мұндағы к – мұнайдан қоршаған ортаға жылу бергіштік
коэффициенті;
– құбыр басынан X қашықтағы сұйықтың
температурасы;
– қоршаған орта температурасы; d –
құбырдың ішкі диаметрі; G – мұнайдың салмақтық шығыны кг/с;
C
p
– мұнайдың меншікті салмақтық жылу сығындылығы
кДж/(кг град).
Жоғарғы формуланың интегралдап, құбырдың әрбір
нүктесінің температурасын есептеуге Шухов формуласын
аламыз:
=
+(
Н
−
) ∗
∗ ∗
∗
Бұл формула құбыр ұзындығы бойынша температура
таралуы заңдылығын сипаттайды.
Құбырдың соңғы нүктесінде
= болған жағдайда температура мәні:
=
+ (
н
−
) ∗
Ш
у
мұндағы Ш
у
– Шухов параметрі:
Шу = ( ∗
∗
∗ )/( ∗
)
Парафинді мұнай үшін және де құбырдағы температура
төмендегенде
парафиннің
түсуі
кезінде
парафин
А.А. Исмаилов, Т.Н. Жарқынбеков, Г.Ж. Смаилова
200
кристалдануының жасырын температурасын ескере отырып,
В.И. Черникин Шухов параметріне өзгеріс енгізді:
Шу = ( ∗
∗
∗ )/( ∗ (
+
∗
∗
−
⁄
)
мұндағы k – парафин кристалданудың жасырын темпера-
турасы, 226-230 кДж/кг; ε – мұнайдан түсетін парафиннің
қатынасты мөлшері; T
*
– парафиннің мұнайдан түсуінің
бастапқы температурасы; T
ε
– ε мәні белгілі температура.
Температура төмендеп, мұнайдың тұтқырлығы жоғарылаған
кезде ішкі қажалыс және мұнай мен құбырдың ішкі диаметрі
арасындағы қажалысты жеңуге арналған жұмыс көбейеді. Л.С.
Лейбензон
қажалыс
жұмысын
ескере
отырып,
Шухов
формуласына өзгеріс енгізді:
=
+
+ (
н
−
− ) ∗
ш
у
= ( ∗ ) ⁄ ( ∗
∗ )
мұндағы i – гидравликалық еңістің орташа мәні.
Мұнай үшін C
P
~2,09 кДж/(кг-град), су үшін C
P
~4,19
кДж/(кг-град).
Изотермиялық емес құбырда жалпы жағдайда ағыстың екі
режимі байқалады: алғы телімде сұйықтықтың салыстырмалы
жоғары температурасында - турбулент режимі, ал соңында -
ламинарлы. Турбулент режимнің ламинарлы режимге өткелі
температурасы критикалық деп аталады (t
кр
).
Тұтқырлықтың турбуленттік режим ламинарлы режимге
өткелі критикалық мәні Рейнольдс санымен анықталады және де
П.А. Филонов формуласымен есептеледі:
кр
= ( ∗ )/
кр
=
4 ∗
∗
∗
кр
=
∗
∗(
)
Достарыңызбен бөлісу: |
