Обоснование оптимальных режимов перекачки высоковязких нефтей с предварительным подогревом с учетом характеристик центробежных насосов

• Автор: Пшенин, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1 Теория и практика трубопроводного транспорта высоковязких нефтей с предварительным подогревом
1.1 Современная технология трубопроводного транспорта высоковязких нефтей с предварительным подогревом
1.2 Анализ современных методов теплового расчета нефтепроводов
1.3 Анализ методов гидравлического расчета «горячих» трубопроводов
1.4 Теплогидравлический расчет неизотермических трубопроводов в нормативной документации
1.5 Моделирование режимов работы «горячих» нефтепроводов
1.6 Анализ существующих решений по оптимизации режимов «горячего» нефтепровода
1.7 Постановка задач исследований
Глава 2 Обоснование выбора параметров оптимальных режимов перекачки высоковязких нефтей с предварительным подогревом с учетом изменения характеристик центробежных насосов
2.1 Математическая модель процесса транспортирования нефти по «горячим» нефтепроводам
2.2 Новые критериальные уравнения для числа Нуссельта при вынужденной конвекции в трубах
2.3 Упрощенный гидравлический расчет «горячих» нефтепроводов
2.4 Выводы по главе
Глава 3 Экспериментальные исследования в области повышения эффективности трубопроводного транспорта нефти с использованием технологии предварительного подогрева
3.1 Решение задачи о выборе модельной жидкости

3.2 Моделирование работы системы «трубопровод — насосная станция» в
случае «горячей» перекачки
3.3 Выводы по главе
Глава 4 Разработка инженерной методики определения оптимальной температуры начального подогрева при неизотермическом транспорте нефти и нефтепродуктов
4.1 Инженерная методика определения оптимальной температуры начального подогрева при неизотермическом транспорте нефти и нефтепродуктов
4.2 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В

Введение
Актуальность темы исследований
В соответствии с "Энергетической стратегией России на период до 2030 года" и распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715-р одной из важнейших задач нефтяного комплекса в области трубопроводного транспорта является системная организация технологических режимов работы нефтепровода с целью обеспечения их энергоэффективности.
Системы транспорта нефти представляют сложный энергетический комплекс, включающий магистральные и вспомогательные трубопроводы, нефтеперекачивающие станции, резервуарные парки, запорно-регулирующую арматуру и другое технологическое оборудование. Поскольку значительная доля нефтей обладает повышенной вязкостью, для их транспортировки применяют специальные методы. Наиболее распространенным методом является предварительный подогрев. Трубопроводный транспорт нефти с предварительным подогревом характеризуется сложным взаимодействием системы "трубопровод - насосная станция". Исследование таких систем с целью увеличения их энергоэффективности представляет актуальную научно-техническую задачу.
Целью диссертационной работы: оптимизировать режимы перекачки высоковязких нефтей с предварительным подогревом с учетом характеристик центробежных насосов.
Основные задачи исследования:
1. Выполнить анализ современной теории и практики транспорта высоковязких нефтей с использованием предварительного подогрева.
2. Разработать математическую модель процесса транспортирования нефти по «горячим» трубопроводам с учетом характеристик центробежных насосов.
3. Получить критериальные уравнения для числа Нуссельта при вынужденной конвекции в трубах в случае «горячей» перекачки в форме,

тепловой изоляции, в сухих грунтах, при турбулентном режиме течения с небольшой погрешностью можно полагать К~ а2 [113].
В большинстве задач естественного охлаждения тел температура ограничивающей поверхности не является заранее известной. Температура внутренней поверхности стенки трубопровода определяется методом последовательных приближений по формуле:
(Тf -Т0) ■ —
Т„ = т,- . (1.23)
— + Ins + — а, а
Формулу можно приближенно записать в виде уравнения теплового баланса:
T-Trvx'Jr'• (1'24)
где Tf и Tw средние температуры потока и внутренней поверхности стенки трубы соответственно.
Основной практической проблемой использования критериальных уравнений для числа Нуссельта при вынужденной конвекции в трубах,
полученных академиком Михеевым, является то обстоятельство, что
температура стенки не является изначально известной величиной. Температуру стенки, как уже отмечалось выше, приходится определять при помощи многократных итераций, используя уравнение теплового баланса. Данная проблема характерна не только для трубопроводов, но и для многих других случаев естественного охлаждения тел с ограничивающей поверхностью - для резервуаров, емкостей хранения, танкеров, железнодорожных цистерн [3,12]. Это вызвано тем, что критериальные уравнения теплообмена принято
составлять с использование безразмерных параметров, отнесенных к температуре ограничивающей поверхности (стенки) [30]. Уравнения, в которых не используется температура стенки, обычно содержат большие погрешности или применимы в узком диапазоне параметров. Использование температуры стенки в критериальных уравнениях обусловлено, во-первых, практическим