Дослідження теплових та гідравличних характеристик процесу «гарячого» перекачування нафти по магістральним нафтопроводам

Анотація

Розглядається питання зниження енерговитрат на транспортування та нагрівання нафти при «гарячому» перекачуванні по магістральним нафтопроводам. Визначено, що питання «гарячого» перекачування є актуальними для України завдяки тому, що існують геологічні передумови для пошуку значних промислових покладів важких сортів нафт та бітумів, які потребують транс­портування. Зазначається, що для вибору раціонального за енергетичними показниками режиму перекачування нафти необхідно визначення співвідношення енергетичних витрат на перекачування. Дослідженням даної роботи був магістральний нафтопровід зовнішнім діаметром d = 0,82 м; по якому перекачується нафта з витратою G = 507 кг/с. Розглядається нафта Яблунівського родовища з відомими даними по в’язкості та густині. Визначені витрати енергії на нагрівання наф­ти при «гарячому» перекачуванні та довжина нафтопроводу, на якій температура нафти знижується від 50 до 35 °С. Прийнято, що глибина закладання нафтопроводу складає 0,9 м від верху нафтопроводу, тому підземний трубопровід є дрібного закладення. Коефіцієнт тепловіддачі від потоку до внутрішньої поверхні труби пов'язаний з гідравлічним ухилом та описує тепловіддачу в однофазному і двофазному потоці та потоці емульсії в трубі. На підставі розрахунку критичної температури та порівняння її з заданими температурами нафти отримано, що течія як на початку ділянки, так і наприкінці, є турбулентною. Розраховано розподіл середньої за перетином каналу температури нафти по довжині нафтопроводу та потужність на перекачування нафти по нафтопроводу в залежності від початкової температури. Отримано, що затрати енергії на підігрів нафти від 35 до 50 °С значно перевищує витрати на перекачування при температурі наф­ти 50 °С на початку ділянки, тому для вибору раціонального за енергетичними показниками режиму доцільно знизити витрату теплоти в навколишнє середовище за рахунок використання теплової ізоляції