МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ВНИИСПТнефть

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИ КА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕКАЧКИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПО ТРУБОПРОВОДУ С ПУТЕВЫМ ПОДОГРЕВОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ РД 39-1-1134-84

1984

Министерство нефтяной промышленности ЕНИИСПТнефть

Утвержден первым заместителем министра

В.И.Игревским 25 июля 1964г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕКАЧКИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПО ТРУБОПРОВОДУ С ПУТЕВЫМ ПОДОГРЕВОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

РД 39-1-1134-84

1964

трубопроводу, определяется из уравнения (7), при этом значения Mi и Mg берутся по уравнениям (II) и (12), а значения и п_л по уравнениям (13) и (14).

2.4.4.    Максимальная температура теплоносителя в этом случае определяется по уравнению (8), в котором значения Mj и берутся по уравнениям (II) и (12), а значения n_f и Of по уравнениям (13) и (14).

2.4.5.    Расстояние, при котором теплоноситель приобретает минимальную температуру в случае перекачки его по межтрубному пространству, определяется по уравнению (9), при этом значения Mj и Mg берутся из уравнений (II) и (12), а значения n_f я п_г~ по уравнениям (13) и (14).

2.4.6.    Минимальная температура теплоносителя в этом случае определяется по уравнению (10), в котором значения Mj и Mg берутся по формулам (II) и (12), а значения n_f и /7,-по уравнениям (13) и (14).

2.4.7.    Расстояние, при котором обе жидкости приобретают одинаковую температуру, определяется совместным решением уравнений (I) и (2). Значение этой температуры определяется подстановкой полученного значения X в одно из уравнений (I) или (2).

2.5. Коэффициент теплопередачи от жидкости, перекачиваемой по внутренней трубе через ее стенку, к жидкости, перекачиваемой по межтрубному пространству :

(15)

2.6. Коэфф    и,    перекачиваемой

по внутренней трубе_tк ее внутренней стенке при ламинаоном озжиме течения:

Здесь параметры

р_г _ ?1 ^С1-3... ■ Р_г    _ О „ • £V_    ;    О_г -

^Иг< А, ' ^г,<^ ' *” ^rts’⁷    ^    *?*

рассчитываются по параметрам жидкости, перекачиваемой по

внутренней трубе при ее средней температуре t*r‘Q5(tj_H+ £#■)* при средней температуре стенки внутренней трубы, которая в начале расчета задается, а затем может быть уточнена по уравнению баланса тепла.

2.7. Коэффициенты теплоотдачи от наружной стенки внутреннего трубопровода к жидкости, перекачиваемой по межтрубному пространству

при ламинарном режиме течения:

рГ^'(-£Ч

г'ЛС/17

Q2S

Здесь параметры

'* X    ^#    _Л    /^у    /,    J

-%-а<КЙ ■    ;    а,    -

рассчитываются по параметрам жидкости, перетачиваемой по межтрубному пространству при ее средней температуре и средней температуре стенки внутренней трубы.

2.8. Коэффициент теплопередачи от жидкости,перекачиваемой по межтрубному пространству через стенку наружного трубопровода ж тепловую изоляцию,в окружйпций воздух:

/

*77

2.9. Коэффициент теплоотдачи от жидкости, перекачиваемой по межтрубному пространству, к внутренней стенке наружного трубопровода

при ламинарном режиме течения :

А_л «**г> <**г ^а//    ¹    ***

ftei	! 5-80	!80-5 i0d	!5 I0J 5	10"*! более 5 I04
YJl	|0,8I	j 0,625	! 0,97	j 0,023
	|0,4	j 0,46	j 0,6	О <• CD

2.10. Подбор диаметров трубопроводов и производительности перекачки теплоносителя осуществляется следующим образом

2.10.I. Зная производительность перекачки жидкости по внутренней трубе, если по ней будет перекачиваться вязкая нагреваемая жидкость, или задавшись производительностью теплоносителя (если по внутренней трубе будет перекачиваться теплоноситель) и скоростью движения жидкости, определяем диаметр внутреннего трубопровода:

(24)

2.10.2. Наружный диаметр внутреннего трубопровода:

где S' - толщина стенки трубы.

2.10.3. Внутренний диаметр_каружного трубопровода

/ёь '    ⁽²⁶⁾

2.II. Потери напора при движении жидкости по внутреннему трубопроводу _{75 42S

*

+ ^,/55

(27)

о

%(<)- [г*р[-А< (Че^п',М/")]с‘*

/Up

Значения М^;    /7,    ;    П_±    берутся из выражений, соответст

вующих прямотоку иля противотоку.

2. ИЛ. В уравнения (27) расстояние X , при котором турбу-

^1КГ

лентный режим переходит в ламинарный. определяется по уравнению (I) методом последовательного приближения улж графически. При этом критическая температура определяется по выражению:

e_v-ta'£b    .    ₍₂₈₎

где = Q~^A/(^t<rtit)- вязкость при температуре окружающего- трубопровод воздухз;

- вязкость при температуре t_у/ , выбранной в интервале вязкостно-температурной зависимости жидкости, перекачиваемой по внутреннему трубопроводу.

При t_fK > t_1Kp имеем турбулентный режим rto всей длине трубопровода. Второй интеграл равен нулю, а в первом интеграле следует принимать Х_/лр У/L . При t_fjrp У/ t_f/f имеем ламинарный режим по всей длине трубопровода.

В этом случае первый интеграл равен нулю, а во втором-следует принимать /    *.0.

f ftp

2.12. Потеря напора прж движения жидкости по межтрубному

пространству: •з.

%) -J expj-VrtJfr- f)M,”(i*£) V^jJdx,

%) -J^e*P    [0-f) ^(<+&) V* * *]J Ok;

2e

c&f dpr

При симметричном расположения трубопроводов в «= 0.

2.I2.I. В уравнения (29) расстояниеX , при котором

^&кг

турбулентный режим течения переходит в ламинарный, определяется по уравнению (2) методом последовательного приближения или графически. При этом критическая температура определяется по выражению:

- вязкость при температуре окружащего воздуха;

вязкость при температуре t_z/, выбранной в интервале вязкостно-температурной зависимости жидкости, перекачиваемой по межтрубному пространству.

2.13.    Интегралы в уравнениях (27) и (29) решаются одним

из методов чяслекного интегрирования, например, методом трапеций.

2.14.    Если в расчетах потеря напора окажутся больше допустимых по прочности трубопроводов, то расчеты повторяют при новых

значениях диаметров трубопроводов.

2.15. Потери напора при движении жидкости по межтрубному пространству в случае противотока определяются по уравнению(29), где интеграл при определении берется от L Д° _кр » ^а при определении ¥. интез^рал берется от/ до нуля.

л/у

sn,[o/ ij^Гг + f₃)]-i-i с/- (0^6, -f} )a.

Ki

о Qt+t/fafihni . _D o<+6, (ft + f₃)+n_£

' U •    4*

3,3, Дополнительные данные для прямотока.

3.3.1. Постоянные коэффициенты Mj, \L, в уравнениях (31) и

(³²) *    /    -/77    -Р    (t -/77 )

м - ^гг'^{г z 1} /ж f /

'    р~р

_А„ /r>,+PJts-m_t)~t_eH

' 'г    D - п

3.3.2.    Коэффициенты n_f и в уравнениях (31) и (32)

/7 -    \j]}*~    В    ,    П_г—Ъ-^Ъ -3 ,    (35)

2    •    *М)];

д-[[>_г<-а_г (b+fs)]

3.3.3.    Расстояние, при котором надеваемая вязкая жидкость приобретает максимальное значение вслучае перекачки ее по трубопроводу диаметром :

_ Of £л_гМ_£ ) - 1л (n_f/j_f)

3.3,5. Расстояние, при котором нагреваемая вязкая жидкость приобретает максимальное значение в случае перекачки ее по трубопроводу диаметром d^ :

Л- _ Ь>(-ъЧМ_г)-1л{л,Р, М,)    ,„_ОЛ

лрТ7~---    ⁽³⁸⁾

3.3.0.    Максимальная температура нагреваемой вязкой жидкости при перекачке ее по трубопроводу диаметром :

t_t„-m_t+P_tM_te ^ГкХ*\(39)

3.4. Дополнительные данные для противотока

3.4.1.    Постоянные коэффициенты Mj ■ М2 в уравнениях (31) и (32):

(40)

(41)

3.4.2. Коэффициенты и п_£ в уравнениях (31) и (32): ^п,- -D+\/if+b ; n_t “ -D -ф)**3'    (42)

2-4ф,+*Л + *,П ~    ;

3.4.3.    Расстояние X ^ , при котором теплоноситель принимает минимальную температуру в случае перекачки его по трубопроводу d_{f ь} определяется по уравнению (36), при котором значения Mj, Mg. я ^ берутся из уравнений (40), (41) ж

(42) соответственно.

3.4.4.    Минимальная температура теплоносителя при перекачке его по трубопроводу d_f определяется по уравнению (7) при

соответствующем значении Х_1И для противотока.

3.4.5.    Расстояние %_1н , при котором теплоноситель принимает минимальную температуру в случае перекачки его по трубопроводу, определяется по уравнению (38), при этом значения Mj, U,I* ⁿi * ⁿz берутся из выражений (40), (41) е (42).

3.4.6.    Минимальная температура теплоносителя при перекачке его по трубопроводу с/_г определяется по уравнению (39) при соответствующем значении А_хм для противотока.

3.4.7.    Расстояние, где температура теплоносителя и нагреваемой вязкой жидкости принимает одинаковые значения, определяется совместным решением уравнений (31) и (32).

Подставив затем полученное значение длины в одно из указанных уравнений, получают искомую температуру.

3.5. Коэффициент теплопередачи от жидкости в трубопроводе^ через его стенку и тепловую изоляцию в окружающий воздух:

+ Qjl—lfjJ&tL + .4i/-1#    (43)

Ы гл.™ м    afa

3.6.    Коэффициент теплоотдачи щот жидкости, перекачиваемой по трубопроводу^ , и его внутренней стенке определяется по уравнениям (16) иля (17) в зависимости от режима течения жидкости.

3.7.    Коэффициент теплоотдачи(Х_т от наружной поверхности тепловой изоляции трубопровода С/_¥ в окружающий воздух определяется по формуле (23), в которой в качестве характерного размера ставится

3.8.    Коэффициент теплопередачи от жидкости в трубопрово

де с/_г через его стенку к воздуху, находящемуся между трубопроводами и тепловой изоляцией:

'V “ -L₊.4tL-0)    +    4*-—

<X,t г Plav a_fg

В настоящей методике изложен порядок определения тепло-гидравлических параметров и параметров средств перекачки высоковязкой жидкости по трубопроводу с внутренним и внешним путевым подогревом теплоносителем.

Приведены теоретические формулы, позволяющие производить расчёты изменения температуры перекачиг.аемых жидкостей и потерь напора по длина трубопроводов при движении жидкостей в попутном (прямоток) и встречном (противоток) направлениях, определять диаметры трубопроводов, расход теплоносителя и затраты мощности для нагреваемой вязкой жидкости и теплоносителя. Дан пример расчёта.

Методика предназначена для научно-исследовательских, проектно-конструкторских и производственных организаций, занимающихся вопросами проектирования и эксплуатации трубопроводов с путевым подогревом.

Метопика разработана сотрудниками института ВНИИСПТнефть Свиридовым р.П., Болдовым Н.Г., Свиридовых! В.В.

3.9. Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубопровода с/_у к воздуху, находящемуся между трубопроводами и тепловой изоляцией:

~°’^S~сг СSri-Pri) ,

где параметры Я/ , Gr/ , Prf берутся при температуре воздуха

С •

ЗЛО. Коэффициент теплопередачи от жидкости в трубопроводе с£ через его стенку в воздух, находящийся между трубопроводами и тепловой изоляцией:

1_

-f --у... л, Jfat + J&L—

З.П. Коэффициент теплоотдачи определяется по формулам (16) или (17), в которых вместо диаметра с/^ ставится значение диаметра d_l6 .

3.12.    Коэффициент теплоотдачи а_£//£ от наружной поверхности трубопровода в воздух, находящийся между трубопроводами и тепловой изоляцией, определяется по формуле:

«ж*    •    *h)    ^

где параметры Aj ;    *и Рг^ берутся при температуре t_M .

3.13.    Коэффициент теплопередачи'от воздуха, находящегося между трубопроводами и тепловой изоляцией, через тепловую изоляцию

в окружающую среду:

ЫН    o'    (уа

3.14. Коэффициент теплоотдачи а//о? воздуха, находящегося

между трубопроводами и тепловой изоляцией, к внутренней стенке

тепловой изоляции:    ^

<*// - 0,6 -$f- (Ъг_{ Рг[) ,

где параметры Я/ ; Grg и Prg

РУКОЮДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТР05 ПЕРЕКАЧКИ зысокозязкой ШШ ПО ТРУБОПРОВОДУ с ПУТЕВЫМ ПОДОГРЕВОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

РД 39- 1-1134-64

Вводится впервые

Приказом Министерства нефтяной промышленности

от Т5 августа Г984 г._р_509_

Срок введения установлен с Г сентября I9P4 Срок действия до I сентября Г969 г._

Настоящая методика устанавливает порядок определения теп-логидраьлических параметров и параметров средств перекачки высоковязкой жидкости по трубопроводу с путовым подогревом теплоносителем.

Методика предназначена для использования работниками научно -и сспедовательс ких , проектно-конструкторских и производственных органиваций Министерства нефтяной промышленности при расчетах указанных параметров на стадиях технико-экономических обоснований выбора способа транспортирования вязкой нефти и эксплуатации трубопроводов, перекачивающих высоковязкую жидкость с путевым подогревом теплоносителем.

I. ОЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

I.I. Расчет теплогидравлических параметров и параметров средств перекачки вязкой жидкости по трубопроводу с путевым подогревом теплоносителем приводится в методике для следующих двух схем расположения трубопроводов:

а) трубопровод типа "труба в трубе" с внешней тепловой

Ibc. Тегло изолированный трубопровод с путевым подогревом

геплокоои гелей:

* - внутренний подогрев; б • внешний подогрев.

изоляцией, т.е.теплопровод, внутри которого соосно иля с некото-рнм эксцентриситетом расположен другой трубопровод меньшего диаметра (см.рис.Q )

б) два параллельных трубопровода, соприкасающиеся по всей длине своими внешними образующими линиями, в одной тепловой изоляция (см.рис.^Г)

1.2.    Методика позволяет производить расчеты изменения температуры перекачиваеьшх жидкостей и потерь напора по длине трубопроводов при движении жидкостей в попутном(прямоток) я встречном (противоток) направлениях. При этом перекачка более нагретой жидкости (теплоносителя) может осуществляться как по трубопроводу меньшего диаметра, так и по трубопроводу большего диаметра или по межтрубному пространству.

1.3.    В качестве теплоносителя при перекачке вязкой жидкости по трубопроводу с путевым подогревом может использоваться горячая вода, незамерзающая жидкость, например, керосин, дизельное топливо и др.

1.4.    Методика позволяет также, используя ряд исходных данных, определять диаметры трубопроводов, расход тетлоносителя я затрата мощности для перекачки нагреваемой вязкой жидкости и теплоносителя.

1.5.    Температуру перекачиваемой высоковязкой жидкости р конечном пункте трубопровода целесообразно в расчетах принимать на 3-5°С выше температуры се застывания,

1.6.    Расчетные давления жидкостей н трубопроводах и х**ж-трубном пространстве не должны превышать допустимых значений прочности трубопроводов.

1.7.    В данной методике приняты следующие обозначения:

9 - производительность перекачки жидкости по трубопроводу,мус;

L - длина трубопровода, м;

о

д - ускорение силы тяжести, м/с ;

U - скорость движения жидкости по трубопроводу, м/с;

L - гидравлический уклон при движении жидкости по трубопроводу;

(р с - плотность и теплоемкость жидкости, кг/vP и Дж/кг К, соответственно;

1? - кинематическая вязкость жидкости, м^/с;

Д - коэффицент теплопроводности, Вт/м К; d d* d dнаружный и внутренний диаметры трубопроводов,

rtr ю » i/t»

спутника я основного, м, соответственно;

~ эквивалентный диаметр межтрубного пространства,м;

d - температура перекачиваемых по трубопроводам жидкостей. К;

Н - потери напора при перекачке жидкостей, м;

А - крутизна вискограммы перекачиваемых жидкостей; j3_tn7 - коэффциенты в уравнении Л.С.Лейбензона для расчета потерь напора;

л - текущее значение длины трубопровода, м; ось X направлена по ходу движения жидкости в трубопроводе меньшего диаметра и производительность*; О ;

с< - коэффициент теплоотдачи, Нт/гд^К;

л - коэффицент теплопередачи, ВтДГК;

/* - W . /7, - ? ? * .Gr-SA

У    л.    у    параметры Рейнольд

са, Правд тля и Грасгофа при движении жидкостей по трубам;

е - расстояние между центрами внутренней и наружной труб.м;

- длина дуги окружности диаметром , 011>анич1?нная центральным углом , м;

5 - длина дуги окружности диаметром d_fg , ограниченная центральным углом ( / Tf_f ⁰ ), м;

Sy - длина дуги окружности диаметром    , ограниченная

центральным углом    ,    м    ;

S, - длина тепловой изоляции, через которую идет тепловой поток от воздуха между трубами в окружающий воздух с температурой t_a ;

5^ - длина дуги окружности диаметром с/_г£ , о^аниченная центральным углом ( /"ft ), м.

Индексы относятся:

1    - п трубопроводу -спутнику, к параметрам жидкости.перекачи

ваемой по нему;

2    - к основному трубопроводу, к параметрам жидкости , перекачи

ваемой по нему;

Н I К - к параметрам жидкости в начале и в конце трубопровода соответсвевенно;

О - к температуре окружающего воэдухи ■ к параметрам жидкости при этой температуре; из - к параметрам тепловой изоляции;

ст - к стенке трубопровода и жидкости в пристенном слое.

2.3.3.    Расстояние, при котором нагреваемая вязкая жидкость приобретает максимальное значение в случае перекачки ее по внутреннему трубопроводу, будет

*т~фп,    /    т

2.3.4.    Значение максимальной температуры нагреваемой жид-кооти при перекачке ее по внутреннему трубопроводу:

t_m-m_tM +    М_г    в    ^п,*‘»    (в)

2.3.5. Расстояние, при котором нагреваемая вязкая жидкость приобретает максимальное значение в случае перекачки ее по межтрубному пространству, равно:

2.3.6. Максимальная температура нагреваемой жидкости при перекачке по медтрубному пространству;

k    е    ‘    (ю)

2.4. Дополнительные данные для противотока

2.4.1. Постоянные коэффициенты Mj и Mg в уравнениях (I) и (2)

ⁱ (q+п,)елр    L)-(o+ п_г) exp (п_г с )    *    (И)

_ (а+ъ)    aft^r^

¹ (a+nj exp (л, L)-(a^n_£ ) exp (п_гЬ)

2.4.2. Коэффициенты n_f и n_z в уравнениях (I) и (2):

n_f - qs(a-S-z)+yq*5(o- /-zf+aS.    (_I3)

n_t - as (a -S-z) -/qzsfo- 6-z )iaf    (м>

2.4.3. Расстояние, при котором теплоноситель приобретает минимальную температуру в случае перекачки его по внутреннему