Область наук:

  • Механіка і машинобудування

  • Рік видавництва: 2015


    Журнал: Євразійський Союз Вчених


    Наукова стаття на тему 'МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ встановити неізотерміческімі РУХУ нафтового попутного ГАЗУ В ТРУБОПРОВОДІ МАЛОГО ДІАМЕТРУ З ТОЛСТОЙ СТІНКОЮ'

    Текст наукової роботи на тему «МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ встановити неізотерміческімі РУХУ нафтового попутного ГАЗУ В ТРУБОПРОВОДІ МАЛОГО ДІАМЕТРУ З ТОЛСТОЙ СТІНКОЮ»

    ?правильно сформувати оптичну вісь установки для Укрупнений алгоритм первинної обробки изоб-

    контролю. ражения можна представити у вигляді, наведеному на ри-

    рисунку 10. При уточненні блоки алгоритму можуть бути розкриті, виходячи з коштів їх реалізації.

    ПОЧАТОК

    _I_

    читання зображення

    Г

    Формування матриці ділянки зображення

    _I_

    Пошук мінімумів в рядках матриці і їх обнулення

    _ * _

    Пошук мінімумів в шпальтах матриці і їх обнулення

    Накладення мінімумів на

    вихідне зображення 1

    Г "стоп

    Малюнок 10. Укрупнений алгоритм первинної обробки зображення шорсткою поверхні.

    Маючи чіткі межі елементів можна приступати до аналізу розподілу елементів в просторі і їх внутрішньої структури через аналіз динаміки зміни вектора ознак X (ХТШ), який вводиться для опису елементів мікрогеометрії.

    Список літератури 1. ГОСТ 2789-73. Шорсткість поверхні. Параметри, характеристики і позначення. М: Видавництво стандартів, 1975. 12 с.

    МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ встановити неізотерміческімі РУХУ нафтового попутного ГАЗУ В ТРУБОПРОВОДІ МАЛОГО

    ДІАМЕТРУ З ТОЛСТОЙ СТІНКОЮ

    Попутний нафтовий газ - вуглеводневий газ, що знаходиться в нафтовому пласті частіше в розчиненому стані і виділяється з нафти у вільний стан при зниженні тиску. Компонентний склад газу: го-

    Шайдаков Володимир Володимирович

    Доктор техн. наук, директор «Інкомп-нафта», м Уфа

    Сухоносов Артем Львович Канд. фіз.-мат. наук, доцент УГАТУ, г. Уфа Людвініцкая Алла Ринатовна Канд. техн. наук, доцент УГНТУ, Уфа Джафаров Ріад Джахідовіч Директор Торговий дім НКМЗ, г.Нефтекамск

    рючіе компоненти це метан і його гомологи (етан, пропан, бутан, пентан, гексан), негорючі компоненти це азот, кисень, вуглекислий газ, сірководень, гелій.Со-стави газів різних родовищ можуть суттєво відрізнятися.

    Вільний газ найбільшу проблему створює в свердловинах, оснащених глибинними насосами з пакером. Це може бути при одночасно роздільної експлуатації пластів і в свердловинах, в яких проблема негерметичність вирішена установкою пакеравише насоса.Свобод-ний газ в свердловинах з УЕЦН призводить з зниження продуктивності, напору, к.п.днасосного агрегату, і навіть до зриву подачі. У свердловинах з насосами об'ємного принципу дій вільний газ призводить погіршення роботи клапанів, зниження коефіцієнта наповнення, відповідно продуктивності і ККД.

    У вітчизняній і зарубіжній практиці газ відводиться з подпакерного інтервалапо трубопроводах малого діаметра (діаметр каналу 6-8мм) проходять паралельно і розташованим на зовнішній поверхні колони насосно-компресорних труб. Це можуть бути трубопроводи з нержавіючої сталі або полімерні армовані. Газ відводиться в верхні інтервали над па-керомзатрубного простору або в викидний колллек-тор, коли трубопровід проходить через гирлову арматуру.

    Неосушений попутний нафтовий газ проходячи по каналу відвідного трубопроводу може утворювати гідрати, що особливо ймовірно в інтервалах вічної мерзлоти і на поверхні в зимовий період. Тому при проектірованіікомпоновкі з трубопроводом для відведення попутного нафтового газу важливо знати пропускну здатність по газу для конкретних умов експлуатації. З цією метою була побудована модель сталого неізотермічного руху газу.

    Вже згадана завдання, має такі осо-бенності.Діапазон змін тиску і температури вздовж осі трубопроводу досить широкий. Причому, ці зміни по глибині свердловини, можуть бути далекі від лінійного закону. Як наслідок, доводиться визначати параметри відведеного газу для кожної точки трубопроводу, в залежності від тиску і температури потоку. Прийняти параметри газу постійними і рівними деякому усередненому значенню, як це часто робиться, тут не можна. Крім того, відводиться суміш газів, склад якої може змінюватися, тому для визначення параметрів газу тут застосовуються найбільш універсальні по відношенню до складу методики.

    Ще одна особливість у постановці завдання товщина стінки порівнянна з діаметром каналу трубопроводу, тому доводиться вирішувати пов'язану теплову задачу для визначення температури внутрішньої поверхні трубопроводу малого діаметру.

    Рух газу описується системою рівнянь стаціонарного неізотермічного течії:

    вул / лМ2

    йр йг

    йт йг

    = -РЯ

    = -Я +

    45 5 / 2р

    з

    Р

    р Т -

    аш (Тих - Т +

    йг

    мс

    р

    з

    р

    Тут 'і Т - тиск і температура газу, ізобарна теплоємність, ^ - коефіцієнт Джоуля-Томпа-

    5 Я

    сона, 5 - площа перерізу трубки, -

    ня вільно падіння, М - масова витрата газу коефіцієнт гідравлічного опору.

    Ці рівняння є наслідком законів збереження енергії та імпульсу, а також умови нерозривності потоку для сталого плину. слід пояс-

    З

    нитка, що тут в (1) перетин труби5 приймається постійним, а потік одновимірним (тобто всі параметри потоку в площині перпендикулярній осі трубисчітаются незмінними). Враховується тепловий потік через стінку труби, а теплопровідність уздовж осі трубопроводу нехтуємо. Втрати на гідравлічний опір приймаються відповідно до закону Дарсі-Вейсбаха.

    Щільність газу Р пов'язана з температурою і тиском газу рівняння стану реального газу:

    Р = Р / (7 ЯтТ)

    (2)

    7 Я

    де 0 - фактор стисливості газу, т - газова постійна.

    Коефіцієнт тепловіддачі від внутрішньої стінки до потоку визначається виразами:

    Х "ии

    а ш =

    Я

    Б

    Ии = 0.023Рга43Яеа8

    яе =

    УБР І

    рг =

    ІСР

    X

    Я

    (3)

    X,

    де Я - коефіцієнт теплопровідності газу, ии, Рг Яе

    - числа Нуссельта, Прандтля і Рейнольдса,

    І - коефі-

    Б = 2 • Г0 Г0

    внутрішній радіус трубки, циент динамічної в'язкості.

    Температура і тиск на вході в трубопровід є початковими умовами для системи (1):

    р (0) = Рх.

    Т (0) = Тх.

    (4)

    Температура внутрішньої стінки трубопроводу знаходиться з сполученої теплової задачі:

    т-

    1 Д_ т дт

    р

    V

    дт

    = 0,

    у

    йТр X р

    Т

    йт

    т = Я

    = А ш (Тр - Т)

    Т

    (5)

    де т - радіус-вектор, Я

    (1)

    константа приско-

    У -

    зовнішній радіус трубки, р -

    Т

    розподіл температури в товщі стінки, в - температура навколишнього середовища. На внутрішній стінці задається гранична умова третього роду, причому коефіцієнт тепловіддачі приймається змінним уздовж осі трубки. На зовнішній стінці задається гранична умова першого роду, тобто температура стінки приймається рівною температурі навколишнього середовища міжтрубному простору, в яке поміщений трубопровід. Теплопровідністю уздовж осі трубки нехтуємо.

    т = т

    Завдання (5) вирішується аналітично, температура внутрішньої стінки визначається виразом: (Т - Т) аш 1п До

    T =

    w

    -- + T

    ^ P, R s

    - + А7 "ln

    '0 г0. Найбільшу трудність тут представляє обчислення термодинамічних параметрів відведеного газу.

    Динамічна в'язкість ^, число Прандтля, атакож

    (6)

    критичні тиск, температура і щільність обчислювалися за методом рег ламентованим ГОСТР8.770-2011. А

    З "

    Zn

    , до-

    ізобарна теплоємність p, фактор стисливості. коефіцієнт Джоуля-Томпсона ^ по ГОСТР 8.662-2009.Согласно даними методиками, фізичні властивості реального газу (або суміші газів) визначаються як функції вільної енергії Гельмгольца і її похідних, неідеальна складова якої, в свою чергу, визначається з рівняння стану AGA 8 для відносної щільності суміші газів ^:

    3

    pxK 5RL

    = Zo = 1 4

    B-5

    K3

    5ZС -тн "+ 2С -тн" 5bn \ bn -cnkn5kn) exp (-сі5kn)

    n = 13

    n = 13

    (7)

    Для визначення коефіцієнта гідравлічного опору використовується рівняння Кольбрука:

    1

    /

    = -2ln

    2.51 Ad

    + |

    V

    ReVv 3.7

    J

    (8)

    Рівняння (8) вирішувалося стандартним ітераційним методом.Еквівалентная шорсткість прийнята

    Ad = 3-10-6

    м.

    Рівняння (1), разом з (2), (3), (6), (8) і поданням термодинамічних параметрів газу як функцій температури і тиску, являють собою задачу

    Коші, яка вирішується класичним методом Рунге-Кутта четвертого порядку точності.

    Запропоновано математичну модель стаціонарного неізотермічного течії нафтового попутного газу, в трубопроводі малого діаметра. Дана модель дозволяє, використовуючи метод стрільби, визначати максимальну пропускну здатність трубопроводу, проводити його технологічний розрахунок, враховуючи компонентний склад газу, теплопровідність стінок трубопроводу, що відводить.

    РОЗРАХУНОК ФОРМИ ТРУБНОЇ ЗАГОТІВЛІ ПІСЛЯ трубоформувального

    ПРЕСА SMS MEER

    Шінкін Володимир Миколайович

    доктор фіз.-мат. наук, професор НіТУ «МИСиС», м.Москва

    Виробництво труб великого діаметру. Магістральний трубопровідний транспорт нафти і газу є найважливішою частиною економіки Росії. Для забезпечення високих вимог до експлуатації магістральних трубопроводів в практиці трубного виробництва утвердився процес формування трубної заготовки за схемою JCOE, розроблений фірмою SMS Meer [1-17].

    Дефект освіти гофра поздовжньої кромки трубної заготовки на Кромкозагинальні верстати (КГП) SMS Meer вивчався в роботах [1, 2, 5, 9], шкідливий вплив залишкових напружень металу після трубоформувального преса (ТФП) SMS Meer на процес експандуванні труби - в [1, 2, 15], дефект «точка перегину» при вигині трубної заготовки на ТФП SMS Meer - в [1, 2, 17], дефект несплавлення зварного поздовжнього шва при складанні труби - в [1, 2, 18], дефект труби раскатной Пригара з рискою - в [1, 2, 19], процеси правки сталевого листа на багатороликових листоправильних машинах SMS Siemag і Fagor Arrasate для виробництва труб - в [20-23].

    Покрокова формування заготовки. Нехай Lm - відстань між бойками (матрицями), Дт - параметр бойків, rp і rm - відповідно радіуси робочих поверхонь пуансона і матриць, ф - кут межі зони контакту формувального ножа з листової заготівлею (рис. 1).

    Опір деформації металу заготовки стт * = цТФПстт, де цТФП = const «1 - безрозмірний коефіцієнт, що враховує швидкість деформації заготовки на трубоформувального пресі; стт - межа плинності стали. Після деформації сталева заготовка частково распружінівается. Остаточний радіус кривизни нейтральної площини заготовки після распружініва-ня р0 і коефіцієнт пружіненія заготовки в рівні

    1

    Po =? (P) Р,? (P) =

    Пр + Пс

    1__р_с

    2E

    (

    1 - 2

    hE

    Vi

    1 +

    * А

    РСТ т

    hE

    де І і р - товщина і радіус кривизни нейтральної площини сталевий листової заготовки при формуванні; Е -модуль Юнга; Пр і Пс - модулі зміцнення при розтягуванні і стисненні.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити