КР технологии транспорта. Контрольная работа по предмету инновационные и перспективные технологии транспорта углеводородов

• Название: Контрольная работа по предмету инновационные и перспективные технологии транспорта углеводородов
• Дата: 21.04.2023
• Размер: 417.5 Kb.
• Имя файла: КР технологии транспорта .doc
• Тип: Контрольная работа; #1079274

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт Транспорта

Кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов»

Контрольная работа
по предмету

ИННОВАЦИОННЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТРАНСПОРТА УГЛЕВОДОРОДОВ

Выполнил: Васютков Е.Н.	Проверил:
Студент группы:	д.т.н., профессор
Вариант: 4	Земенков Ю.Д
Номер зачетной книжки:

Тюмень

ТюмГНГУ

2016

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 2

1. ЗАДАЧИ по разделу 2

Основные физические свойства нефти и газа, 2

Основные объекты магистрального транспорта нефти и газа 2

Задача 1.1. 2

Задача 1.2. 3

Задача 1.3. 4

Задача 1.4. 5

Задача 1.5. 6

Задача 1.6. 7

Задача 1.7. 8

Задача 1.8. 9

Задача 1.9. 10

2. ЗАДАЧИ ПО РАЗДЕЛУ 13

Энергетика и оборудование нефтегазовых объектов 13

Задача 2.1. 13

Задача 2.2. 13

Задача 2.3. 14

Задача 2.4. 14

Задача 2.5. 15

Задача 2.6. 15

Задача 2.7. 15

Задача 2.8. 16

Задача 2.9. 16

Задача 2.10. 17

1. ЗАДАЧИ по разделу

Основные физические свойства нефти и газа,

Основные объекты магистрального транспорта нефти и газа

Задача 1.1.

Молярная масса газа равна М. Определить его плотность при t °С и абсолютном давлении р.

№ вар.	М	t, °С	р, Па
4.	18	215	9,51  104

Решение:

Плотность газа при 0 °С и 1 атм может быть определена по его молярной массе М.

кг/м³,

ρ = = = 0,848 кг/м3,
где 22,41 м³ – объем одного моля любого газа при 0 °С и 1 атм.

Пересчет плотности с одних параметров состояния на другие можно произвести по формуле:

кг/м³,

где p1 и p2 – абсолютные давления газа; T1 и T2 – абсолютные температуры газа; z1 и z2 – коэффициенты сжимаемости газа, для идеального газа принимаем, z = 1.

кг/м³,
Ответ: ρ₂ = 0,422 кг/м³.

Задача 1.2.

Определить абсолютную плотность газовой смеси при следующем объемном составе: А % метана, В % этана и С % пропана при стандартных условиях и относительную плотность смеси по воздуху.

Молярные массы: Плотности при 20С и 1 атм:

метан 16,043 0,717

этан 30,07 1,344

пропан 44,097 1,967

воздух 28,96 1,206

№ вар.	А	В	С
4.	73	17	10

Решение:

Плотность газовой смеси определяется по правилу смешения:



где а₁, а₂, а₃, а_n – объемные концентрации компонентов смеси;

₁, ₂, ₃, _n – плотности компонентов смеси.

кг/м³

Относительная плотность газа:



где ρ_в = 1,206 кг/м3 – плотность воздуха.

Плотность газовой смеси можно определить и по молярной массе:


Ответ: Δ = 0,78.

Задача 1.3.

Газ относительной плотностью 0,75 при температуре t С и давлении p МПа занимает объем V м³. Определить его объем для стандартных условий и при 20С и атмосферном давлении. Коэффициент сжимаемости принять равным 0,95.

№ вар.	V, м3	t, °С	р, МПа
4.	280	55	1,5

Решение:

Абсолютное давление газа:

Па.

Абсолютная температура газа:

К

Приведение объема газа к нужным параметрам выполняется по следующей зависимости:

м³

Тогда объем для стандартных условий (T₂ = 273,15 (0 °С) и p₂ = 1 атм = 101325 Па)

м³
Объем при 20 °С (T₂ = 273,15 + 20 = 293,15 К) и атмосферном давлении
м³

Ответ: V₀= 3811,49 м³; V₂₀= 4090,56 м³.

Задача 1.4.

62 кг жидкого газа имеет массовый состав: А % пропана, В % бутана, С % пентана. Определить объем газа после его испарения при 0С и атмосферном давлении.

Молярные массы:

пропан 44,097

бутан 58,124

пентан 72,151

№ вар.	А	В	С
4.	73	17	10

Решение:

Если известен массовый состав газовой смеси в процентах, то его средняя молярная масса может быть определена по формуле:



где q₁, q₂, q₃, q_n – массовый состав компонентов смеси в процентах.



Объем газа после испарения:

м³

где 22,41 – объем одного киломоля лютого газа при 0° и атмосферном давлении, м³.
Ответ: V = 28,99 м³.

Задача 1.5.

В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром d хранится m тонн нефти, плотность которой при 0°С составляет ₀. Оп­ределить колебание уровня в резервуаре при колебании температу­ры нефти от 0°С до t. Расширение резервуара не учитывать. Ко­эффициент теплового расширения нефти принять равным _Т = 0,00072 1/град.

№ вар.	d, м	0, кг/м3	t, °С	m, т
4	4	835	29	97

Решение:

Объем нефти в резервуаре:

м³

Увеличение объема нефти при повышении температуры на Δt = t2 – t1:

м³

Колебание уровня нефти в резервуаре:

мм
Ответ: Δh = 193 мм.

Задача 1.6.

Винтовой пресс Рухгольца (рис. 1) для тарировки пружинных ма­нометров работает на масле с коэффициентом сжимаемости _Р = 0,638  10^-9 Па^-1. Определить, на сколько оборотов надо повер­нуть маховик винта, чтобы поднять давление на р Па, если начальный объём рабочей камеры пресса составляет V, диа­метр плунжера d, шаг винта h. Стенки рабочей камеры считать недеформируемыми.

№ вар.	р, Па	V, м3	d, м	h, мм
4	9,2  104	0,624  10-3	0,024	2

Рис. 1

Решение:

Давление в рабочей камере пресса повышается вследствие уменьшения объема масла при поступательном движении плунжера.

Изменение объема масла ΔV при повышении давления в камере на величину Δp можно найти из выражения для коэффициента объемного сжатия βp.

;

м³

Длина l, на которую должен продвинуться плунжер, равна:



где S – площадь поперечного сечения плунжера.

При этом маховик винта необходимо повернуть на:

об.
Ответ: об.

Задача 1.7.

В закрытом резервуаре с нефтью плотностью  вакуумметр, установленный на его крышке, показывает Р_В Па (рис. 2). Определить пока­зания манометра Р_М, присоединённого к резервуару на глубине Н от поверхности жидкости.


Рис. 2

№ вар.	, кг/м3	рв, Па	Н, м
4	855	1,22  104	7

Решение:

Определим давление на свободной поверхности жидкости в закрытом резервуаре. Так как вакуумметр показывает вакуумметрическое давление, то на поверхности жидкости в резервуаре давление тоже будет вакуумметрическое.



Запишем уравнение давления на глубине H от поверхности нефти в резервуаре (в месте установки манометра)

.

Тогда показание манометра составит:

Па =46,51кПа
Ответ: кПа.

Задача 1.8.

Найти избыточное давление в сосуде А с водой по показаниям многоступенчатого двух жидкостного ртутного манометра (рис. 3). Высоты столбиков ртути равны соответственно h₁, h₂, h₃, h₄, h₅. Плотность воды равна . Плотность ртути _рт.

№ вар.	h1, см	h2, см	h3, см	h4, см	h5, см	, кг/м3	рт, кг/м3
4	85	42	55	44	100	103	1,36  103

Рис. 3

Решение:

Так как жидкость находится в равновесии, то давления в точке 1 и в точке 2 равны как давления в точках одного и того же объема однородной покоящейся жидкости, расположенных на одной горизонтали, т. е. p1 = p2. На том же основании p3 = p4, p5 = p6. В то же время избыточное давление:

;

;

;

.

Исключив из этих соотношений промежуточные давления p2, p4, p6, получим:


Ответ: p_А = 65,27 кПа.

Задача 1.9.

Определить давление на забое закрытой газовой скважины (рис. 4), если глубина скважины Н, манометрическое давление на устье р_м, плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре в скважине (считаемой неизменной по высоте) , атмосферное давление р_А.

№ вар.	Н, м	рм, Па	, кг/м3	рА, кПа
4	215	10,9	0,73	98

Рис. 4
Решение:

Для определения давления на забое газовой скважины воспользуемся барометрической формулой:

.

В нашей задаче p0 – абсолютное давление газа на устье скважины

Па

ρ0 – плотность при давлении p0;

м.

Из уравнения состояния газа следует:

с с²/м²,

а показатель степени:



Тогда

Па
Ответ: p = 99562 Па

2. ЗАДАЧИ ПО РАЗДЕЛУ

Энергетика и оборудование нефтегазовых объектов

Задача 2.1.

Наблюдающиеся в природе молнии характеризуются следующими средними величинами: ток , разность потенциалов (между двумя облаками или облаками и землёй) , продолжительность . Число молний на всём земном шаре в среднем достигает молний в секунду. Оцените по этим данным среднюю мощность одной молнии и все молний вместе . Сравните полученную величину с мощностью Красноярской ГЭС – одной из крупнейших в мире станций .

Задача 1
№вар.	I,А	U,В	t,сек	n	Ро
4	16000	90000	0.021	101	5E+09

Решение:

Вт.

Вт/сек.

Молния - кВт

ГЭС – 5000000000 кВт

раз
Ответ: ГЭС вырабатывает в 3274 раза больше мощности, чем молния.

Задача 2.2.

Третий блок Белоярской атомной электростанции имени И.В.Курчатова имеет электрическую мощность при к.п.д. . Определить тепловую мощность реактора и суточный расход полагая, что делении одного ядра в среднем выделяется энергии ( ).

Задача 2
№вар.	Рэл,Вт	к.п.д.
4	5.7E+08	0.4

Задача 2.3.

Определить скорость выхода струи пара из сопла паровой турбины, если каждый килограмм пара при расширении уменьшает свою внутреннюю энергию на . Принять начальную скорость пара на входе в сопло, равную нулю.

Задача 3
№вар.	U,Дж
4	550000

Задача 2.4.

В газопроводе течёт газ под давлением при температуре . Какова средняя скорость движения газа в трубе, если через поперечное сечение трубы равное , за протекает газ массой ?

Задача 4
№вар.	Р,н/кв.м	Т,к	s,кв.см	t,мин	m,кг
4	395000	283	8	10	35

Решение:

Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К), молярная масса газа μ = 40·10^-3­ кг/моль.

Объем газа, протекающего через сечение S за время t:

.

Объем газа из уравнения Менделеева - Клапейрона:

.

Скорость газа в трубе:

t = 10 мин = 600 с

м/с

Ответ: м/с

Задача 2.5.

ГОСТом допускается мощность потерь в линиях электропередач (ЛЭП) на дальние расстояния не более , а в распределительных линиях – до 2,5 % от установленной мощности.

Электроэнергия передаётся однофазным переменным током. Каково должно быть сопротивление ЛЭП, чтобы мощность потерь в линии не превышало установленной нормы, если напряжение , а передаваемая мощность ? Как изменятся потери мощности в этой линии, если повысить напряжение до ?

Задача 5
№вар.	U,В	U1,В	Р,Вт
4	36000	220000	6E+07

Задача 2.6.

Атомный реактор, работающий на уране , развивает мощность . Зная, что при единичном акте деления ядра урана выделяется энергия , определите

а) число ежесекундно происходящих делений;

б) промежуток времени, за который начальное число атомов урана уменьшается на 1%, если в реактор было загружено урана;

в) относительную убыль урана за счёт этого процесса.

Задача 6
№вар.	Р,Вт	w,Мэв
4	120000	240

Задача 2.7.

Для откачки нефти из скважины глубиной поставлен насос, мощностью . Коэффициент полезного действия насоса . Какова добыча нефти за пять часов?

Задача 7
№вар.	H,м	N,Вт	к.п.д
4	300	12000	0.81

Решение.







кг.

Ответ: m=59463 кг.

Задача 2.8.

Длина линий электропередачи постоянного тока Кашира-Москва . Определить падение напряжения в линии, если сила тока , с сечением токоведущей алюминиевой жилы провода . Линия имеет два одножильных провода. Удельное сопротивление провода .

Задача8
№вар.	l,км	I,А	S,кв.мм	p,Ом м
4	125	155	150	2.8E-08

Решение:



где R - сопротивление 

I - сила тока ( 155 А )

,

где p - удельное электрическое сопротивление (для алюминия 0,028 Ом * мм² /м)

2 Ом


В

Ответ: В

Задача 2.9.

В железнодорожной цистерне высотой и диаметром содержится керосин. При температуре керосин не доходит до края на . Рассчитать при какой температуре керосин начал бы переливаться через край цистерны. Расчёт сделать без учёта расширения цистерны.

Задача9
№вар.	h1,м	d1,м	h2,см
4	7	7	14

Решение:





⁰C
Ответ: ⁰C

Задача 2.10.

Завод потребляет из электрической сети мощностью при напряжении . Он удалён от электростанции на расстояние . В сети допускается потеря мощности, не превышающая мощности, потребляемой заводом.

Зная, что сеть выполнена из медных проводов (плотностью  , сопротивление ).

Определите

а) массу меди необходимую в данном случае для изготовления проводов;

б) мощность, развиваемую станцией;

в) напряжение на выходе станции.

Задача10
№вар.	Р,кВт	U, В	l,км
4	150	200	5

Решение:
.
Ом.
.

А.
кг.
Ответ: кг.