Определение физических свойств нефти.. Практическая .. Задачи работы изучение физического смысла плотности и вязкости нефти, теплоемкости и теплопроводности

• Название: Задачи работы изучение физического смысла плотности и вязкости нефти, теплоемкости и теплопроводности
• Анкор: Определение физических свойств нефти
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 39.99 Kb.
• Имя файла: Практическая ..docx
• Тип: Решение; #551361

1. 
   Цель работы.
   

Определения плотности, вязкости, коэффициента теплопроводности и теплоемкости нефти при известных условиях работы промыслового трубопровода.

2. 
   Задачи работы:
   

- изучение физического смысла плотности и вязкости нефти, теплоемкости и теплопроводности;

- выбор расчетных формул и разработка алгоритма расчета;

-определение вязкости и плотности нефти.

3. Условие работы.

По трубопроводу транспортируется нефть плотность которой при кг/ и вязкость при и , соответственно cCт и сСт . Средняя температура нефти в нефтепроводе t=5,5 градусов Цельсия. Определить плотность, кинематическую и динамическую вязкости, коэффициент удельной теплоемкости и теплопроводности при средней температуре нефти в нефтепроводе. Плотность нефти определить по двум формулам и оценить сходимость результатов ∆ρ.


Решение

В общем случае плотность зависит от давления и температуры. В инженерных, расчетах, связанных с расчетом жидкости чаще всего влиянием давления на плотность, пренебрегают. При этом плотность нефти при заданной температуре t можно определить по двум формулам:

; (1)

где β – коэффициент объёмного расширения, принимаемый в зависимости от плотности нефти при температуре 20⁰С (таблица 1.1).

ρ = ρ ₂₀ – ξ × (t – 20) ; (2)

где ζ – температурная поправка, кг/(м³ град);

ξ = 1,825 – 0,001315 × ρ ₂₀ ; (3)

Таким образом:

ξ = 1,825 – 0,001315 × 761 = 0,82 кг/(м³ град)

ρ = 761 – 0,82 × (5,5 – 20) = 772 кг/м³

ρ_t = 761 / (1 + 0,001054 × (5,5 – 20)) = 772 кг/м³

При расчетах течения жидкости и газа по трубопроводам используются понятия динамической и кинематической вязкости.

• 
  Вязкость характеризует способность жидкости и газа оказывать сопротивление их перемещению.
  

В настоящее время для определения вязкости ньютоновской нефти используется уравнение Филонова – Рейнольдса:

ν = ν₁ × exp [– U × (t – t₁)] ; (4)

где νиν₁ – кинематическая вязкость нефти при температуре t; и t₁

U– коэффициент крутизны вискограммы, 1/град.

Для определения коэффициента крутизны вискограммы необходимо знать вязкость нефти при двух температурах:

; (5)

Таким образом:

U = 1 / (20 – 50) ln 11 / 22 = – 0,03 × (– 0,69) = 0,02 1/град

ν = 11 × exp [– 0,02 × (5,5 – 50)] = 26,6м²/с

Удельная теплоемкость вещества показывает количество теплоты, которое должно быть подведено к единице массы вещества для повышения его температуры на один градус.

Удельная теплоемкость жидких углеводородов повышается с увеличением температуры и может быть определена из уравнения Крего:

; (6)

где с – удельная теплоемкость углеводорода, Дж/(кг^.град);

ρ₂₀ – плотность углеводорода при 20⁰С, кг/м³;

Т – температура углеводорода, К.

Таким образом:

с_р = 31,56 / × (762 + 3,39 × 278,5) = 1,14 × 1706 = 1952 Дж/(кг^.град)

Коэффициент теплопроводности нефти λ_н изменяется в пределах 0,1…0,16. Обычно в расчетах используют среднее значение λ_н =0,13 ВТ/(м·К). Для более точных расчетов используют формулу Крего-Смита, справедливую для температур 273…473 К.

; (7)

Таким образом:

λ_н = 156,6 / 761 × (1 – 0,00047 × 278,5) = 0,21 × 0,87 = 0,18 ВТ/(м·К)

Вопросы для самоконтроля.

1. 
   
   Физический смысл плотности, вязкости, теплоёмкости и теплопроводности?
   

Плотностью называют массу единицы объема вещества.

Вязкость характеризует способность жидкости и газа оказывать сопротивление их перемещению.

Удельная теплоемкость вещества показывает количество теплоты, которое должно быть подведено к единице массы вещества для повышения его температуры на один градус.

Коэффициент теплопроводности нефти λн изменяется в пределах 0,1…0,16,коэффициент теплопроводности определяет собой количество тепла, которое проходит через единичную площадь слоя 1 м при разности температур в один градус

2. 
   
   Минимальная информация для определения плотности и вязкости нефти при известной температуре?
   

Для плотности нужно знать β - коэффициент объёмного расширения, принимаемый в зависимости от плотности нефти при температуре 20⁰С, а для вязкости U– коэффициент крутизны вискограммы

3. 
   
   Качественная зависимость вязкости и плотности нефти от температуры?
   

С повышением температуры плотность нефтей и нефтепродуктов уменьшается, а объем возрастает, и наоборот.  С понижением температуры вязкость их возрастает и наоборот