— номинальные значения давления и температуры

Максимальные характеристики для фланцев, соответствующих размерам и материалам стандарта ISO 2229 спецификация AST-A-105

Трубы из углеродистой стали — сравнение американских и европейских стандартов

Сравнение стандартов труб из углеродистой стали из США, Германии, Великобритании и Швеции

Чугун

Существует четыре основных типа чугуна — белый чугун , серый чугун, ковкий чугун и ковкий чугун

Фланцы из чугуна — ASME / ANSI Class 125

ASME / ANSI B16.1 Чугунные трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 125 — наружный и внутренний диаметр, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из чугуна — ASME / ANSI класс 25

ASME / ANSI B16.1 — 1998 — Чугун Трубные фланцы и фланцевые фитинги — Фланцы класса 25 — наружный и внутренний диаметры, окружность болтов, количество и диаметры болтов

Фланцы из чугуна — ASME / ANSI Class 250

ASME / ANSI B16.1 Фланцы из чугуна для труб и фланцевые фитинги — Фланцы класса 250 — внешний и внутренний диаметры, окружности болтов, количество и диаметры болтов

Сравнение американских и британских стандартов на трубопроводы

Сравнение американских и британских (ASTM) и британских (BSi) стандартов на трубы — спецификации, марки и описания материалов

Содержание в горизонтальных трубах или цилиндрических резервуарах

Объем жидкости в частично заполненных горизонтальных трубах или резервуарах

Содержание горизонтального или наклонного цилиндра цилиндрический резервуар и труба

Объем частично заполненных горизонтальных или наклонных цилиндрических резервуаров и труб — онлайн-калькулятор

Трубопроводы охлаждающей воды

Расчет размеров трубопроводов охлаждающей воды — максимально допустимый расход, скорость и перепады давления

Медные трубы — тепловые потери

Потери тепла в неизолированных медных трубках при различных перепадах температуры между трубой и воздухом

Медные трубы — изоляция и тепловые потери

Потери тепла в окружающий воздух из изолированных медных труб

Перекрестная ссылка на спецификации материалов ASTM

Фитинги, фланцы, Соединения и литые и кованые клапаны

Мембранные клапаны и материалы мембраны

Типичные материалы мембран и их основные свойства при использовании в мембранных клапанах

Скачать ANSI, Американский национальный институт стандартов, стандарты

ANSI является частной некоммерческой организацией , членство о

EN 10255 — Трубы из нелегированной стали, подходящие для сварки и нарезания резьбы — Размеры

Размеры и вес стальных труб в соответствии с BS EN 10255

Пожаротушение.

Объемный расход воды для пожаротушения

Коэффициент расхода C _v в зависимости от коэффициента расхода K _v

Сравнение коэффициента расхода C _v и коэффициента расхода K _v

Характеристики прокладки

Прокладки используются для создания водонепроницаемого или газонепроницаемого уплотнения между двумя поверхностями

Расстояние между опорами подвески — размеры штанг Горизонтальные трубы

Рекомендуемый максимальный интервал опоры между подвесками и размеры штанг для прямых горизонтальных труб

Схема ОВКВ — онлайн Чертеж

Draw HVAC d iagrams — Онлайн с помощью инструмента для рисования Google Drive

Трубопроводы, нагруженные льдом

Вес ледяных покровов на горизонтальных трубопроводах

Калькулятор расхода в несжимаемой среде

Характеристики труб для однофазного несжимаемого потока

Скорость перекачки легкой нефти

Макс. скорость потока на нагнетательной стороне насоса

Скорость всасывания легкого топлива

Рекомендуемая скорость всасываемого потока при перекачке светлых нефтепродуктов

NDT — Неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль конструкций

NPS — «Номинальный размер трубы» и DN — «Номинальный диаметр»

Размер труб, фитингов, фланцев и клапанов часто указывается в дюймах как NPS — номинальный размер трубы или в метрических единицах как DN — «Номинальный диаметр»

Схема P&ID — интерактивный инструмент для рисования

Чертеж Диаграммы P&ID онлайн в браузере с Google Docs

Pipe Fractional Эквиваленты

Сравнение долей труб и десятичных дюймов

Трубы и трубки — температурное расширение

Трубы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении, и расширение может быть выражено формулой расширения

Относительная пропускная способность труб

Относительная пропускная способность между большей и трубы меньшего размера

Пневматические системы транспортировки порошков и твердых тел

Пневматические транспортные системы используются для перемещения порошков и других твердых продуктов

Пневматический транспорт и транспортировка — скорость транспортировки

Рекомендуемая скорость воздуха для пневматической транспортировки таких продуктов, как цемент, уголь, мука и др.

Пневматика — Транспортировка твердых веществ и типы сепараторов

Сепараторы, используемые в пневматических системах транспортировки твердых частиц — минимальный размер частиц

Пневматика — Транспортировка твердых частиц и размеров частиц

Типичные размеры частиц для обычных промышленных такие продукты, как уголь, песок, зола и др.

Потеря давления в стальных трубах График 40

Расход воды и потеря давления в стальных трубах Таблицы 40 — Британские единицы и единицы СИ — галлоны в минуту, литры в секунду и кубические метры в час

Теплоносители на основе пропиленгликоля

Точки замерзания теплоносителей на основе пропиленгликоля — подходят для пищевой промышленности

Число Рейнольдса

Введение и определение безразмерного числа Рейнольдса — онлайн-калькуляторы

Транспортировка жидкого навоза — минимальный поток Скорость

Избегайте оседания твердых частиц в системах транспортировки суспензии со скоростью потока выше определенных уровней

Трубы из нержавеющей стали — сравнение американских и европейских стандартов

Сравнение американских — США — и европейских — немецких, британских (Великобритания) и шведских — нержавеющей стали стандарты на трубы

Трубы из нержавеющей стали — Размеры ионы и веса ANSI / ASME 36.19

Размеры, толщина стенок и вес труб из нержавеющей стали в соответствии с ASME B36.19 — Труба из нержавеющей стали

— Приложение ANSI 40

Внутренние и внешние диаметры, площади, вес, объемы и количество резьбы для ANSI Стальные трубы сортамента 40

Размеры стальных труб — Таблица 80 ANSI

Внутренние и внешние диаметры, площади, вес, объемы и количество резьбы для стальных труб сортамента 80

Стальные трубы — Диаграмма тепловых потерь

Потери тепла от стальных труб и трубы — размеры в диапазоне 1/2 — 12 дюймов

Стальные трубы и температурное расширение

Температурное расширение труб из углеродистой стали

Прямоточные мембранные клапаны — Коэффициенты потока — C _v — и Факторы потока — K _v

Типичные коэффициенты расхода — C _v — и коэффициенты расхода — K _v — для проходных мембранных клапанов

Коэффициенты температурного расширения стандартные материалы трубопровода

Коэффициенты расширения для распространенных материалов, используемых в трубах и трубках — алюминия, углеродистой стали, чугуна, ПВХ, полиэтилена высокой плотности и др.

Термопластовые трубы — температура и расстояние между опорами

Максимальное расстояние между опорами для труб из ПВХ, ХПВХ, ПВДФ и ПП

Фитинги с резьбой и раструбом — классы и графики давления

Классы давления, графики и вес труб для резьбовых соединений и муфт сварные фитинги

Типы клапанов

Классификация клапанов

Клапаны — типичные рабочие диапазоны

Типы клапанов и их типичные рабочие размеры

Клапаны — типичные рабочие температуры

Рабочие температуры для типичных типов клапанов — шаровых кранов, дисковых затворов и более 9 0003

Клапаны для особых условий эксплуатации

В случае особых услуг выбор клапана может быть упрощен, следуя установленной практике

Руководство по выбору клапанов

Руководство по применению для выбора клапанов

Вязкие жидкости — Рекомендуемая скорость всасываемого потока

Рекомендуемая скорость всасываемого потока насоса для вязких жидкостей

Вязкие жидкости — Рекомендуемая скорость нагнетания

Скорости потока на нагнетательной стороне насосов в вязких системах

Вода — Скорость всасываемого потока

Рекомендуемые скорости потока воды на всасывающих сторонах насосов

Расход воды — скорость подачи

Требуемая максимальная скорость потока в водных системах — сторона нагнетания насоса

— коэффициенты потока — C _v — и коэффициенты потока — K _v

Типичный коэффициент расхода icients — C _v — и коэффициенты потока — K _v — для водосливных мембранных клапанов

Расчет потерь давления

Открыть тему с навигацией

Подтемы:

Фон

Однофазный поток

Многофазный поток

Фон

Для обеспечения потока в системе трубопроводов необходим перепад давления, когда жидкости текут из точки с высоким давлением в точку с низким давлением.Один можно выделить три компонента, которые определяют этот перепад давления:

• Потеря гидростатического давления
• Потери давления на трение
• Кинетическая потеря давления

Для большинства приложений кинетические потери минимальны, и ими можно пренебречь. Таким образом, уравнение, описывающее общие потери давления, может быть выражено как сумма двух слагаемых:

ΔPT = ΔPHH + ΔPf

Примечание: фразы «потеря давления», «падение давления» и «давление» разница «могут использоваться как синонимы.

При восходящем (или «восходящем» в контексте трубопроводов) потоке жидкости должны преодолеть противодавление, оказываемое эффективным столбом жидкости, действующей против направления потока. Они также должны преодолевать потери на трение. из-за взаимодействия жидкости со стенкой трубы.

Нисходящий (или «нисходящий» в контексте трубопроводов) поток, трение эффекты действуют против направления потока, но в этом случае эффективный гидростатический столб помогает жидкости преодолевать такие потери на трение.

Потери гидростатического давления зависят от плотности жидкости. в трубе. Потери на трение зависят от свойств жидкости и текучести. условия внутри трубы.

Существует ряд методов расчета, используемых для учета гидростатических и потери жидкости на трение при различных условиях потока. Корреляции которые включены в F.A.S.T. Harmony ™ следующие:

Однофазный поток (используется внутри, когда обнаруживается однофазный поток):

• Вентиляторный газ
• Вентиляционная жидкость

Многофазный поток:

• Beggs & Brill
• Серый
• Хагедорн и Браун
• Петалас и Азиз

Однофазный Поток

Плотность (однофазный)

Плотность (ρ) используется в гидростатическом расчеты перепада давления.Метод расчета ρ зависит от от того, является ли поток сжимаемым или несжимаемым (многофазным или однофазным). Отсюда следует, что:

• Для однофазной жидкости расчет плотность — это просто, а ρ — это просто плотность жидкости.
• Для однофазного газа ρ изменяется в зависимости от давления. (поскольку газ сжимаемый), и расчет нужно производить последовательно, небольшими шагами, чтобы плотность изменялась в зависимости от давления.

Однофазный элемент трения

При движении по трубе трение возникает из-за сопротивления жидкости движение. Трение можно представить как «потерянную» или «рассеянную» энергию. (превращается в бесполезную тепловую энергию) в системе. В однофазном В сценариях потока фрикционная составляющая может быть найдена с помощью общей формулы Фаннинга. уравнение:

Это соотношение может использоваться как для однофазного газа, так и для однофазного газа. поток жидкости в трубе.

Осборн Рейнольдс (1842–1912) экспериментально исследовал взаимосвязь между падением давления и расходом в трубе. Он обнаружил, что при низком скорости, падение давления было прямо пропорционально скорости потока. Он также заметил, что, когда он увеличивал скорость потока, измеренные данные начинались вести себя беспорядочно. Только когда он использовал очень высокие ставки, он смог снова воспроизвести свои экспериментальные данные.

После введения красителя в поток Рейнольдс заметил, что при низкой скорости потока краситель описывал плавный путь потока (линейный) вдоль труба.После увеличения расхода краситель проявлял возмущения, и если скорость была увеличена еще больше, краситель колебался беспорядочно по всей трубе. Он назвал плавное (устойчивое) течение ламинарным потоком. режим »и возмущенный (неустойчивый) режим течения« турбулентный режим течения ». Рейнольдс предложено использовать безразмерное отношение инерционной к вязкой силы (теперь названные в его честь) как указание на переход от потока режимов:

В полевых модулях число Рейнольдса можно переписать как:

Учитывая взаимодействие жидкости со стенкой трубы, трение коэффициент, полученный в результате анализа (потока импульса) напряжения сдвига стенки и кинетическая энергия на единицу объема за счет движения жидкости внутри трубы:

Другими словами, коэффициент трения зависит от свойств жидкости. и текущие условия в системе.

Блазиус первым представил корреляцию между Рейнольдсами. количество и коэффициент трения для очень ограниченного диапазона приложений.

Никурадзе экспериментально установил связь между потоками режимов (с использованием числа Рейнольдса), шероховатости трубы и трения. Никурадсе обнаружил, что потери давления были выше для более грубых труб, чем для для гладких из-за эффектов трения. Он также заметил, что для небольших Числа Рейнольдса (в режиме ламинарного течения) коэффициент трения составлял то же самое для грубых и гладких труб.Несколько авторов с тех пор пытались связать число Рейнольдса и абсолютную шероховатость трубы с оценить коэффициент трения.

В F.A.S.T. ГармонияTM, коэффициент трения Фаннинга для чисел Рейнольдса в ламинарном режиме течения (Re≤2000) находится по:

В турбулентном режиме течения (Re≥4000) коэффициент трения получается из уравнения Чена (1979).

Коэффициент трения при переходе от ламинарного к турбулентному течению (2000

Однофазный гидростатический компонент

Этот компонент важен только тогда, когда есть перепады высот. от впускного конца до выпускного конца отрезка трубы.(По горизонтали трубы этот компонент равен нулю.) Может применяться перепад гидростатического давления (ΔPHH) ко всем корреляциям, просто добавив его к компоненту трения. В падение гидростатического давления (ΔPHH) определяется для вертикальной трубы следующим образом:

Обобщенная форма учета наклона трубы (с использованием угла относительно горизонтали) можно записать как:

Примечание: Кому используйте угол по отношению к вертикали (например, при отклонении скважины обзоры) замените тригонометрическую функцию на косинус.

Для жидкостей плотность (ρ) постоянна, и приведенное выше уравнение имеет вид легко оценивается.

Для газов плотность зависит от давления. Поэтому для оценки потеря / увеличение гидростатического давления, труба (или ствол скважины) подразделяется на достаточное количество сегментов, чтобы плотность в каждом сегменте можно считать постоянным. Обратите внимание, что это эквивалентно многоступенчатому Расчет Каллендера и Смита.

Корреляция однофазного потока

Существует множество однофазных корреляций, выведенных для разных условий эксплуатации или из лабораторных экспериментов.Вообще говоря, они учитывают только компонент трения, т.е. они применимы к горизонтальному потоку. Типичные примеры:

• Fanning gas (также известный как Multi-Step Cullender и Смита применительно к стволам скважин)
• Вентиляционная жидкость

В F.A.S.T. Harmony ™, для случаев, когда речь идет о единственной фазе, сером, Методы Хагедорна и Брауна, Беггса и Брилла, Петаласа и Азиза возвращаются к однофазным корреляциям Фаннинга.Например, если корреляция Грея был выбран, но в системе был только газ, соотношение газов Фаннинга используется.

Примечание: Однофазный корреляции могут использоваться для вертикального или наклонного потока при условии, что кроме трения учитывается падение гидростатического давления. составная часть. Даже если определенная корреляция могла быть установлена для потока в горизонтальной трубе с учетом гидростатического давления drop позволяет использовать эту корреляцию для потока в вертикальной трубе.Этот адаптация является строгой и была внедрена во все корреляции используется в F.A.S.T. Гармония ™. Тем не менее, в целях идентификации, название корреляции оставлено без изменений.

Многофазный поток

Расчет потери многофазного давления, параллельное однофазное давление расчет убытков. По сути, каждая многофазная корреляция делает свое собственные модификации разницы гидростатического давления и расчеты потери давления на трение, чтобы сделать их применимыми к многофазным ситуациям.

Наличие нескольких фаз значительно усложняет расчет перепада давления. Это связано с тем, что свойства каждой присутствующей жидкости должны приниматься во внимание. Кроме того, взаимодействие между каждой фазой должно рассматриваться. Необходимо использовать свойства смеси, поэтому газ и необходимо определить объемные доли жидкости на месте по всей трубе. В общем, многофазные корреляции по существу двухфазные, а не трехфазный.Соответственно, масляная и водная фазы объединяются и обрабатываются. как псевдожидкостная фаза, а газ считается отдельной фазой.

Расчет разницы гидростатического давления изменен путем определения плотность смеси. Это определяется расчетом жидкости на месте. задержка (количество жидкости в секции трубы). Некоторые корреляции определяют задержка на основе определенных схем потока.

Потеря давления на трение изменяется несколькими способами, регулируя коэффициент трения (f), плотность (ρ) и скорость (v) для учета свойства многофазной смеси.

Корреляции многофазных потерь давления в F.A.S.T. HarmonyTM основана на трении Фаннинга. Уравнение потери давления. Их можно сгруппировать следующим образом:

Не учитывать схемы потоков:

• Серый — Разработано с использованием данных из газовые и конденсатные скважины.
• Хагедорн и Браун — производные с помощью испытательной скважины с разными маслами и воздухом

Рассмотрим схемы потока:

• Попрошайки и Брилл — корреляция получено из экспериментальных данных для вертикального, горизонтального, наклонного подъём и спуск газо-водяной смеси
• Petalas и Азиз — Механистик модель в сочетании с эмпирическими корреляциями.Этот многоцелевой корреляция применима для труб любой геометрии и наклона и свойства жидкости.

Эти модели могут использоваться для многофазных газожидкостных потоков, однофазных газ или однофазная жидкость, потому что в однофазном режиме они возвращаются обратно к уравнению Фаннинга, которое в равной степени применимо к любому газу или жидкость.

Примечание: Корреляции Грея и Хагедорна и Брауна были получены для вертикальных скважин. и не может применяться к горизонтальным трубам.

Свойства многофазной текучей среды

Поверхностные скорости

Приведенная скорость каждой фазы определяется как объемная расход фазы, деленный на площадь поперечного сечения трубы (как если бы только эта фаза текла по трубе). Следовательно:

Так как жидкая фаза включает нефть и воду:

QL = QOBO + (QW– QWCQG) BW

, а газовая фаза учитывает входящий и выходящий растворенный газ. масло как функция давления:

QG = QG — QORS

приведенные скорости можно переписать как:

Коэффициенты объема пласта нефти, воды и газа (BO, BW и Bg) используются для преобразовать расход из стандартных условий (или в резервуар) в преобладающий давление и температурный режим в трубе.

Поскольку фактическая площадь поперечного сечения, занимаемая каждой фазой, меньше чем площадь поперечного сечения всей трубы, приведенная скорость всегда меньше истинной скорости каждой фазы на месте.

Скорость смеси

Скорость смеси — еще один параметр, часто используемый в многофазном потоке. корреляции. Скорость смеси определяется как:

вм = vsL + vsG

Эффект проскальзывания и задержки жидкости

Когда в трубе присутствуют две или более фаз, они имеют тенденцию течь на различные скорости на месте.Эти скорости на месте зависят от плотности и вязкость каждой фазы. Обычно менее плотная фаза течет быстрее, чем другие. Это вызывает эффект «скольжения» между фазы. Как следствие, объемные доли каждой фазы на месте (ниже условий потока) будет отличаться от входной объемной доли труба.

Если условие проскальзывания опущено, объемная доля каждого фаза равна входной объемной доле.

Объемная фракция на месте (задержка жидкости с шликером)

Объемная доля в пласте, EL (или HL), является часто значение, которое оценивается с помощью многофазных корреляций. Потому как проскальзывания между фазами, задержка жидкости (EL) может существенно отличаться от входящей жидкой фракции (КЖ). Другими словами, задержка проскальзывания жидкости (EL) — доля трубы, заполненной жидкостью, когда фазы текут с разной скоростью.Его можно определить так:

Доля входящего объема (задержка без проскальзывания)

Доли входящего объема определяются как:

Мы также можем записать их в зависимости от приведенных скоростей как:

Примечание: QL — жидкость скорость при преобладающем давлении и температуре.Аналогично QGBg — расход газа при преобладающих давлении и температуре.

Ввод объемных долей, кл и EL, являются известные величины и часто используются в качестве коррелирующих переменных в эмпирических многофазные корреляции. Если пренебречь эффектами скольжения (газ и жидкость движутся с одинаковой скоростью), жидкая фракция на месте равна входящей жидкой фракции (EL = CL).

Фактические скорости

После определения удержания жидкости фактические скорости каждую фазу можно определить следующим образом:

Плотность

Плотность (ρ) используется в гидростатическом расчеты перепада давления.Метод расчета ρ зависит от от того, является ли поток сжимаемым или несжимаемым (многофазным или однофазным). Отсюда следует, что для многофазного потока расчеты становятся еще более сложнее, чем для однофазного потока, поскольку ρ рассчитывается из плотность смеси на месте, которая, в свою очередь, рассчитывается из «жидкой задержка ». Задержка жидкости или объемная доля жидкости на месте получается из одной из соотношений многофазного потока, и зависит от несколько параметров, включая расход газа и жидкости и диаметр трубы.Обратите внимание, что это отличается от способа расчета плотности для трения. потеря давления.

Плотность смеси

Плотность смеси — это мера плотности смеси на месте. и определяется следующим образом:

мкм = ρLEL + ρGEG = ρLEL + ρG (1 — EL)

Примечание: Смесь плотность определяется в терминах объемных долей на месте (EL), тогда как плотность без проскальзывания определяется в единицах входных объемных долей (CL).

Плотность противоскольжения

«Плотность без скольжения» — это плотность, рассчитанная с предположение, что обе фазы движутся с одинаковой скоростью на месте. Без скольжения поэтому плотность определяется следующим образом:

ρНС = ρLCL + ρGCG = ρLCL + ρG (1 — CL)

Примечание: Нескользящий плотность определяется в терминах входных объемных долей (CL), тогда как плотность смеси определяется в единицах объемных долей на месте (EL).

Вязкость смеси

Вязкость смеси — это мера вязкости смеси на месте. и может быть определен несколькими способами. В общем, если не указано иное указан, определяется следующим образом:

мкм = мкНПЭ + мкГс EG = мкл EL + мкГ (1 — EL)

Примечание: Смесь вязкость определяется в единицах объемных долей на месте (EL), тогда как вязкость при отсутствии скольжения определяется в единицах входных объемных долей (CL).

Вязкость без скольжения

Вязкость без скольжения — это вязкость, рассчитанная с использованием предположение, что обе фазы движутся с одинаковой скоростью на месте. Существует несколько определений вязкости без скольжения. В общем, если не указано иное, мкНС определяется следующим образом:

мкНС = мкл Кл + мкГл КГ = мкл CL + мкГ (1 — CL)

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение (межфазное натяжение) между газом и жидкостью Фазы очень мало влияют на расчеты двухфазного падения давления.Однако значение требуется для использования при вычислении некоторых безразмерных числа, используемые в некоторых корреляциях падения давления. Эмпирические отношения для оценки межфазного натяжения газ / нефть и межфазного натяжения газ / вода Напряжение было представлено Бейкером и Свердловым, Хафом и Беггсом.

Межфазное натяжение газ / масло

Межфазное натяжение мертвого масла при температурах 68 ° F и 100 ° F составляет выдает:

σ68 = 39 — 0.2571 (API)

σ100 = 37,5 — 0,2571 (API)

Если температура выше 100 ° F, используется значение при 100 ° F. Если температура ниже 68 ° F, используется значение 68 ° F. Для среднего температур, используется линейная интерполяция.

При повышении давления и переходе газа в раствор межфазная напряжение снижено. Межфазное натяжение мертвого масла исправлено на это умножением на поправочный коэффициент:

С = 1.0 — 0,024P0,45

Межфазное натяжение становится равным нулю при давлении смешиваемости, а для в большинстве систем это давление превышает примерно 5000 фунтов на квадратный дюйм. однажды поправочный коэффициент становится равным нулю (около 3977 фунтов на кв. дюйм), 1 дин / см используется для расчетов.

Межфазное натяжение газ / вода

Межфазное натяжение газ / вода при температурах 74 ° F и 280 ° F. выдает:

σW (74) = 75 — 1.108P0.349

σW (280) = 53 — 0,1048P0,637

Если температура выше 280 ° F, используется значение 280 ° F. Если температура ниже 74 ° F, используется значение 74 ° F. Для среднего температур, используется линейная интерполяция.

Многофазный гидростатический компонент

Разница гидростатического давления является составляющей потери давления (или усиление) приписывается гравитационному эффекту Земли.Это важно только когда есть перепады высот от впускного конца до выходной конец отрезка трубы. Эта разница давления может быть положительной. или отрицательный в зависимости от контрольной точки (вход выше по вертикали чем выход, или выход выше входа). Под ВСЕ обстоятельства, независимо от того, какое соглашение о знаках используется, вклад расчета гидростатического давления должен быть таким что он имеет тенденцию повышать давление на нижнем по вертикали конце чем на верхнем конце.

Перепад гидростатического давления рассчитывается следующим образом:

В приведенном выше уравнении проблема заключается в поиске подходящего значения для плотности, как описано ниже:

• Для однофазной жидкости плотность смесь равна плотности жидкости.
• Для однофазного газа плотность зависит от давление, а расчет нужно производить последовательно небольшими шагами чтобы плотность изменялась в зависимости от давления.
• Для многофазного потока рассчитывается плотность от плотности смеси на месте, которая, в свою очередь, рассчитывается из задержка жидкости. Задержка жидкости достигается за счет многофазного потока. корреляции, такие как Беггса и Брилла, и зависит от газа и расход жидкости, диаметр трубы и т. д.
• Для горизонтального участка трубы θ = 0,0 и НЕТ потери гидростатического давления.

Деталь многофазного трения

В трубопроводе потеря давления на трение является составляющей общего давления. потери, вызванные эффектами вязкого сдвига.Потеря давления на трение всегда действует против направления потока. Сочетается с гидростатическим перепад давления (который может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, поток идет вверх (также известный как восходящий) или нисходящий (нисходящий)), чтобы дать полная потеря давления.

Потери давления на трение рассчитываются по коэффициенту трения Фаннинга. уравнение следующим образом:

В приведенном выше уравнении переменные f, ρ и v трактуются по-разному. по каждому соотношению.

Каждая корреляция многофазного потока определяет коэффициент трения по-разному. Этот расчет частично зависит от расхода газа и жидкости, но также на стандартной диаграмме коэффициента трения Fanning (однофазный). когда оценивая коэффициент трения Фаннинга, есть много способов вычисления число Рейнольдса в зависимости от того, как плотность, вязкость и скорость двухфазной смеси. Например, Беггс и Брилл при расчете числа Рейнольдса используются свойства смеси, которые рассчитываются путем пропорционального распределения свойств каждой отдельной фазы в соотношении объемная доля на входе (а не объемной доли in-situ).

Корреляции многофазных потоков

Многие из опубликованных корреляций многофазных потоков применимы для только вертикальный поток, в то время как другие применяются только для горизонтального потока. разное чем корреляция Бегга и Брилла и механизм Петаласа и Азиза модели, корреляций, разработанных для всего спектр ситуаций потока, которые могут возникнуть при нефтегазовых операциях, а именно: подъем, спуск, горизонтальный, наклонный и вертикальный поток.Однако мы адаптировали все корреляции (при необходимости), чтобы они применялись ко всем ситуациям потока. Следующий это список доступных корреляций многофазного потока:

• Beggs и Брилл — одна из немногих опубликованных корреляций, способных обработки всех направлений потока. Он был разработан с использованием разделов трубопровода, который можно наклонять под любым углом.
• Серый — развитый для вертикального течения в скважинах влажного газа.Мы изменили его так, чтобы он применяется к потоку во всех направлениях путем расчета гидростатического давления разница с использованием только вертикальной отметки участка трубопровода и потери давления на трение в зависимости от общей длины трубопровода.
• Хагедорн и Brown — разработан для вертикального течения в нефтяных скважинах. Мы изменили его так, чтобы он применялся к потоку во всех направлениях путем вычисления перепад гидростатического давления с использованием только вертикальной отметки отрезка трубы и потери давления на трение на основе общей длина трубопровода.
• Petalas и Азиз — разработаны для преодоления наложенных ограничений используя предыдущие корреляции. Применяется ко всем геометриям труб, свойства жидкости и течь во всех направлениях. Механистический подход сочетается с эмпирическими отношениями замыкания для создания модели это более надежно, чем другие модели, и может использоваться для прогнозирования давления падение и задержка в трубах в более широком диапазоне условий.

Каждая из этих корреляций была разработана для собственного уникального набора экспериментальных условий или спроектированы с использованием подхода механистического моделирования, и, соответственно, результаты варьируются между ними.

Для многофазного потока в практически вертикальных скважинах имеющиеся корреляции это Беггс и Брилл, Петалас и Азиз, Грей и Хагедорн и Браун. Если используемые для однофазного потока, эти четыре корреляции переходят к Фаннингу. корреляция газа или жидкости Фэннинга по мере необходимости.

При создании нового ствола скважины Harmony устанавливает многофазную корреляцию по умолчанию. в зависимости от типа колодца, который существует в Entity Viewer. Этот корреляция по умолчанию основана на наших ожидаемых вариантах использования и, следовательно, может не применимы к каждому стволу скважины.Конечно, корреляция для конфигурации ствола скважины можно изменить в любой момент.

Примечание: Корреляции Грея и Хагедорна и Брауна были получены для вертикальных скважин. и не может применяться к горизонтальным трубам. В F.A.S.T. Harmony ™, серый, Хагедорн и Браун, Бегги и Бриллы, Петалас и Азиз модели возвращаются к соответствующей однофазной корреляции Фаннинга (Fanning жидкий или вентиляторный газ).

попрошайки и корреляция Брилла

Корреляция Беггса и Брилла (1973) — одна из немногих опубликованных корреляций. способен обрабатывать все эти направления потока.Был разработан измерительный поток воды и воздуха через секции 1 «и 1-1 / 2» акриловая труба, которую можно наклонять под разными углами от горизонтали.

Многофазная корреляция Бегга и Брилла учитывает оба трения. потеря давления и перепад гидростатического давления. Во-первых, соответствующие схема потока для конкретной комбинации расхода газа и жидкости (раздельно, прерывистый, или распределенный). Задержка жидкости и, следовательно, плотность газожидкостной смеси на месте, затем рассчитывается согласно к идентифицированной схеме потока для получения разницы гидростатического давления.Коэффициент двухфазного трения рассчитывается на основе входящего газа-жидкости. коэффициент и коэффициент трения Фаннинга. Отсюда потеря давления на трение рассчитывается с использованием свойств входящей газожидкостной смеси.

В нашей реализации всякий раз, когда однофазный поток встречается во время При расчетах потерь давления корреляция Бегга и Брилла переходит в соотношение газа Фаннинга или жидкости Фаннинга.

Схема потока

В отличие от корреляций Грея или Хагедорна и Брауна, Беггс и Брилл корреляция необходима для определения структуры потока в данных условиях потока чтобы рассчитать задержку жидкости и трение.Для этого корреляция Бегга и Брилла использует картину горизонтального потока карта построена на основе числа Фруда смеси (Frm) и входного содержания жидкости ( задержка жидкости, CL).

Для построения карты потоков наблюдаемые схемы потоков были сгруппированы как: сегрегированный (расслоенный, волнообразный и кольцевой поток), прерывистый (пробка и снарядный поток), распределенный (поток пузырьков и тумана) и переходный (поток шаблон включен после модификации исходной публикации, которая рассматривает область между сегрегированными и прерывистыми сгруппированными образцами).

Границы между этими группами схем течения отображаются в виде кривых. в сюжете журнала в оригинальной публикации Беггса и Брилла. Этот позже был изменен, чтобы вместо него можно было использовать прямые линии. Мы используем эта модифицированная карта схемы потока в наших расчетах. Исправленные строки которые определяют границы, определяются следующим образом (где * означает преобразование исходной кривой в прямую линию в журнале регистрации участок):

Идентифицированный образец потока — это тот, который существовал бы, если бы труба были горизонтальными.Если труба фактически не находится в горизонтальном положении, корреляция Бегга и Брилла не позволяет распознать реальный поток узор в данных условиях. Поэтому для расчета жидкости задержка, мы сначала определяем задержку жидкости для горизонтального потока, и это значение затем корректируется с учетом интересующего угла.

Число Фруда — безразмерное число, которое связывает инерцию по отношению к гравитационным силам.Для смеси можно получить по:

После ввода жидкого содержимого (CL) и число Фруда смеси (Frm) определены, соответствующая структура потока идентифицируется, когда выполняются следующие неравенства.

Отдельно

если

или

Прерывистый

если

или

Распределенный

, если

или

Переход

, если

Разница гидростатического давления

После того, как картина потока определена, задержка жидкости рассчитано.Беггс и Брилл разделили расчет удержания жидкости на две части. Сначала определяется задержка жидкости для горизонтального потока EL (0). Впоследствии это горизонтальная задержка скорректирована для наклонного потока для получения фактического задержка, EL (θ). Горизонтальная задержка должна быть EL (0) ≥ CL. Следовательно, в случае, если EL (0)

Отдельно

Прерывистый

Распределенный

Переход

где:

В = 1 — A

После определения горизонтальной объемной доли жидкости на месте фактическая объемная доля жидкости рассчитывается путем корректировки EL (0) на коэффициент наклона B (θ):

где:

β является функцией структуры потока и также зависит от направления наклона трубы (восходящий или нисходящий поток).

Для восходящего потока

1. Отдельно

1. Прерывистый

Распределенный

β = 0

Для скоростного спуска поток

1. ВСЕ группы схем потока

где Frm — число Фруда смеси, а NLv это число скорости жидкости, определяемое по формуле:

Примечание: β всегда должно быть ≥ 0.Следовательно, если для β рассчитано отрицательное значение, β = 0,

После фактического удержания жидкости EL (θ) рассчитывается, плотность смеси ρm получается. Плотность смеси, в свою очередь, используется для расчета давления. изменение из-за гидростатического напора вертикальной составляющей трубы или хорошо:

Beggs and Brill — Потеря давления на трение

Для расчета потерь на трение используется нормализующий коэффициент трения. (fNS) используется.Чтобы определить fNS, мы используем коэффициент трения Фаннинга, рассчитанный с помощью уравнения Чена. Для этого используется противоскользящее число Рейнольдса:

На основе экспериментальных данных Беггс и Брилл представили корреляцию для отношения коэффициента двухфазного трения (ftp) и нормализующий коэффициент трения (без проскальзывания), что дает следующие экспоненциальное уравнение:

Значение S зависит от противоскольжения и фактического удержания жидкости:

При использовании уравнения для S наблюдаются серьезные нестабильности как опубликовано.Для их решения используются следующие соображения:

• Если y = 0, то S = 0 (чтобы выражение сводится к однофазной жидкости)
• Если 1

После того, как было найдено допустимое значение для S, можно решить для двух- коэффициент фазового трения:

футов = fNSes

Наконец, выражение для потери давления из-за трения:

Корреляция серого

Корреляция Грея была разработана Х.Э. Грей (1978) конкретно для скважин мокрого газа. Хотя эта корреляция была разработана для вертикальных поток, мы реализовали, он используется как в вертикальной, так и в наклонной трубе расчет падения давления. Чтобы исправить падение давления в ситуациях с горизонтальный компонент, гидростатический напор применялся только для вертикальный компонент трубы, в то время как трение применяется ко всему длина трубы.

Сначала рассчитывается объемная доля жидкости на месте.На месте Затем объемная доля жидкости используется для расчета плотности смеси, которая в свою очередь используется для расчета разницы гидростатического давления. В свойства входящей газожидкостной смеси используются для расчета эффективного шероховатость трубы. Затем эта эффективная шероховатость используется в сочетании с постоянным числом Рейнольдса 107 для расчета трения Фаннинга фактор. Перепад давления из-за трения рассчитывается с помощью Уравнение потери давления на трение Фаннинга.

Серый — перепад гидростатического давления

Корреляция Грея использует три безразмерных числа в комбинации, прогнозировать объемную долю жидкости в пласте. Эти три безразмерных номера:

где:

Затем безразмерные числа складываются следующим образом:

где:

Однажды задержка жидкости (EL) рассчитывается, используется для получения плотности смеси (ρm).В свою очередь, используется плотность смеси для расчета изменения давления из-за гидростатического напора вертикального компонент трубы.

Серый — потеря давления на трение

Корреляция Грея предполагает, что эффективная (также известная как кажущаяся) шероховатость трубы (ке) зависит от стоимости Rv. Условия следующие:

Если Rv ≥ 0,007, то:

кэ = к °

, если Rv <0.007, затем:

где:

и k — абсолютная шероховатость трубы (однофазный поток сухого газа). Результирующая эффективная шероховатость (ке) должен быть больше или равен 2,77 × 10-5.

Затем рассчитывается относительная шероховатость трубы путем деления эффективная шероховатость по диаметру трубы.Трение Фаннинга коэффициент получается с использованием уравнения Чена и в предположении числа Рейнольдса of 107. Наконец, выражение для потери давления на трение:

Примечание: оригинальная публикация содержит опечатку в расчете ke: константа должно быть 0,007 вместо 0,0007. Мы учитываем эту поправку в наших расчетах. Кроме того, объем конденсата оценивается с помощью прибора Букачека. корреляция (включая поправки МакКетты и Вехе) и учтена в расчетах падения давления.

Хагедорн и Коричневый

Экспериментальные данные, полученные с инструментальной вертикали глубиной 1500 футов Тестовая скважина была использована при разработке корреляции Хагедорна и Брауна. Давления были измерены для потока в трубах размером 1 дюйм, 1 ¼ ”и 1 ½ дюйма OD. Широкий диапазон расхода жидкости и соотношения газ / жидкость используемый. Как и в случае корреляции Грея, наше программное обеспечение рассчитывает перепады давления для горизонтального и наклонного течения с использованием корреляции Хагедорна и Брауна, хотя корреляция разрабатывалась строго для вертикальных скважин.В программное обеспечение использует только вертикальную глубину для расчета потери давления из-за гидростатический напор и по всей длине трубы для расчета трения.

Метод Хагедорна и Брауна был модифицирован для пузырькового течения. режим (Economides et al, 1994). Если существует пузырьковое течение, корреляция Гриффитса используется для расчета объемной доли на месте. В таких случаях Гриффит корреляция также используется для расчета падения давления из-за трения.Если пузырькового потока не существует, то исходная корреляция Хагедорна и Брауна используется для расчета объемной доли жидкости на месте. Как только на месте определяется объемная доля, сравнивается с объемной долей на входе. Если объемная доля на месте меньше, чем объемная доля на входе, фракция на месте устанавливается равной входной фракции (EL = CL). Затем плотность смеси рассчитывается с использованием объемной доли in-situ и используется для расчета разницы гидростатического давления.Давление разница из-за трения рассчитывается с использованием комбинации на месте и свойства входящей газожидкостной смеси.

Хагедорн и Браун — Разница гидростатического давления

Корреляция Хагедорна и Брауна использует четыре безразмерных параметра. (на основе работы Дунса и Рос), чтобы сопоставить задержку жидкости. Эти четыре параметра:

Метод расчета основан на использовании нескольких графиков, где различные комбинации этих параметров рассчитываются и наносятся на график некоторые коррелированные термины для определения задержки жидкости.Для программирования Для этого эти кривые были преобразованы в уравнения.

Первая кривая дает значение безразмерного параметра, называемого НЖК, который соотносится с безразмерным числом NLL. Следовательно, однажды NL рассчитывается, можно получить НЖК со следующего участка:

Стоимость NLC затем используется для вычисления безразмерного числа:

Следующий график содержит кривую корреляции между задержкой жидкости на поправочный коэффициент (EL / Ψ) против безразмерной группы,.После является рассчитывается, затем можно найти значение EL / Ψ используя следующий участок:

Наконец, третья кривая коррелирует поправочный коэффициент Ψ с безразмерный номер,:

Типичная дискретизированная кривая для поиска Ψ может быть следующей:

После определения Ψ можно рассчитать объемную долю жидкости на месте (EL), взяв ранее найдено EL / Ψ:

Мы внесли поправку, чтобы заменить значение задержки жидкости. с «прилипающей» (входной) объемной долей жидкости, если расчетная задержка жидкости меньше объемной доли жидкости прилипания:

если EL

Найдя EL, гидростатический напор рассчитывается по стандартному уравнению:

где:

мкм = ρL EL + ρG (1 — EL)

Hagedorn and Brown — Потери давления на трение

Коэффициент трения рассчитывается с использованием уравнения Чена с использованием метода Рейнольдса. число равно:

Примечание: дюйм соотношение Хагедорна и Брауна, вязкость смеси определяется по формуле:

Потеря давления из-за трения тогда определяется по формуле:

где:

Модификация корреляции Хагедорна и Брауна: корреляция Гриффита для Bubble Flow

Корреляция Хагедорна и Брауна использует корреляцию Гриффитса. (1961) для режима пузырькового течения.Пузырьковый поток существует, если CG

В случае, если рассчитанное значение LB меньше 0,13, то LB установлено на 0,13. Если режим течения оказывается пузырьковым, то Применяется корреляция Гриффитса. В противном случае исходный Hagedorn и Используется корреляция Брауна.

В корреляции Гриффита задержка жидкости определяется по формуле:

Гриффит предложил постоянное значение vs = 0.8 футов / с как хорошее среднее значение, которое рассматривается в нашем расчеты.

Истинная скорость жидкости на месте определяется по формуле:

Затем стандартным образом рассчитывается гидростатический напор.

На падение давления из-за трения также влияет использование Корреляция Гриффитса, поскольку EL входит в расчет числа Рейнольдса через жидкую скорость.Число Рейнольдса рассчитывается в следующем формате:

Плотность однофазной жидкости, скорость жидкости в пласте и жидкость вязкость используются для расчета числа Рейнольдса. Это не похоже на большинство многофазных корреляций, которые обычно определяют коэффициент Рейнольдса число с точки зрения свойств смеси, а не однофазной жидкости свойства. Число Рейнольдса используется для расчета коэффициента трения. используя уравнение Чена.Плотность жидкости и скорость жидкости в пласте затем используются для расчета падения давления из-за трения:

Petalas и Aziz Mechanistic Model

Механистическая модель Петаласа и Азиза (2000) не была построена для набор данных или свойств жидкости. Вместо этого авторы применили первые принципы к возможным схемам течения, которые можно наблюдать при различных наклонах.По этой причине он применим к трубам с любым углом наклона и свойствами жидкости. Модель является усовершенствованием предыдущего исследования авторов (1996), где подмножества базы данных, содержащей более 20000 лабораторных измерений и данных примерно из 1800 скважин.

Метод можно резюмировать следующим образом:

• Предположим существование потока узор
• Оцените, является ли эта схема потока стабильно:

• Если проверка не удалась, вернитесь и выберите другая схема потока
• Если соблюдены стабильные условия, продолжайте с расчетом удержания жидкости и коэффициента трения

• Рассчитайте потери давления с помощью найденные значения коэффициента трения и удержания жидкости

Непрерывная оценка стабильности режимов потока позволяет один, чтобы создать соответствующую карту схемы потока для данного потока условия.Ниже представлена ​​типичная карта схемы потока для вертикального восходящего потока. расход газойля:

Схема потока

Дисперсный пузырьковый поток

Считается, что для получения диспергированного пузырькового течения необходимо два требования: должно быть выполнено.

Первый критерий основан на переходе Барни от рассредоточенного к пробковый поток при использовании расчета задерживания пробковой жидкости на основе Грегори и др .:

где:

вм = vsG + vsL

Кроме того, чтобы иметь возможность поддерживать поток диспергированных пузырьков, соотношение приведенная скорость газа по отношению к скорости смеси должна быть:

Стратифицированный поток

Здесь делается вывод о возможности расслоения потока. только при нисходящем (нисходящем) или горизонтальном потоке.Баланс импульса получено на основе предложенного Тайтелем и Дуклером. Первый шаг состоит в вычислении (безразмерная высота жидкости) путем решения:

где:

и

фГ получается стандартными методами где:

где гидравлический диаметр газовой фазы, ДГ, получает:

fL от:

где fsL коэффициент трения, основанный на приведенной скорости, которая рассчитывается из стандартных методов с использованием шероховатости трубы и числа Рейнольдса:

фи из:

с использованием жидкого числа Фруда, определенного как:

использовать параметры Локхарта-Мартинелли:

X2 F2 — F1 — 4Y = 0

где:

где:

с геометрическими переменными:

Решить для hL / D итеративно.Затем мы проверяем, что стратифицированный поток существует, если:

и если:

Примечание: Когда cosθ ≤ 0,02, тогда cosθ = 0,02.

Чтобы различать режимы расслоенного гладкого и стратифицированного волнистого течения:

слоистый плавный поток существует, если:

, где s = 0.06, а если:

Кольцевой поток тумана

Рассчитать безразмерную толщину пленки жидкости (), баланс количества движения на жидкой пленке и газовом ядре с жидкостью капли:

Кольцевой поток тумана существует, если:

где находится определяется из следующих уравнений:

Итеративное решение для.

Пузырьковый поток

Пузырьковый поток существует, если:

, а если:

где:

C1 = 0,8

γ = 1,3

дБ = 7 мм

с:

Также переход к пузырьковому потоку из прерывистого потока происходит, когда:

EL > 0.25

где:

Прерывистый поток

Примечание: Модель прерывистого потока, используемая здесь, включает снарядный и удлиненный пузырьковый поток. режимы.

Прерывистый поток существует, если:

EL ≤ 0,24

где:

Если EL> 1, то EL = CL.

и если:

где:

вм = vsL + vsG

• Если ELL > 0,24 и ELs <0,9, то пробковый поток
• Если EL > 0,24 и ELs> 0,9, то вытянутый пузырьковый поток

Пенный поток

Если ни один из критериев перехода для прерывистого потока не выполняется, структура потока тогда обозначается как пена.Пенный поток подразумевает переходный состояние между другими режимами потока.

Авторские права © 2012 Fekete Associates Inc.

Программное обеспечение для расчета падения давления в трубах

Расчет потерь на трение в трубе

Это сопротивление называется трением в трубе и обычно измеряется в футах или метрах напора жидкости, поэтому его также называют потерей напора из-за трения трубы.

Потери напора в трубе

На протяжении многих лет было проведено большое количество исследований, направленных на создание различных формул, позволяющих рассчитать потерю напора в трубе. Большая часть этой работы была разработана на основе экспериментальных данных.

На общую потерю напора в трубе влияет ряд факторов, в том числе вязкость жидкости, размер внутреннего диаметра трубы, внутренняя шероховатость внутренней поверхности трубы, изменение высота между концами трубы и длина трубы, по которой движется жидкость.

Клапаны и фитинги на трубе также вносят свой вклад в общую потерю напора, которая возникает, однако их необходимо рассчитывать отдельно от потерь на трение стенки трубы, используя метод моделирования потерь в фитингах трубы с коэффициентами k.

Формула Дарси Вайсбаха

Формула Дарси или уравнение Дарси-Вайсбаха, как его обычно называют, теперь принята как наиболее точная формула потерь на трение в трубе, и, хотя ее труднее рассчитать и использовать, чем другие формулы потерь на трение, с появлением компьютеров она теперь стало стандартным уравнением для инженеров-гидротехников.2 / 2г)

где:
hf = потеря напора (м)
f = коэффициент трения
L = длина трубопровода (м)
d = внутренний диаметр трубопровода (м)
v = скорость жидкости (м / с)
g = ускорение свободного падения (м / с²)

или:

hf = потеря напора (фут)
f = коэффициент трения
L = длина трубопровода (футы)
d = внутренний диаметр трубопровода (футы)
v = скорость жидкости (фут / с)
g = ускорение свободного падения (фут / с²)

Однако установление коэффициентов трения все еще оставалось нерешенным и действительно являлось проблемой, которую потребовалась дальнейшая работа для разработки решения, такого как решение, полученное по формуле Коулбрука-Уайта и данных, представленных в диаграмме Moody.

Диаграмма Moody

Диаграмма Moody Chart, наконец, предоставила метод определения точного коэффициента трения, и это побудило использовать уравнение Дарси-Вайсбаха, которое быстро стало методом выбора для инженеров-гидротехников.

Внедрение персонального компьютера с 1980-х годов сократило время требуется для расчета коэффициента трения и потери напора в трубе. Это само по себе расширило использование формулы Дарси-Вейсбаха до такой степени, что большинство других уравнений больше не используются.

Формула Хазена-Уильямса

До появления персональных компьютеров формула Хазена-Вильямса была чрезвычайно популярна среди инженеров по трубопроводам из-за ее относительно простых расчетных свойств.

Однако результаты Хазена-Вильямса основаны на значении коэффициента трения C hw, который используется в формуле, и значение C может значительно варьироваться, примерно от 80 до 130 и выше, в зависимости от материала трубы, размера трубы. и скорость жидкости.4,8655)

где:
hf = потеря напора в футах воды
L = длина трубы в футах
C = коэффициент трения
галлонов в минуту = галлоны в минуту (галлоны США, а не британские галлоны)
d = внутренний диаметр трубы в дюймах

Эмпирический характер коэффициента трения C hw означает, что формула Хазена-Вильямса не подходит для точного прогнозирования потери напора. Результаты по потерям на трение действительны только для жидкостей с кинематической вязкостью 1.13 сантистоксов, где скорость потока составляет менее 10 футов в секунду, а диаметр трубы превышает 2 дюйма.

Примечания: Вода при температуре 60 ° F (15,5 ° C) имеет кинематическую вязкость 1,13 сантистоксов.

Общие значения коэффициента трения C hw, используемые для целей проектирования:

Асбестоцемент 140
Латунная трубка 130
Труба чугунная 100
Бетонная труба 110
Медная трубка 130
Гофрированная стальная труба 60
Труба оцинкованная 120
Стеклянная трубка 130
Трубопровод свинцовый 130
Пластиковая труба 140
Труба ПВХ 150
Трубы гладкие общего назначения 140
Труба стальная 120
Трубы стальные клепаные 100
Трубка чугунная, покрытая гудроном 100
Жестяная трубка130
Деревянная посоха 110

Эти значения C hw обеспечивают некоторую поправку на изменения шероховатости внутренней поверхности трубы из-за точечной коррозии стенки трубы во время длительных периодов использования и накопления других отложений.

Теплоизоляция | Трубопроводная техника

1. Введение:

Теплопередача — одна из наиболее распространенных единичных операций в обрабатывающей промышленности. В идеальной ситуации желательно достичь теплового баланса между источником и стоком без потери тепловой энергии в атмосферу. К сожалению, вышеуказанное не может быть достигнуто в абсолютном выражении, даже несмотря на то, что может быть предпринята попытка управлять теплопередачей таким образом, чтобы ограничить потери тепла в атмосферу до минимума, используя изоляционный материал на металлической поверхности, открытой в атмосферу.Кроме того, могут быть некоторые другие факторы (например, конденсация и последующее замерзание влаги на открытой поверхности), которые могут потребовать использования изоляционного материала в зависимости от условий эксплуатации рассматриваемой системы. Тем не менее, соображения стоимости преобладают при выборе соответствующего уровня изоляции, который окажется наиболее эффективным с общей точки зрения.

2. Назначение:

Цели обеспечения теплоизоляции можно резюмировать следующим образом:

1. Для предотвращения потерь тепла от горячей поверхности.
2. Для предотвращения перегрева холодной поверхностью.
3. Для предотвращения конденсации (и последующего образования льда) на холодной поверхности.
4. Для защиты персонала от случайного контакта тела человека с горячей металлической поверхностью.

3. Принцип теплопередачи:

Потери тепла в случае круглой трубы с горячей изоляцией происходят из-за теплового потока через следующие 4 этапа, см. Рисунок (Рисунок-1) ниже

Рис.1 Теплоизоляция

Фиг.1

1.Тепловой поток Q1 от жидкости к внутренней поверхности металлической стенки по конвекции

2. Тепловой поток Q2 через металлическую стену за счет теплопроводности.

3. Тепловой поток Q3 через слой изоляции посредством теплопроводности

4. Тепловой поток Q4 от внешней поверхности металлической стенки в атмосферу, преимущественно за счет конвекции.

В установившемся режиме скорость передачи тепла через вышеуказанные 4 этапа будет такой же.

т.е. Q1 = Q2 = Q3 = Q4

В случае получения тепла через трубу с холодной изоляцией направление теплового потока будет противоположным направлению потока в трубе с горячей изоляцией.

Скорость теплопередачи за счет теплопроводности = K A * Δt = Δt / RCond

Где K = теплопроводность

A = Площадь поверхности

Δt = Температурный градиент на единицу длины

RCond (термическое сопротивление из-за проводимости) = 1 / KA

Скорость теплопередачи конвекцией = h A * Δt = Δt / RConv

Где h = коэффициент теплопередачи конвекции

RConv (Тепловое сопротивление вследствие конвекции) = 1 / га

ΔT = разность температур

Применяя вышеуказанные базовые уравнения к поперечному сечению изолированной трубы и игнорируя удельное тепловое сопротивление RConv и RCond для теплопередачи на этапах 1 и 2 (т.е.е. при условии, что этапы 1 и 2 практически не оказывают сопротивления тепловому потоку)

Потери тепла через изоляцию

Q3 = K * 2πL * Δt1 / Ln (D2 / D1) _______________________ (уравнение 1)

Где:

D2 = Внешний диаметр изоляции

D1 = внутренний диаметр изоляции

L = длина изолированной трубы

Δt1 = разница температур между внутренней и внешней поверхностями изоляции.

Потери тепла с внешней поверхности изоляции в атмосферу

Q4 = h * πD2 L * Δt2 _______________________ (Ур.2)

Где:

Δt2 = разность температур t между внешней поверхностью изоляции и атмосферой.

В устойчивом состоянии

Q3 = Q4

К * 2πL * Δt1 / Ln (D2 / D1) = h * DD2 L * Δt2

Коэффициент теплопроводности изоляционного материала K обычно составляет 0,02–0,04 Вт / м. ^О С

Конвекция Коэффициент теплопередачи для воздуха (естественная конвекция) обычно составляет 15-20 Вт / м ² . ^О С

4.Определение толщины изоляции:

Выбор толщины изоляции осуществляется на основе 1 из следующих случаев для данной жидкости и температуры окружающей среды, температуры по влажному термометру (учитывается только для холодной изоляции) и скорости ветра (учитывается в коэффициенте конвективной теплопередачи для теплового потока от изоляции. верхняя поверхность в атмосферу).

Случай 1:
Для поддержания температуры наружной поверхности изоляции на заданном уровне от технологического угла i.е. для управления притоком тепла) в случае трубопроводов с холодной изоляцией.

Корпус 2:
Для поддержания температуры внешней поверхности изоляции выше температуры смоченного термометра во избежание конденсации и последующего замерзания атмосферной влаги в случае труб с холодной изоляцией.

Корпус 3:
Для поддержания температуры внешней поверхности изоляции с точки зрения защиты персонала при использовании труб с горячей изоляцией. Приемлемой считается максимальная температура 52 ° C.

Случай 4:
Для поддержания потерь тепловой энергии на заданном уровне с точки зрения ограничения эксплуатационных расходов завода в случае трубопроводов с горячей изоляцией. Значение в 100 ккал / час м2 обычно считается удовлетворительным с точки зрения рационализации годовых капитальных вложений по сравнению с годовыми эксплуатационными расходами завода.

Расчет толщины изоляции для случаев с 1 по 3 выполняется в следующих шагах

Шаг 1: Предположим произвольную толщину изоляции.

Шаг 2: Определите Q4 на основе предварительно определенного значения Δt2 (т. Е. Разницы между заданной температурой внешней поверхности изоляции и окружающей среды) и принятого значения толщины изоляции на этапе 1 согласно уравнению (EQ .2)

Шаг 3: Приравнять Q3 = Q4

Шаг 4: Для значения Q3, полученного выше, рассчитайте значение толщины изоляции в соответствии с уравнением (уравнение 1)

Шаг 5: На основе рассчитанного значения толщины изоляции пересчитать Q4

Шаг 6: Повторяйте шаги с 3 по 5 до тех пор, пока значения Q3 и Q4 не станут практически одинаковыми.

Шаг 7: Выберите толщину изоляции, рассчитанную на шаге 4, соответствующую установившемуся состоянию, достигнутому на шаге 5.

Расчет толщины изоляции для случая 1 выполняется по тому же принципу, что и для случая

от 1 до 3 с незначительным изменением подхода, который выглядит следующим образом

Шаг 1: то же, что и выше

Шаг 2 и Шаг 3: Не требуется, так как потери тепла (т.е. Q3 = Q4) уже указаны.

Шаг 4: Для указанного значения Q3 = Q4 вычислите значение Ät1 (т. Е. Разность температур между внутренней и внешней поверхностью изоляции) на основе принятого значения толщины изоляции на шаге 1.

Шаг 5: Рассчитайте температуру внешней поверхности изоляции на основе температуры внутренней поверхности как температуры жидкости и Ät1, рассчитанной на шаге 4 выше.

Шаг 6: Рассчитайте Δt2 (т.е. разность между расчетной температурой внешней поверхности изоляции на шаге 5 выше и для данной температуры окружающей среды).

Шаг 7: Рассчитайте толщину изоляции на основе вычисленного выше Δt2 и указанного значения Q4.

Шаг 8: Повторите шаги 4 для рассчитанного значения толщины изоляции на шаге 7 выше и указанного значения Q3 = Q4, чтобы получить новое значение Δt1

Шаг 9: Повторите шаги с 5 по 7, чтобы получить новое значение толщины изоляции

Шаг 10: Повторяйте шаги 8 и 9 до тех пор, пока не будет достигнуто установившееся состояние (т.