Главная страница
Навигация по странице:

  • ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

  • Моделирование процессов и объектов при транспорте и хранении нефти и газа

  • Моделирование процессов и объектов при транспорте и хранении нефти и газа. Моделирование процессов и объектов при транспорте и хранении неф. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский индустриальный университет


    Скачать 160.02 Kb.
    НазваниеФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский индустриальный университет
    АнкорМоделирование процессов и объектов при транспорте и хранении нефти и газа
    Дата13.01.2021
    Размер160.02 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаМоделирование процессов и объектов при транспорте и хранении неф.docx
    ТипЗадача
    #167848

    Подборка по базе: Федеральное государственное бюджетное учреждение в.docx, Федеральное государственное автономное образовательное учреждени, Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего.doc, Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО П, Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Омской Обл, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ.docx, отчет по практике государственное и муниципальное управления.doc, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ.docx

    МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

    УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

    «ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»


    «Основы строительства и эксплуатации систем транспорта и хранения углеводородов»










    Выполнил:

    студент гр.

    Тюмень, 2020

    Моделирование процессов и объектов при транспорте и хранении нефти и газа

    Цель работы получение навыков моделирования параметров технологических процессов в оборудовании и трубопроводах.

    Задачи работы:

    1. Изучить теоретические основы, методику оценки, регламенты и инструкции (при наличии);

    2. Составить алгоритм оценки и выполнить расчёт;

    3. Проанализировать результаты расчетов, предложить альтернативное решение.

    Выполнить комплекс расчетов

    Задача 1


    Молярная масса газа равна M. Определить его плотность при t °С и абсолютном давлении p.


    № варианта

    M

    t, °С

    p, Па

    9

    18

    210

    9,01 · 104


    Решение

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

    ρ = = 18/22,41 = 0,803 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

    ρ2 = ρ1 ,

    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.

    ρ2 = 0,803 · 9,01·104·273,15·1/101325·(210+273,15)·1= 0,403 кг/м3.

    Ответ: ρ2 = 0,403 кг/м3.

    Задача 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


    № варианта

    А

    В

    С

    9

    78

    14

    8


    Решение

    Плотность газовой смеси определяется по правилу смешения

    ρсм = a1ρ1 + a2ρ2 + a3ρ3 + … + anρn,

    где a1, a2, a3, anобъемные концентрации компонентов смеси;

    ρ1, ρ2, ρ3, ρn – плотности компонентов смеси.

    ρсм = 0,78 · 0,717 + 0,14 · 1,344 + 0,09 · 1,967 = 0,924 кг/м3.

    Относительная плотность газа

    Δ = = 0,924/1,206 = 0,766

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

    Плотность газовой смеси можно определить и по молярной массе

    Δ = = = =

    = 0,78·16,043+0,14·30,07+0,09·44,097/1,206·22,41= 0,765

    Ответ: Δ = 0,765

    Задача 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.


    № варианта

    V, м3

    t, °С

    p, МПа

    9

    280

    50

    1,0


    Решение

    Абсолютное давление газа

    p = 1,0 · 106 + 101325 = 1,101325 · 106 Па.

    Абсолютная температура газа

    T = 273,15 + 50 = 323,15 К.

    Приведение объема газа к нужным параметрам выполняется по следующей зависимости

    V2 = V1 .

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

    V0 = V1 = 280 · 1,101325 ·106·273,15/101325·323,15·0,95 = =2707,8 м3.

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

    V20 = V1 = 280 ·1,101325 ·106·293,15/101325·323,15·0,95 = =2906,1 м3.

    Ответ: V0 =2707,8 м3; V20 = 2906,1 м3.

    Задача 4


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

    Молярные массы:

    пропан 44,097

    бутан 58,124

    пентан 72,151


    № варианта

    А

    В

    С

    9

    78

    14

    8


    Решение.

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

    Mср = ,

    где M1, M2, M3 – молярные массы компонентов смеси;

    q1, q2, q3 – массовый состав компонентов в процентах.

    Mср = 100/78/44,097+14/58,124+8/72,151=47,15
    Объем газа после испарения

    V = = = 62·22,41/47,15 = 29,46 м3,

    где 22,41 – объем одного киломоля лютого газа при 0° и атмосферном давлении, м3.

    Ответ: V = 29,46 м3.

    Задача 5


    В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром d = 4 м хранится m = 92 тонн нефти, плотность которой при 0 °С составляет ρ0 = 870 кг/м3. Определить колебание уровня в резервуаре при колебании температуры нефти от 0 °С до t = 34 °С. Расширение резервуара не учитывать. Коэффициент теплового расширения принять равным βТ = 0,00072 1/град.

    Решение

    Объем нефти в резервуаре

    W1 = = 92·103/870= 105,74 м3.

    Увеличение объема нефти при повышении температуры на Δt = t2t1:

    ΔW = W1 · βТ · Δt= 105,74 · 0,00072 · (34 – 0) = 2,58 м3

    Колебание уровня нефти в резервуаре

    Δh = = 4·2,58/3,14·42 = 0,205 м = 205 мм.

    Ответ: Δh = 205 мм.

    Задача 6


    Винтовой пресс Рухгольца (рис. 1) для тарировки пружинных манометров работает на масле с коэффициентом сжимаемости βp = 0,638 · 10-9 Па-1. Определить, на сколько оборотов надо повернуть маховик винта, чтобы поднять давление на p = 11,0· 104 Па, если начальный объем рабочей камеры пресса V = 0,630 · 10-3 м3, диаметр плунжера d = 0,029 м, шаг винта h = 2 мм. Стенки рабочей камеры считать недеформируемыми.



    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

    βp = ;

    ΔV = βpVΔp = 0,638·10-9·0,630·10-3·11,0·104 = 44,213 · 10-9 м3.

    Длина l, на которую должен продвинуться плунжер, равна

    l = = =4·44,213·10-9/3,14·0,0292 = 66,97 · 10-6 м.

    где S – площадь поперечного сечения плунжера.

    При этом маховик винта необходимо повернуть на

    n = = 66,97·10-6 /0,002 = 0,0334 об.

    Ответ: n = 0,0334 об.

    Задача 7


    В закрытом резервуаре с нефтью плотностью ρ = 845 кг/м3 вакуумметр, установленный на его крыше, показывает рв = 1,21 · 104 Па (рис. 2). Определить показание манометра рм, присоединенного к резервуару на глубине H = 6 м от поверхности.


    Рис. 2

    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

    р0 = рв.

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

    рм = – р0 + ρgH.

    Тогда показание манометра составит

    рм = – р0 + ρgH = – 1,21 · 104 + 845 · 9,81 · 6 = 37636 Па = 37,63 кПа.

    Ответ: рм = 37,63кПа.

    Задача 8


    Найти избыточное давление в сосуде А с водой по показаниям многоступенчатого двух жидкостного манометра (рис. 3). Высоты столбиков ртути равны соответственно h1 = 78 см, h2 = 42 см, h3 = 64 см, h4 = 37 см, h5 = 100 см. Плотность воды равна ρ = 1000 кг/м3. Плотность ртути ρрт = 13600 кг/м3.


    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

    p1 = ρртg(h1h2);

    p3 = p2 – ρg(h3h2);

    p5 = p4 + ρртg(h3h4);

    pА = p6 – ρg(h5h4).

    Исключив из этих соотношений промежуточные давленияp2, p4, p6, получим

    pА = ρртg[(h1h2) + (h3h4)] – ρg[(h3h2) + (h5h4)] =

    = 13600 · 9,81 · [(0,78 – 0,42) + (0,64 – 0,37)] –

    – 1000 · 9,81 · [(0,64 – 0,42) + (1,00 – 0,37)] = 75713,5 Па = 75,71 кПа.

    Ответ: pА = 75,71кПа.

    Задача 9


    Определить давление на забое закрытой газовой скважины (рис. 4), если глубина скважины H = 200 м, манометрическое давление на устье pм = 10,6 Па, плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре в скважине (считаемой неизменной по высоте) ρ = 0,69 кг/м3, атмосферное давление pа = 98 кПа.


    Рис. 4

    Решение

    Для определения давления на забое газовой скважины воспользуемся барометрической формулой

    p = p0 .

    В нашей задачеp0 – абсолютное давление газа на устье скважины

    p0 = pа + pм = 98000 + 10,6= 98010,6 Па;

    ρ0 – плотность при давлении p0;

    z0z = H = 200 м.

    Из уравнения состояния газа следует

    = = 0,69/98000 = 7,040 · 10-6 с22,

    а показатель степени

    = 7,040 · 10-6 · 9,81 · 200 = 0,0138.

    Тогда p = 98010,6 · e0,0138 = 99373 Па.

    Ответ:p = 99373 Па.

    Задача 10. 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.

    U=480000 Дж



    написать администратору сайта