Расчет процессов нагнетания горячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

Курсовая работа

по дисциплине «Теплотехника»

Расчет процессов нагнетания горячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта

Уфа 2022



Содержание

1. Задание по расчету нагнетания в пласт горячего теплоносителя

2. Циклическая паротепловая обработка ПЗП

3. Расчет циклической паротепловой обработки

4. Исходные данные для расчета эффективности замены тепловой изоляции парогенератора ППУ

5. Расчет эффективности замены тепловой изоляции парогенератора ППУ

5.1 Расчет трехслойной изоляции

5.2 Расчет двухслойной изоляции

5.3 Проверка результатов расчета тепловой изоляции

5.4 Расчет экономии топлива после замены старой изоляции новой

Вывод

Список использованных источников



1. Задание по расчету нагнетания в пласт горячего теплоносителя

Определить технологические показатели циклической паротепловой обработки исходя из необходимости создания паровой зоны в пласте на расстоянии от оси скважины r_t=r_a, с радиусом дренажа r_e, радиусом скважины r_c, дебитом скважины до обработки q₀.

Характеристика пласта: мощность h; пористость m; объемные теплоемкости скелета пласта c_ск, насыщенного пласта c_п и жидкости c_ж.

Для обработки имеется установка типа ППУ производительностью q_ПГ влажного насыщенного пара при давлении нагнетания P_ППУ с температурой t_ППУ. Степень сухости пара на забое - х, температура конденсации водяного пара (при начальном пластовом давлении P_ПЛ) t_к, пластовая температура t_пл; минимально допустимая пластовая температура, при которой эксплуатация может еще проводится при повышенном дебите, t_н.

Известны также: производительность установок по пару q_п; удельные объемы кипящей воды и сухого насыщенного пара v и v, соответственно; плотность водяного конденсата на забое _в; плотность скелета пласта _ск; коэффициент теплопроводности коллектора - песчаника l Вт/(мЧК); коэффициент теплопроводности окружающих пород ; объемная теплоемкость окружающих пород c₀; объемная теплоемкость водяного конденсата с_в; теплота парообразования r; остаточная водонасыщенность в паровой зоне s_в.

Исходные данные по расчету нагнетания в пласт горячего теплоносителя:

радиус прогретой зоны r = 7,8 м;

радиус скважины r_c = 0,075 м;

радиус контура питания r_e = 90 м;

пластовая температура t_пл = 42 ⁰С;

пластовое давление р_пл = 7 МПа;

толщина пласта h = 12 м;

пористость пласта m = 0,35;

дебит скважины до обработки q₀ = 6,4 м³/сут;

марка ППУ: ППУА-1200;

давление пара ППУP_ППУ = 10 МПа;

температура свежего пара (при P_ППУ = 10 МПа)t_ППУ = 311 ⁰С;

степень сухости пара x = 0,73;

суммарная производительность установок по пару q_п= 3600 кг/ч;

производительность парогенератора q_пг = 1200 кг/ч;

температура конденсации водяного пара при начальном пластовом давлении (при р_пл = 7 МПа)t_к = 285,53 ⁰С;

теплота парообразования (при р_пл = 7 МПа)r = 1505,1 кДж/кг;

допустимая температура, при которой эксплуатация скважины может еще проводиться на повышенном дебитеt_н = 66 ⁰С;

плотность водяного конденсата на забое _в = 1000 кг/м³;

плотность скелета пласта _ск = 2350 кг/м³;

остаточная водонасыщенностьв паровой зоне s_в = 0,52;

коэффициент теплопроводности коллектора-песчаника =2,2 Вт/(м·К);

коэффициент теплопроводности окружающих пород ₀ = 9,8 Вт/(м·К);

объемная теплоемкость скелета пласта с_ск = 1995 кДж/(м³·К);

объемная теплоемкость насыщенного пласта с_п = 2470 кДж/(м³·К);

объемная теплоемкость окружающих пород с₀ = 1890 кДж/(м³·К);

объемная теплоемкость водяного конденсата с_в = 4194 кДж/(м³·К);

объемная теплоемкость пластовой жидкости с_ж = 3358кДж/(м³·К).



2. Циклическая паротепловая обработка ПЗП

тепловой изоляция парогенератор пласт

Одним из распространенных термических методов обработки скважины и призабойной зоны пласта является циклическая паротепловая обработка. Паротепловая обработка заключается в периодическом прогреве призабойной зоны скважин путем нагнетания в пласт насыщенного пара. В специально оборудованную остановленную скважину по насосно-компрессорным трубам нагнетают насыщенный пар в количестве от 1000 до 3000 м³ (рисунок 1).

Скважину герметизируют и выдерживают в течение 2-3 суток до полной конденсации пара в пласте. Считается, что в этот период происходит перераспределение температуры и давления, а также капиллярная пропитка не охваченных воздействием участков коллектора горячим конденсатом. Затем возобновляют эксплуатацию. Радиус прогретой зоны при этом достигает 30 м. Продолжительность остывания прогретой зоны составляет 2-3 месяца.

Применение циклической паротепловой обработки целесообразно на месторождениях, расположенных на глубине до 1500 м, с высоковязкими (более 50 мПа·с) нефтями. При этом соотношение вязкостей в пластовых условиях и при температуре насыщенного пара, соответствующей текущему пластовому давлению, должно быть не менее 2-3. Объектами применения могут быть также маловязкие нефти с высоким содержанием парафина и асфальтосмолистых компонентов (более 4%), причем радиус парафиносмолистых отложений в призабойной зоне превышает 8 м, а пластовая температура должна быть ниже температуры начала кристаллизации парафина. Если радиус этих отложений меньше 8 м, то экономически целесообразнее применять электротепловой, термоакустический или электромагнитный методы.

При выборе скважины необходимо руководствоваться следующими рекомендациями. Толщина пласта должна быть более 5 м. При меньшей толщине теплопотери в кровлю и подошву будут весьма значительными, а коэффициент теплоиспользования невысок. Текущее пластовое давление должно быть не менее чем в 1,5-1,7 рази ниже рабочего давления применяемой установки для получения пара.

Рисунок 1. Схема оборудования скважины для нагнетания пара: 1 - обсадная колонна; 2 - нагнетательная колонна; 3 - устьевой сальник; 4 - лубрикатор; 5 - разгрузочная стойка; 6 - паровая передвижная установка (ППУ); 7 - центрирующая шайба; 8 - сальниковая муфта; 9 - термостойкий пакер; 10 - нефтеносный пласт

Обводненность продукциидо обработки не должна превышать 60%. Следует учесть, что при высокой обводненности продукции количество дополнительной нефти и эффективность обработки уменьшаются. Коллектор должен быть прочным, поскольку паротепловое воздействие может вызвать его разрушение. В коллекторе не должно содержаться значительного количества глинистых включений, так как при воздействии паром может произойти набухание глин и снижение нефтепроницаемости. При выборе скважин особое внимание следует обращать на их техническое состояние.

К основным технологическим показателям обработки относятся: температура нагнетания, продолжительность нагнетания пара и период выдержки скважины после нагнетания. Исходя из необходимости обеспечения наименьших потерь в кровле и подошве пласта, следует принять максимально возможный темп нагнетания.



3. Расчет циклической паротепловой обработки

Удельный расход пара:

где q_п= 3600 кг/ч-суммарная производительность установок по пару;

h= 12м-толщина пласта.

Число парогенераторов:

где q_пг = 1200 кг/ч - производительность парогенератора.

Удельный объем кипящей воды определяем по таблице П.2.1 [1] при давлении при P_ППУ = 10 МПа:

v = 0,0014526 м³/кг.

Удельный объем сухого насыщенного пара определяем по таблице П.2.1 [1] при давлении при P_ППУ = 10 МПа:

v = 0,01803 м³/кг.

Удельный объем влажного насыщенного пара:

v_нп = v(1 - x) + v·x = 0,0014526(1 - 0,73) + 0,01803·0,73 = 0,01355 м³/кг,

где x = 0,73 - степень сухости пара.

Плотность влажного насыщенного пара:

Коэффициент, характеризующий удельную энтальпию пласта:

где m = 0,35 - пористость пласта;

s_в = 0,52 - остаточная водонасыщенность в паровой зоне;

с_ск = 1995 кДж/(м³·К) - объемная теплоемкость скелета пласта;

t_к = 285,53 ⁰С - температура конденсации водяного пара при начальном пластовом давлении;

t_пл = 42 ⁰С - пластовое давление;

r = 1505,1 кДж/кг - теплота парообразования;

с_в = 4194 кДж/(м³·К) - объемная теплоемкость водяного конденсата.

Продолжительность нагнетания пара _п в скважину находим из номограммы (рисунок 2) по рассчитанным значениям q_п = 300 кг/(ч·м), = 1433 кг/м³ и заданному радиусу прогретой зоны r = 7,8 м. Вначале, соединяем прямой точки a ( = 1433 кг/м³) и b(r = 7,8 м) и находим на нейтральной оси точку с. Затем, соединяем точки d(q_п = 300 кг/(ч·м)) и c прямой, на ее продолжении находят точку е, в которой определяем искомую продолжительность нагнетания пара:

_п = 13,25 суток

Продолжительность выдержки (конденсации пара):

где r = 7,8 м - радиус прогретой зоны;

= 2,2 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности коллектора-песчаника;

t_ППУ = 311 ⁰С - температура свежего пара, вырабатываемого ППУ;

_ск = 2350 кг/м³ - плотность скелета пласта.

Определяем отношения:



где r_e = 90 м - радиус контура питания;

r_c = 0,075 м - радиус скважины.

Рисунок 2. Номограмма для определения продолжительности нагнетания пара_п



Рисунок 3. Номограмма для определения среднего дебита скважины после паротепловой обработки

Определяем коэффициент k = q_cp/q₀из графика (рисунок 3) по численным значениям r_e/r_c = 1200 и ln(r_e/r) = 2,45:

k = 1,68.

Средний дебит жидкости после паротепловой обработки:

q_cp = k·q₀ = 1,68·6,4 = 10,75м³/сут,

где q₀ = 6,4 м³/сут - дебит скважины до обработки.

Продолжительность работы скважины на повышенном дебите, полученном в результате паротепловой обработки скважины по [2]:

где с_п = 2470 кДж/(м³·К) - объемная теплоемкость насыщенного пласта;

с_ж = 3358кДж/(м³·К) - объемная теплоемкость пластовой жидкости;

t_н = 66 ⁰С - допустимая температура, при которой эксплуатация скважины может еще проводиться на повышенном дебите.

Продолжительность работы скважины на повышенном дебите, полученном в результате паротепловой обработки скважины по [3]:

где F = 1,28·ln((t_к - t_пл)/(t_н - t_пл)) = 1,28·ln((285,53 - 42)/(66 - 42)) = 2,966,

с₀ = 1890 кДж/(м³·К) - объемная теплоемкость окружающих пород;

₀ = 9,8 Вт/(м·К) - коэффициент теплопроводности окружающих пород.

Среднее значение продолжительности работы скважины на повышенном дебите, полученном в результате паротепловой обработки скважины:

_эф = 0,5(_эф + _эф) = 0,5(229,7 + 66,2) = 148 сут.

Эффективность паротепловой обработки:

?Q = (q_ср - q₀)·_эф = (10,75 - 6,4)·148 = 643,8 м³.



Вывод: использование паротепловой обработки скважины позволит увеличить средний дебит жидкости в 1,68 раз, с 6,4 м³/сут. до 10,75м³/сут., при этом эффективность паротепловой обработки составит 643,8 м³.



4. Исходные данные для расчета эффективности замены тепловой изоляции парогенератора ППУ

Тепловая изоляция парогенератора установки ППУ (рисунок 4) до ремонта была выполнена двухслойной: из огнеупорного слоя толщиной 1=0,065 м, теплопроводностью ₁=a₁+b₁t₁ и наружного слоя толщиной ₂=0,01 м, теплопроводностью ₂=a₂+b₂t₂. Температура внутренней поверхности кладки t_с1=800°С, температура наружной поверхности кладки t_с2=100°C.

Ввиду выхода из строя изоляции установка поставлена на капитальный ремонт и вместо старой двухслойной изоляции предложена новая трехслойная из современных эффективных материалов.

Огнеупорный слой толщиной ₁=0,04 м, теплопроводностью ₁=a₁+b₁t₁, промежуточный слой толщиной ₂=0,03 м, теплопроводностью ₂=a₂+b₂t₂, наружный слой толщиной ₃=0,005 м, теплопроводностью ₃=a₃+b₃t₃ , температура внутренней поверхности кладки t_с1=800°C, температура наружной поверхности кладки t_с2=50°C.

Температура окружающего воздуха (среднегодовая) t_в, скорость ветра w.

Внутренний диаметр изоляции d_в=0,85м, наружный диаметр изоляции d_н=d_в+2=1м. Высота изоляции парогенератора h=1,65 м. Топливо - дизельное, цена одной тонны Ц, теплота сгорания Qн=42000 кДж/кг.

Необходимо найти:

1) удельный тепловой поток q и t_сл1 для старой изоляции;

2) удельный тепловой поток q, t_сл1 и t_сл2 для новой изоляции;

3) провести проверку результатов расчета тепловой изоляции с уточнением температуры t_с2;

4) сопоставить температуру в месте контакта слоев t_слi с предельной температурой эксплуатации t_пi для материала каждого слоя, чтобы установить возможность работы изоляции для заданных материалов;

5) экономическую эффективность замены старой изоляции на новую.

Рисунок 4. Парогенератор установки ППУ: 1 - корпус; 2 - наружный (радиационный змеевик); 3 - конвективный пакет; 4 - тепловая изоляция; 5 - дымовая труба; 6 - форсунка; 7 - кожух

Исходные данные по расчету тепловой изоляции парогенератора:

1-ый материал изоляции до ремонта: хромитовый кирпич с плотностью = 3000…3100 кг/м³, температурой применения t_п = 1650 ⁰С, коэффициентом теплопроводности = 1,3 + 0,00041t₁ (Вт/(м·К));

2-ой материал изоляции до ремонта: асбозурит с плотностью =700 кг/м³, температурой применения t_п = 300 ⁰С, коэффициентом теплопроводности = 0,162 + 0,000169t₂ (Вт/(м·К));

температура воздуха t_в = 9 ⁰С;

марка ППУ: ППУА-2000;

1-ый материал изоляции после ремонта: диатомовый кирпич Т с плотностью = 700 кг/м³, температурой применения t_п = 900 ⁰С, коэффициентом теплопроводности = 0,1 + 0,0002t₁ (Вт/(м·К));

2-ой материал изоляции после ремонта: вермикулитовые плиты с плотностью = 380 кг/м³, температурой применения t_п = 700 ⁰С, коэффициентом теплопроводности = 0,081 + 0,00023t₂ (Вт/(м·К));

3-ий материал изоляции после ремонта: асбестовый картон с плотностью = 1300 кг/м³, температурой применения t_п = 600 ⁰С, коэффициентом теплопроводности = 0,157 + 0,00018t₃ (Вт/(м·К));

скорость ветраw = 4 м/с



5. Расчет эффективности замены тепловой изоляции парогенератора ППУ

5.1 Расчет трехслойной изоляции

Принимаем в 1-ом приближении температуры между слоями (t_c1>t_cл1>t_сл2>t_c2):

t_сл1 = 0,5(t_c1 + t_c2) = 0,5(800 + 50) = 425 ⁰C,

t_сл2 = 0,5(t_cл1 + t_c2) = 0,5(425 + 50) = 237,5⁰C,

где t_c1 = 800 ⁰С - температура внутренней поверхности кладки;

t_c2 = 50⁰С - температура наружной поверхности кладки.

Средние температуры слоев:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 425) = 612,5 ⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_cл2) = 0,5(425 + 237,5) = 331,25⁰C,

t₃ = 0,5(t_cл2 + t_c2) = 0,5(237,5 + 50) = 143,75 ⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 0,1 + 0,0002t₁= 0,1 + 0,0002·612,5 = 0,223Вт/(м·К);

₂ = 0,081 + 0,00023t₂= 0,081 + 0,00023·331,25 = 0,157Вт/(м·К);

₃ = 0,157 + 0,00018t₃= 0,157 + 0,00018·143,75 = 0,183Вт/(м·К);

Коэффициент с:



Коэффициент d:

где ₁=0,04 м,₂=0,03 м,₃=0,005 м - толщины слоев.

Температура между 2-ым и 3-им слоем во 2-ом приближении:

Температура между 1-ым и 2-ым слоем во 2-ом приближении:

Так разница температур в 1-ом и 2-ом приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев во 2-ом приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 461,8) = 630,9⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_cл2) = 0,5(461,8 + 101,5) = 281,65 ⁰C,

t₃ = 0,5(t_cл2 + t_c2) = 0,5(101,5 + 50) = 75,75 ⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 0,1 + 0,0002t₁= 0,1 + 0,0002·630,9 = 0,226Вт/(м·К);

₂ = 0,081 + 0,00023t₂= 0,081 + 0,00023·281,65 = 0,146Вт/(м·К);

₃ = 0,157 + 0,00018t₃= 0,157 + 0,00018·75,75 = 0,171Вт/(м·К);

Коэффициент с:

Коэффициент d:

Температура между 2-ым и 3-им слоем в 3-ем приближении:

Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 3-ем приближении:

Так разница температур во2-ом и 3-ом приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев в 3-ем приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 477,6) = 638,8⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_cл2) = 0,5(477,6 + 103,3) = 290,45 ⁰C,

t₃ = 0,5(t_cл2 + t_c2) = 0,5(103,3 + 50) = 76,65 ⁰C.



Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 0,1 + 0,0002t₁= 0,1 + 0,0002·638,8 = 0,228Вт/(м·К);

₂ = 0,081 + 0,00023t₂= 0,081 + 0,00023·290,45 = 0,148Вт/(м·К);

₃ = 0,157 + 0,00018t₃= 0,157 + 0,00018·76,65 = 0,171Вт/(м·К);

Коэффициент с:

Коэффициент d:

Температура между 2-ым и 3-им слоем в 4-ом приближении:

Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 4-ом приближении:

Так разница температур во 3-ем и 4-ом приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев в 4-ом приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 477,013) = 638,507⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_cл2) = 0,5(477,013 + 103,831) = 290,422⁰C,

t₃ = 0,5(t_cл2 + t_c2) = 0,5(103,831 + 50) = 76,916⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 0,1 + 0,0002t₁= 0,1 + 0,0002·638,507 = 0,22770Вт/(м·К);

₂ = 0,081 + 0,00023t₂= 0,081 + 0,00023·290,422 = 0,14780Вт/(м·К);

₃ = 0,157 + 0,00018t₃= 0,157 + 0,00018·76,916 = 0,17084Вт/(м·К);

Коэффициент с:

Коэффициент d:

Температура между 2-ым и 3-им слоем в 5-ом приближении:

Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 5-ом приближении:



Так разница температур в 4-ом и 5-ом приближении незначительная расчет заканчиваем.

Плотность теплового потока через слои:

Значения плотности отличаются не более чем на 0,1 Вт/м², поэтому расчет заканчиваем.

Среднее значение плотности теплового потока через тепловую изоляцию после модернизации:

По результатам расчета строим график изменения температуры при теплопередаче через трехслойную стенку - рисунок 5.



Рисунок 5. График изменения температуры при теплопередаче через трехслойную стенку

5.2 Расчет двухслойной изоляции

Принимаем в 1-ом приближении температуру между слоями (t_c1>t_cл1>t_c2):

t_сл1 = 0,5(t_c1 + t_c2) = 0,5(800 + 100) = 450⁰C,

где t_c1 = 800 ⁰С - температура внутренней поверхности кладки;

t_c2 = 100⁰С - температура наружной поверхности кладки.

Средние температуры слоев в 1-ом приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 450) = 625⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_c2) = 0,5(450 + 100) = 275⁰C.



Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 1,3 + 0,00041t₁= 1,3 + 0,00041·625 = 1,55625Вт/(м·К);

₂ = 0,162 + 0,000169t₂= 0,162 + 0,000169·275 = 0,20848Вт/(м·К).

Температура между 1-ым и 2-ым слоем во2-ом приближении:

Так разница температур в 1-ом и 2-ом приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев во2-ом приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 474,18) = 637,09⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_c2) = 0,5(474,18 + 100) = 287,09⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 1,3 + 0,00041t₁= 1,3 + 0,00041·637,09 = 1,56121Вт/(м·К);

₂ = 0,162 + 0,000169t₂= 0,162 + 0,000169·287,09 = 0,21052Вт/(м·К).

Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 3-ем приближении:



Так разница температур во2-ом и 3-ем приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев в 3-ем приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 473,038) = 636,519⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_c2) = 0,5(473,038 + 100) = 286,519 ⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 1,3 + 0,00041t₁= 1,3 + 0,00041·636,519 = 1,56097Вт/(м·К);

₂ = 0,162 + 0,000169t₂= 0,162 + 0,000169·286,519 = 0,21042Вт/(м·К).

Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 4-ом приближении:

Так разница температур в 3-ем и 4-ом приближении большая расчет повторяем.

Средние температуры слоев в 4-ом приближении:

t₁ = 0,5(t_c1 + t_cл1) = 0,5(800 + 473,094) = 636,547⁰C,

t₂ = 0,5(t_cл1 + t_c2) = 0,5(473,094 + 100) = 286,547⁰C.

Средние значения коэффициента теплопроводности для слоев:

₁ = 1,3 + 0,00041t₁= 1,3 + 0,00041·636,547 = 1,56098Вт/(м·К);

₂ = 0,162 + 0,000169t₂= 0,162 + 0,000169·286,547 = 0,21043Вт/(м·К).



Температура между 1-ым и 2-ым слоем в 5-ом приближении:

Так разница температур в 4-ом и 5-ом приближении незначительная расчет заканчиваем.

Плотность теплового потока через слои:

Значения плотности отличаются не более чем на 0,1 Вт/м², поэтому расчет заканчиваем.

Среднее значение плотности теплового потока через тепловую изоляцию до модернизации:

По результатам расчета строим график изменения температуры при теплопередаче через двухслойную стенку - рисунок 6.



Рисунок 6. График изменения температуры при теплопередаче через двухслойную стенку

5.3 Проверка результатов расчета тепловой изоляции

Выполняем проверку для трехслойной изоляции.

Разность температур:

Dt₂ = t_c2 - t_в = 50 - 9 = 41 ⁰С,

где t_в = 9 ⁰С - температура воздуха.

По рассчитанному значению Dt₂ = 41 ⁰С и скорости ветра w = 4 м/с по графику (рисунок 5) определяем коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции:

₂ = 10 Вт/(м²·⁰С).

Определяем коэффициент теплоотдачи через плотность теплового потока:

₂ = q / Dt₂ = 1838,62 / 41 = 44,84 Вт/(м²·⁰С).

Выполняем проверку для двухслойной изоляции.

Разность температур:

Dt₂ = t_c2 - t_в = 100 - 9 = 91 ⁰С.

По рассчитанному значению Dt₂ = 91 ⁰С и скорости ветра w = 4 м/с по графику (рисунок 6) определяем коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции:

₂ = 14 Вт/(м²·⁰С).

Определяем коэффициент теплоотдачи через плотность теплового потока:

₂ = q / Dt₂ = 7850,855 / 91 = 86,27 Вт/(м²·⁰С).

Рисунок 7. Внешний коэффициент теплоотдачи



5.4 Расчет экономии топлива после замены старой изоляции новой

Коэффициент, учитывающий отличие теплопотерь в окружающую среду при новой и старой изоляции:

n = q_c / q_н = 7850,855 / 1838,62 = 4,27 раз,

где q_c = 7850,855 Вт/м² - среднее значение плотности теплового потока через тепловую изоляцию до модернизации;

q_н = 1838,62 Вт/м² - среднее значение плотности теплового потока через тепловую изоляцию после модернизации.

Разность в плотностях теплового потока:

Dq = q_c - q_н = 7850,855 - 1838,62 = 6012,235 Вт/м².

Время работы печи в течение года (300 дней):

= 300·24·3600 = 2592·10⁴ с.

Площадь изоляции:

где d_н = 1 м - наружный диаметр изоляции;

d₀ = 0,3 м - диаметр дымовой трубы;

h = 1,65 м - высота изолированной поверхности парогенератора.

Годовая экономия теплоты за счет установки на котле эффективной изоляции:

DQ = Dq·F··10^-3 = 6012,235·5,895·2592·10⁴·10^-3 = 9,187·10⁸кДж/год



Годовая экономия топлива за счет замены старой изоляции на новую:

где _ППУ = 0,75 - КПД парогенератора ППУА-2000.

Экономия топлива в денежном выражении:

С = Ц·DG = 67000·29,165 = 1954055 руб./год. 1,954 млн. руб./год.,

где Ц = 67000 руб./т - цена дизельного топлива.



Вывод

Установка новой трехслойной изоляции из современных материалов позволит снизить тепловые потери в 4,27 раз и уменьшить температуру наружной изоляции до 50 ⁰С. Вследствие уменьшения тепловых потерь годовая экономия теплоты составит 9,187·10⁸ кДж/кг, при этом годовая экономия топлива будет равна 29,165 т/год, что приведет к экономии денежных средств в размере 1,954 млн. руб./год.



Список использованных источников

1. Расчет процессов нагнетания грячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта /Новоселов И.В., Молчанова Р.А. - Уфа: УГНТУ, 2014 - 23 с.

2. Добыча нефти: Справочное руководство по проектированию, разработке и эксплуатации нефтяных месторождений / Под ред. Гиматудинова Ш.К. - М.: Недра, 1983. - 455с.

3. Справочная книга по добыче нефти / Под ред. Гиматудинова Ш.К. - М.: Недра, 1974. - 704 с.

4. Расчет эффективности замены тепловой изоляции парогенератора ППУ /Новоселов И.В., Молчанова Р.А. - Уфа: УГНТУ, 2015 - 34 с.

5. Чечеткин А.В., Занемонец Н.А. Теплотехника. - М.: Высшая школа, 1986. - 344 с.

6. Мастрюков Б.С. Теплотехнические расчеты промышленных печей. - М.: Металлургия, 1972. - 368 с.

7. Новоселов И.В., Молчанова Р.А., Теляшева Г.Д. Краткий курс лекций по теплотехнике. Ч.II: Теплообмен. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010 г. - 94 с.

Размещено на Allbest.ru

...