Определение и анализ полного коэффициента теплопередачи на участках «горячего» нефтепровода внешнего транспорта, работающего в северных зимних условиях

Введение. Получение информации о величине полного коэффициента теплопередачи трубопровода при перекачке по нему нагретой нефти необходимо для решения целого ряда технологических задач: определение удельной интенсивности охлаждения перекачиваемой нефти, оптимизация процессов перекачки, оценка эффективности теплоизоляционного покрытия участков трубопровода и т. д.

Цель. Фактические значения коэффициентов теплопередачи являются наиболее достоверной основой для осуществления оптимизационных и технологических расчетов при теплогидравлическом моделировании и разработке мероприятий (а) по экономии энергоресурсов при «горячей» перекачке и (б) по повышению надежности работы «горячего» трубопровода в целях исключения возможности его самопроизвольной остановки и «замораживания». В контексте оценки технологической надежности перекачки выполнены определение и анализ полного коэффициента теплопередачи по участкам нефтепровода и продемонстрированы возможности данного методологического подхода.

Материалы и методы. В статье на примере 266-километрового «внешнепромыслового» трубопровода (Ø 300 мм), транспортирующего высоковязкую высокопарафинистую нефть в режиме «горячей» перекачки, представлен способ расчетного определения фактических значений полного коэффициента теплопередачи по линейным участкам трассы, проанализированы полученные значения коэффициента теплопередачи, тепловой режим работы трубопровода и технологическая надежность перекачки реологически сложных нефтей при данных температурных и теплообменных характеристиках.

Результаты. Показано различие значений полного коэффициента теплопередачи по участкам нефтепровода, что позволяет прийти к практическому выводу о различной интенсивности тепловых процессов, протекающих на разных участках (надземных, подземных с пересечением болотистых грунтов и рек, с тепловой изоляцией и без нее, работающих в неизотермическом и изотермическом режимах).

Заключение. Предлагаемый подход к определению фактических величин полного коэффициента теплопередачи по участкам «горячего» нефтепровода в сочетании с анализом полученных данных предоставляет возможности, в значительной степени востребованные с методологической точки зрения и крайне важные с практических позиций.

1. РД 39-30-139-79. Методика теплового и гидравлического расчета магистральных трубопроводов при стационарных и нестационарных режимах перекачки ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных климатических условиях. Уфа. — ВНИИСПТнефть, 1979.

2. Байков В.И., Павлюкевич Н.В., Федотов А.К., Шнип А.И. Теплофизика. Т. 2. Термодинамика необратимых процессов, теория конвективного теплообмена, перенос энергии теплового излучения, процессы переноса и фазовые превращения в твердых телах. Минск: Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси, 2014. — 370 с.

3. Черникин В.И. Перекачка вязких и застывающих нефтей. М.: Гостоптехиздат, 1958. — 164 с.

4. Николаев А.В., Трейгер Л.М. Аспекты негативных ситуаций при течении парафиносодержащих нефтей и реологически сложных высоковязких сред по трубопроводным линиям: технико-технологические и оперативно-ситуационные решения // Нефть. Газ. Новации. — 2017 — № 9 — С. 64–74.