Результаты расчета параметров эксплуатационной скважины 123

Определение расхода пара производится в соответствии с ГОСТ 8.563.1−97 и 8.563.2−97.

Основная формула расчета расхода пара:

G" = б Ч Кш' Ч Кп Ч е Ч Fд Ч (2Ч?РЧс)^0,5 (1).

где б — коэффициент расхода диафрагмы;

Кш' - действительный коэффициент шероховатости с учетом зависимости от Re;

Кп — поправочный коэффициент на притупление входной кромки;

е — поправочный множитель на расширение пара;

Fд — площадь отверстия диафрагмы, м ²;

?Р — верхний предел измерений перепада давления, Па;

с — плотность насыщенного пара, кг/м ³

1. Коэффициент расхода диафрагмы определяется по формуле:

б = Е Ч С (2).

где Е — коэффициент скорости входа;

С — действительный коэффициент истечения.

1.1 Коэффициент скорости входа определяется по формуле:

E = 1 / (1 — в⁴)^0,5 (3).

где в — относительный диаметр отверстия сужающего устройства (в нашем случае камерной диафрагмы с угловым отбором давления, далее — СУ).

Относительный диаметр отверстия СУ определяется по формуле:

в = d / D (4).

где d — внутренний диаметр СУ при при рабочей температуре, мм;

D — внутренний диаметр измерительного трубопровода (далее — ИТ) при рабочей температуре, мм Внутренний диаметр СУ (ИТ) при при рабочей температуре (t) определяется по формулам (5, 6):

d = d₂₀ Ч Кt = d₂₀ Ч [1 + г Ч (t — 20)] (5).

D = D₂₀ Ч Кt = D₂₀ Ч [1 + г Ч (t — 20)] (6).

где d₂₀ (D₂₀) — внутренний диаметр СУ (ИТ) (t = 20 ^оС);

Кt — поправочный коэффициент на изменение диаметра СУ (ИТ), вызванное отклонением t от 20 ^оС;

г — температурный коэффициент линейного расширения для СУ (ИТ) [ГОСТ 8.563.1−97 прил. В ф. В.5; табл. В.1].

1.2 Действительный коэффициент истечения определяется по формуле:

С = С_~ Ч К_Re (7).

где С_~ — коэффициент истечения, расчитанный при числе Рейнольдса, стремящемся к бесконечности;

К_Re — поправочный коэффициент на число Рейнольдса.

1.2.1 Коэффициент истечения, расчитанный при числе Рейнольдса, стремящемся к бесконечности определяется по формуле:

С_~ = 0,5959 + 0,0312 Ч в^2,1-0,1840 Ч в ⁸ (8).

1.2.2 Поправочный коэффициент на число Рейнольдса определяется по формуле:

К_Re = 1 + 1,426 / (1 + С_~ Ч (Re_~)^0,75 / 64,28 Ч в^2,5) (9).

где Re_~ — число Рейнольдса при приближенном значении массового расхода пара;

Число Рейнольдса при приближенном значении массового расхода пара определяется по формуле:

Re_~ = 0,0361 Ч qm_~ / (D Ч µ) (10).

где qm_~ — приближенное значение массового расхода пара, кг/с;

µ - динамическая вязкость пара в рабочих условиях, кгс· с/м ²

Приближенное значение массового расхода пара при С = С_~ (К_Re = 1) определяется по формуле:

qm_~ = С_~ Ч E Ч Kш Ч Кп Ч е Ч Fд Ч (2Ч?РЧс)^0,5 (11).

где Кш — приближенный коэффициент на шероховатость внутренней поверхности трубопровода;

Кп — принят равным 1,0 [ГОСТ 8.563.1−97 прил. В гл. В.4 п. В.4.3];

Приближенный коэффициент на шероховатости внутренней поверхности трубопровода определяется по формуле:

Кш = 1 + в⁴ Ч r_o Ч A_Re (12).

где A_Re — принят равным 0,5 [ГОСТ 8.563.1−97 гл. 5 п.5.3].

r_o определяется по формуле:

r_o = 0,07 Ч lg (Rш / D Ч 10⁴) — 0,04 (13).

[ГОСТ 8.563.1−97. прил. В.3 п. В.3.2 ф-ла В.30],.

где Rш / D — относительная шероховатость внутренней поверхности трубопровода;

Rш — эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубопровода, мм принята равной 0.2 [ГОСТ 8.563.1−97. табл. Б-1].

Поправочный множитель на расширение пара определяется по формуле:

е = 1 — (0,41 + 0,35 Ч в⁴) Ч? Р / (Р Ч Х) (14).

где Х — показатель изоэнтропии (адиабаты) принят равным 1,31 [Альбом графиков к Правилам 28−64 измерения расхода жидкостей, газов и паров стандартными диафрагмами и соплами рис. А 14].

Площадь отверстия диафрагмы определяется по формуле:

Fд = р Ч d² / 4 (15).

2. Действительный коэффициент шероховатости с учетом зависимости от Re определяется по формуле:

Кш' = 1 + в⁴ Ч ro Ч A_Re (16).

A_Re = 1 — (lgRe — 6)² / 4 при 10⁴ < Re < 10⁶

A_Re = 1 при Re? 10⁶ [ГОСТ 8.563.1−97. прил. В.3 п. В.3.2 ф-лы В.28-В.29].

Действительный средний массовый расхода пара рассчитывается по формуле:

G" = qm_~ Ч К_Re Ч Кш' / Кш (17).

Подставив в формулу (17) формулу (11) и выведенное из формулы (7) выражение выходим на формулу (1).

Для упрощения расчета в формулу (1) вводим постоянные а_G" и a_е:

Постоянная массового расхода пара определяется по формуле:

а_G" = б Ч Kш' Ч Кп Ч Fд Ч2 ^0,5 (18).

Постоянная поправочного множителя на расширение пара определяется по формуле:

a_е = (0,41+0,35Чв⁴) / 1,31 (19).

Подставляя постоянную поправочного множителя на расширение пара в формулу 14 получаем:

е = 1- a_е Ч? Р/P (20).

В итоге применяемая формула расчета пара выглядит следующим образом:

G" = a_G" Ч (1 — a_е Ч? Р / P) Ч (?Р Ч с)^0,5 (21).

Расчет постоянных для каждой эксплуатационной скважины по формулам (18, 19) приведен в таблице 1, где относительный диаметр отверстия СУ определялся по выведенной из формул (4, 5 и 6) формуле (22).

в = d₂₀ Ч Кt / D₂₀ Ч Кt (22).

Определение расхода воды. Определение расхода воды при применении лотков (подробнее cмотри в [64]).

Расход воды на водосливе определяется по формуле:

G_в = m Ч b ЧЧ H^3/2 Ч 1000 (23).

где m — коэффициент расхода через водослив по формуле Базена;

b — ширина водослива (в направлении нормальном к направлению течения), м;

g — ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с ²;? 4,427;

Н — напор, м.

Коэффициент расхода через водослив по формуле Базена определяется по формуле:

m = [0,405 + 0,0027 / H]Ч [1+0,55 Ч H² / (H + р)²](22) (24).

где р — высота порога, м.

Напор практически равен расчетному значению напора (Нрасч.) и определяется по формуле:

Н = Нрасч.= Но — Низм. (25).

где, Но — расстояние от точки отсчета до порога водослива, м.

Низм. — измеренное расстояние от точки отсчета до зеркала воды, м В результате подстановки в формулу (23) формулы (24) применяемая формула расчета расхода воды на водосливе выглядит следующим образом:

G_в = [0,405+0,0027/HЧ1000]Ч [1+0,55Ч (H/1000)²/(H+р)²]ЧbЧ4,427Ч (H/1000)^3/2Ч1000 (26).

Расход сепарированной воды определяется по формуле:

G' = G_а Ч (h'_а -h" _а)Ч (h'_с — h" _а) (27),.

где G_а — расход воды, измеренный при атмосферном давлении, кг/с;

h'_а — энтальпия кипящей воды при атмосферном давлении, кДж/кг;

h" _а — энтальпия сухого насыщенного пара при атмосферном давлении, кДж/кг;

h'_с — удельная энтальпия кипящей воды при давлении сепарации, кДж/кг;

Расход воды, измеренный при атмосферном давлении определяется по формуле:

G_а = (G_в Ч с_в) /1000 (28),.

где с_в — плотность воды при атмосферном давлении (при температуре 98 єС), кг/м ³.

При подстановке в формулу 27 формулы 28 применяемая формула расчета расхода сепарированной воды принимает вид:

G' = (G_в Ч с_в) /1000 Ч (h'_а -h" _а)Ч (h'_с — h" _а) (29).

Определение расхода пароводяной смеси (ПВС) и энтальпии ПВС.

Применяемая формула расчета расхода ПВС.

G = G'+ G" (30).

Применяемая формула расчета энтальпии ПВС.

h = r Ч x + h'_с (31),.

где r — удельная теплота парообразования, кДж/кг;

x — паросодержание в долях 1 кг;

Удельная теплота парообразования определяется по формуле:

r = h" _c — h'_с (32).

где h" _c — удельная энтальпия сухого насыщенного пара при давлении сепарации, кДж/кг.

Паросодержание в долях 1 кг определяется по формуле:

x = G" / G'.

Таблица 2. Результаты измерения и расчета.