WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«Кафедра Инженерная кибернетика. Специальность Автоматизация и управление. Допущен к защите Зав. кафедрой_ __2014. МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ пояснительная записка Тема ...»

-- [ Страница 4 ] --

Многие последующие работы явились результатом обобщения и дальнейшего развития идей И.А. Чарного.

Данная модель Чарного рассматривает только гидравлический режим нефтепровода, но не затрагивает температурный режим который необходим для перекачки высоковязкой нефти.

1.5.2 Модель в виде передаточных функций А.А. Прокопова Одна из последних удачных моделей предложена Прокоповым А.А. В его работе рассматривается система перекачки жидкости, разбитая на шесть участков, при наличии точки отбора. Модель представлена в виде передаточных функций [8] l1 – длина трубопровода до точки отбора;

l2– длина трубопровода после точки отбора.

Данная модель рассматривает шесть участков с наличием отбора, расчет идет только для давления и расхода, но нет привязки к температуре, поэтому данная модель не подходит для описания процессов в «горячем» нефтепроводе.

1.5.3 Модель А.А. Гольянова В работе Гольянова А.А. предложена математическая модель, основанная на уравнениях И.А. Чарного в виде соотношений:

где p k (x, t ), v k (x, t ) – k-е гармоники давления и скорости на момент времени t на расстоянии х от начала координат;

k – комплексная постоянная распространения волнового процесса;

Zk– комплексный импеданс простого трубопровода бесконечной длины[9].

1.5.4 Моделирование режимов работы трубопроводов с применением комплекса программ NIPAL 3. Разработанный в институте проблем транспорта энергоресурсов программный комплекс NIPAL 3.0 позволяет полноценное моделирование различных режимов работы трубопроводов и трубопроводных систем.

Комплекс программ подходит для моделирования стационарного, пускового, переходных режимов работы, а также остывание трубопроводов, транспортирующих высоковязкие нефти с высокой температурой застывания, имеющих сложные реологические свойства.

Математическая модель режимов работы неизотермического трубопровода включает в себя тепловое уравнение для нестационарного режима работы. В безразмерном виде выглядит с граничными условиями где Bio=R/– безразмерный параметр Bio.

безразмерном виде выглядит следующим образом Граничные условия Начальные условия 0 – средняя скорость, м/с;

– вязкость жидкости, Н/м2;

0 – предельное напряжение сдвига, Па;

– плотность нефти, кг/м3;

ср – удельная теплоемкость жидкости, Дж/кг·К.

В результате решения уравнений (1.25) и (1.26) конечно-разностным методом получаем распределение температур и скоростей, а также кривую гидравлического уклона вдоль трасы трубопровода в каждый момент времени[10].

Данная модель не учитывает рельеф трубопровода.

1.6 Постановка задачи В настоящее время до сих пор нет универсальной модели описывающей процессы протекающие в нефтепроводе, построение которой позволила бы охватить все критерии и особенности транспортировки высоковязкой нефти по трубопроводу с учетом рельефа местности. Получить простые расчетные формулы для сложной трубопроводной системы не всегда возможно, тем более, если речь идет о нестационарном течении в трубопроводной системе [7].Поэтому чаще применяют какие-либо допущения или предположения.

Таким образом, цель дипломного проекта заключается в разработке модели транспорта высоковязкой нефти на участке трубопровода в условиях сильно пересеченной местности, используя возможности пакета графического программирования LabVIEW Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) Выполнить обзор существующих способов транспортировки высоковязкой нефти по трубопроводу.

2) Выполнить обзор существующих моделей транспортировки жидких сред по трубопроводу.

3) Определить основные параметры и оценить их влияние на процесс транспортировки.

4) Разработать математическую модель процесса транспортировки высоковязкой нефти в условиях сильнопересеченной местности.

программирования LabVIEW 6) Исследовать полученную модель Глава 2. РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ «ГОРЯЧЕГО»

НЕФТЕПРОВОДА В СРЕДЕ ГРАФИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

LABVIEW

Разработка математической модели транспорта высоковязкой нефти на участке «горячего» трубопровода Объект исследования дипломной работы представлен на рисунке 2. нефтепровод с сильнопересеченным рельефом.

Где Рн, Рк – давления в начале и конце участка; Тн, Тк – температура в начале и конце участка; L1, L2, L3, L4, L5 – длины соответствующих участков;, – углы наклона трубопровода к горизонту, D – диаметр трубопровода; Н1, Н2 – Предварительно подогретая до некоторой температуры нефть, двигаясь по трубопроводу, будет отдавать свое тепло через металл трубы и изоляцию в окружающую среду, и температура нефти будет понижаться.

Пусть расход нефти, ее начальная температура на входе трубопровод и условия теплообмена не меняются во времени. При этих предположениях тепловой и гидравлический режимы перекачки можно считать установившимися. При установившемся режиме течения температура в сечении трубопровода остается постоянной и меняется только от сечения к сечению трубы.

Основными характеристиками «горячего» нефтепровода являются температура, давление, а так же вязкость и плотность нефти.

Для определения изменения температуры рассмотрим два близко расположенных сечения трубопровода х и х+dx (см. рисунок 2.2).

Через сечение х в единицу времени поступает поток тепла, значение которого обозначим через q(x). Этот поток тепла складывается из конвективной составляющей, обусловленной переносом тепла из-за движения жидкости, и составляющей, обусловленной переносом тепла из-за теплопроводности.



Последняя составляющая в потоке в трубопроводе много меньше конвективной, поэтому не будем учитывать ее при выводе уравнения притока тепла.

В сечении х конвективная составляющая потока тепла где – плотность нефти;

u, S – соответственно скорость потока и площадь сечения трубы;

с – удельная теплоемкость;

Т(х) – температура в сечении х;

Q, G – соответственно объемный и массовый расходы.

В сечении х+dx конвективная составляющая потока тепла Разность значений этих потоков тепла в выбранных сечениях равна потерям тепла на участке трубопровода длиной dx. Имеем В стационарном потоке тепло не накапливается в области между рассматриваемыми сечениями и температура нефти остается постоянной, поэтому разность потоков тепла равна значению потока тепла через боковую поверхность трубопровода и изоляцию между этими сечениями в окружающую среду.

По формуле Ньютона значение этого потока тепла в единицу времени равно где D – внутренний диаметр трубопровода;

К – коэффициент теплопередачи;

Tг – температура окружающей среды, например, невозмущенная температура грунта при подземной прокладке трубопровода.

Приравняем найденные потоки тепла Это уравнение описывает изменение температуры в потоке нефти в трубопроводе и называется уравнением Шухова. В этом уравнении можно учесть тепло, которое выделяется из-за работы сил вязкого трения на участке трубы между выбранными сечениями. Тепло, выделяющееся в единицу времени, равно где g – ускорение силы тяжести;

i – гидравлический уклон.

Эту величину, сократив ее на dx, подставим со знаком плюс в правую часть уравнения (2.5), так как тепло трения увеличивает температуру нефти, и получим При перекачке парафинистой нефти в результате понижения температуры из нее может выделяться парафин. Выпадение парафина сопровождается выделением тепла.

Количество тепла, выделяющегося в единицу времени на единице длины, равно где l – скрытая теплота кристаллизации парафина;

d/dT – масса парафина, выделяющегося при снижении температуры на один градус. Эту величину следует добавить к правой части уравнения (2.7).

Слагаемые (2.6) и (2.8) при «горячей» перекачке много меньше мощности тепла подогрева и ими можно пренебречь.

Если теплообмен имеет нестационарный характер и температура нефти между выбранными сечениями меняется со временем, то в левую часть уравнения (2.7) следует добавить еще одно слагаемое, учитывающее изменение количества тепла. Имеем Эту величину, сократив ее на dx, подставим в левую часть уравнения (2.7) и получим Это уравнение, в отличии от (2.5) и (2.7) описывает нестационарный процесс теплообмена при постоянном расходе [1]. Уравнение (2.10) ляжет в основу модели для определения температуры.

Гидравлический режим опишем следующей системой:

где Р – давление;

– коэффициент гидравлического сопротивления;

– линейная скорость течения;

с – коэффициент, учитывающий влияние изменения линейной скорости на определенном участке трубопровода;

D – диаметр трубы;

В первом уравнении движения учтены потери энергии на трение, на преодоление разности отметок трубопровода и инерционные сопротивления.

Второе уравнение характеризует количественный баланс [11].

Плотность нефти – масса нефти в единице объема. При изменении температуры плотность нефти меняется: при повышении температуры она уменьшается, при понижении температура увеличивается. Плотность нефти при отклонении от номинальных значений температуры определяется по формуле [3] где – температура поправки, =1,825-0,001317.

Т – температура нефти в сечении х+dx;

Зависимость вязкости от температуры Т может быть определена по формуле где 0 – кинематическая вязкость при температуре Тг;

u – показатель крутизны вискограммы. Для определения величины u кроме 0 и Тг достаточно иметь еще одно значение вязкости при какой-либо другой температуре [3].

Примем допущения:

- Процесс с распределенными параметрами;

- Трубопровод не имеет отводов и вставок;

- Движение нефти в трубопроводе ламинарное.

Определившись с математической моделью процесса необходимо ее реализовать в среде программирования.

Обоснование выбора среды программирования В настоящее время при моделировании технологических процессов используются современные среды графического программирования такие как MathLab, Delphi, LabVIEW, SystemView.

Delphi - это среда быстрой разработки, в которой в качестве программы используется язык Delphi. Язык Delphi - строго типизированный объектноориентированный язык, в основе которого лежит хорошо знакомый программистам Object Pascal [13].

Среда программирования Borland Delphi позволяет создавать самые различные программы: от простейших однооконных приложений до программ управления распределёнными базами данных. Подходит для небольших приложений либо приложений, над которыми в дальнейшем будет работать один разработчик. Позволяет написать практически любое приложение.

Delphi – это система объектно-ориентированного визуального программирования.

В основе Delphi лежит технология визуального проектирования и событийного программирования, суть которой заключается в том, что среда разработки берет на себя большую часть рутинной работы, оставляя программисту работу по конструированию диалоговых окон и функций обработки событий [13].

MatLab — программный продукт, нацеленный на разработку и отладку алгоритмов расчета. MatLab применяется, главным образом, в инженерных расчетах [14].

MatLab предоставляет удобные средства для разработки алгоритмов, включая высокоуровневые с использованием концепций объектноориентированного программирования. В нём имеются все необходимые средства интегрированной среды разработки, включая отладчик и профайлер.

Функции для работы с целыми типами данных облегчают создание алгоритмов для микроконтроллеров и других приложений, где это необходимо.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 



Похожие работы:

«3 февраля 2014 Мониторинг СМИ | 3 февраля 2014 года Содержание СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПОЦЕНТР 02.02.2014 Coffeetea.ru. Новости Орими Трэйд – экспонент ПРОДЭКСПО-2014.7 10 февраля в Москве, в международном выставочном центре Экспоцентр на Красной Пресне, откроется традиционная Международная выставка ПРОДЭКСПО 31.01.2014 Бизнес России. Владимирская область. (vladimir.allbusiness.ru). Новости Международная специализированная выставка Аптека-2014. 21-я Международная специализированная выставка Аптека-2014...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан факультета управления и социологии Мошкова Л.Е. УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине Концепции современного естествознания Для студентов очной формы обучения факультета управления и социологии Составитель: Сурсимова О.Ю. Обсуждено на заседании Кафедры социологии 24 февраля 2012 г. Протокол № 7 Заведующий кафедрой В.А. Михайлов Тверь 2012 Пояснительная записка Требования ГОС ВПО к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки специалиста...»

«энергия сил света Москва Вест-Консалтинг 2012 Любовь Щербинина. энергия сиЛ света. М.: Вест-Консалтинг, 2012. — 226 с. На обложке использована фотография. ISBN 978-5-91865-149-0 Новая книга Любови Щербининой Энергия Сил Света представляет новаторский духовно-практический метод взаимодействия с космическими и планетарными каналами и рассказывает о целительских практиках, о мировоззрении автора-экстрасенса и развивает темы, затронутые в предыдущих ее работах Я ЗНАЮ! (О работе экстрасенсацелителя...»

«Бадьин Ю.М. Б 157 Ударно-волновое аэродинамическое и космическое реактивное движение. Плавный подъем в космос. С – Петербург – Тольятти 2012г. Редакционная коллегия Экология +. ISBN 978 – 5 – 28523 – 173 – 8 В книге представлена новейшая теория ударно – волнового аэродинамического и космического реактивного движения. Рассматриваются примеры конструкторско-технических решений создания летательных аппаратов, способных осуществлять плавный подъем в космическое пространство, преодолевая гравитацию...»

«А.Е. Алоян ДИНАМИКА И КИНЕТИКА ГАЗОВЫХ ПРИМЕСЕЙ И АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ Курс лекций Москва 2002 УДК 519.21 Издано при финансовой поддержке ББК 22.16 Российской академии наук A51 по программе целевых расходов Президиума РАН Алоян А.Е. Динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере / Курс лекций. – М.: ИВМ РАН, 2002. – 201 с. – ISBN 5-901854-05-5 Изложен курс лекций по математическому моделированию динамики и кинетики малых газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, читаемый автором...»

«Правительство Астраханской области Министерство образования и науки Астраханской области Астраханский инженерно-строительный институт Каспийский государственный университет технологии и инжиниринга им. Ш. Есенова Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования Материалы II Международного научного форума молодых ученых, студентов и школьников г. Астрахань, 20–24 мая 2013 г. Астрахань 2013 1 Потенциал интеллектуально одаренной молодежи – развитию науки и образования...»

«КАЛЕНДАРЬ ДАТ и СОБЫТИЙ - 2012 года ОМСК, 2011 От составителя Календарь состоит из трех разделов: 1. Общественно-политические и памятные даты 2012 года. В календарь включены российские и международные праздники и знаменательные даты, сведения о которых были опубликованы. 2. Информация о юбилеях выдающихся деятелей сельскохозяйственных наук и ученых, сотрудников ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А. Столыпина, внесших значительный вклад в развитие университета. 3. Список аграрных вузов РФ – юбиляров 2012...»

«Заведующий кафедрой: академик РАН, профессор Урусов В.С. Научный руководитель: доктор химических наук, профессор Ермин Н.Н. Рецензент: доктор химических наук, профессор Белоконева Е.Л. Москва 2014 Оглавление Введение 3 Цели курсовой работы 4 Глава 1. Литературный обзор 5 1.1. Метод атомистических парных потенциалов 5 1.2 Особенности программы GULP 7 1.3 Особенности программного пакета TOPOS 9 Глава 2. Кристаллохимия боратов и их аналогов 10 2.1. Общая кристаллохимия боратов 10 2.2. Аналоги...»

«Профессор И.Н.Бекман ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА Лекция 12. ИЗОТОПЫ Разнообразные изотопы химических элементов (как стабильные, так и радиохимии) нашли широкое применение в научных исследованиях, в различных областях промышленности и сельского хозяйства, в ядерной энергетике, современной биологии и медицине, в исследованиях окружающей среды и других областях. В данной лекции мы рассмотрим явление изотопии, включая изотопные эффекты, коротко остановимся на свойствах некоторых наиболее известных изотопов,...»

«Бен Голдакр ОБМАН В НАУКЕ Содержание Вступление • 1. Предмет • 2. Зарядка для мозга • 3. Комплекс Прогениум XY • 4. Гомеопатия • 5. Эффект плацебо • 6. Заблуждения дня • 7. Джиллиан МакКейт, кандидат наук • 8. Пилюли решают сложные социальные проблемы • 9. Профессор Патрик Холфорд • 10. Доктор будет преследовать вас в судебном порядке • 11. Является ли официальная медицина злом? • 12. СМИ способствуют неправильному пониманию науки • 13. Почему умные люди верят в глупости • 14. Плохая статистика...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.