Применение противотурбулентных присадок в качестве способа уменьшения тепловых потерь при перекачке по трубопроводу

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поддержания температурного режима перекачки продукта при постоянно усложняющихся условиях пролегания трасс трубопроводов путем уменьшения тепловых потерь нефте- и нефтепродуктопроводов, а также расширения области применения противотурбулентных присадок. Цель: определить влияние применения противотурбулентных присадок на тепловые и гидравлические потери в трубопроводе и предложить экономически выгодные способы использования присадок при перекачке по трубопроводам. Объекты: тепловые и гидравлические потери в трубопроводах, перекачивающих нефть и нефтепродукты. Метод: математический анализ влияния применения противотурбулентных присадок на теплогидравлические свойства потока для оценки перспективы повышения энергоэффективности перекачки жидкости по трубопроводам путем ввода полимерных добавок. Результаты. Проведен расчет температуры потока с использованием противотурбулентной присадки в зависимости от ее концентрации и эффективности с учетом изменения свойств перекачиваемого продукта от температуры. Построены графические зависимости экономических составляющих тепловых и гидравлических потерь от концентрации противотурбулентных присадок. Подсчитана экономическая целесообразность принятого решения в части вычисления разницы стоимости перекачки с и без противотурбулентных присадок. Выявлено соотношение влияния потерь от трения и от теплообмена с окружающей средой на тепловые потери, а также проанализировано изменение данных параметров после ввода противотурбулентных присадок. Для рассматриваемого трубопровода, параметры которого соответствуют стандартным параметрам перекачки, сделаны выводы о превалировании вклада гидравлической эффективности присадки над тепловой, что свидетельствует о целесообразности применения противотурбулентных присадок в качестве агента снижения тепловых потерь при больших значениях эффективности полимерной добавки, однако общая экономическая эффективность максимальна при меньших концентрациях агента. Построен плоскостной график, отражающий зависимость температуры в конце участка трубопровода от двух координат: длины участка и эффективности введенной присадки.

Relevance. The need to maintain the temperature regime of product pumping under increasingly complex conditions of pipeline routes by reducing heat losses of oil and petroleum product pipelines, as well as expanding the scope of application of anti-turbulence additives. Aim. To determine the effect of anti-turbulence additives on heat and hydraulic losses in the pipeline and to propose cost-effective ways to use additives when pumping through pipelines. Objects. Heat and hydraulic losses in pipelines pumping oil and oil products. Methods. Mathematical analysis of the influence of anti-turbulence additives on the thermohydraulic properties of the flow to assess the prospects for increasing the energy efficiency of pumping liquid through pipelines by introducing polymer additives. Results. The flow temperature was calculated using antiturbulence additive depending on its concentration and efficiency, taking into account the dependence of the properties of the pumped product on temperature. The authors have constructed the graphic dependences of the economic components of heat and hydraulic losses on the concentration of anti-turbulence additives. The economic feasibility of the decision was estimated in terms of calculating the difference in pumping costs with and without anti-turbulence additives. The authors identified the relationship between the impact of losses from friction heat and heat exchange with the environment on heat losses, and analyzed the change in these parameters after the introduction of anti-turbulence additives. For the pipeline under consideration, the parameters of which correspond to standard pumping ones, the сonclusions were drawn on the predominance of the contribution of the additive hydraulic efficiency over the thermal one. This indicates the advisability of using an antiturbulence additive as an agent for reducing heat losses at high values of the efficiency of the polymer additive, however, the overall economic efficiency is maximum at lower concentrations of the agent. The authors constructed a planar graph reflecting the dependence of the temperature at the end of the pipeline section on two coordinates: the length of the section and the hydraulic efficiency of the introduced additive