Расчёт процессов нагнетания горячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта

 

       3 РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ  ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПАРОГЕНЕРАТОРА ППУ 

       

 

       1 – корпус; 2 – наружный (радиационный) змеевик; 3 – конвективный пакет; 4 – тепловая изоляция; 5 – дымовая  труба; 6 – форсунка; 7 – кожух.

       Рисунок 3.1 – Парогенератор установки ППУ  

       3.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 

       Тепловая  изоляция парогенератора ППУ (рисунок 3.1) до ремонта была выполнена двухслойной: из огнеупорного слоя толщиной δ₁=0,065 м, теплопроводностью λ₁=а₁+b₁t₁ и наружного слоя толщиной δ₂=0,01 м, теплопроводностью λ₂=а₂+b₂t₂. Температура внутренней поверхности кладки t_c1=800 °C, температура наружной поверхности кладки t_c2=100 °C.

       Ввиду выхода из строя изоляции установка  поставлена на капитальный ремонт. Вместо старой двухслойной изоляции предложена новая трёхслойная из современных эффективных материалов. Огнеупорный слой толщиной δ₁=0,04 м, теплопроводностью λ₁=а₁+b₁t₁, промежуточный слой толщиной δ₂=0,03 м, теплопроводностью λ₂=а₂+b₂t₂, наружный слой толщиной δ₃=0,005 м, теплопроводностью λ₂=а₃+b₃t₃, температура внутренней поверхности кладки t_c1=800 °C, температура наружной поверхности кладки t_c2=50 °C.

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

       Теплоизоляционные материалы старой и новой изоляции, их теплопроводности, а также значения температуры окружающего воздуха и скорости ветра приведены в таблицах 3.1 и 3.2.

       Внутренний  диаметр изоляции d_в=0,85 м, наружный диаметр изоляции d_н=d_в +2δ=1 м. Высота изоляции парогенератора h=1,65 м. Топливо – дизельное, цена одной тонны Ц= руб/т, теплота сгорания Q^р_н=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_c2;

       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. 

       Таблица 3.1 – Исходные данные, взятые по последней цифре варианта

 
 

       Таблица 3.2 – Исходные данные, взятые по первой цифре варианта

 

       Для керамовермикулитовых блоков марки  КВИ-500 известны коэффициенты теплопроводности при температурах t₁=25 °С (λ₁=0,087 В/(м·К)) и t₂=500 °С (λ₂=0,146 В/(м·К)). Найти температурную зависимость коэффициента теплопроводности

       Решение:  
 
 

       Для матов минераловатных 2М-125 известны коэффициенты теплопроводности при температурах t₁=25 °С (λ₁=0,042 В/(м·К)) и t₂=125 °С (λ₂=0,070 В/(м·К)). Найти температурную зависимость коэффициента теплопроводности

       Решение:  
 

       3.2 РАСЧЁТ ТРЁХСЛОЙНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

       3.2.1 В первом приближении принимаем t_c1>t_cл1>t_cл2>t_c2: 
 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                      

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1. 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                       

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1. 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                       

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1. 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                       

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1. 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                       

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1. 

       3.2.2 Среднее значение коэффициента  теплопроводности (таблица 3.2):

       а) для первого слоя: 

       где                       

       б) для второго слоя: 

       где                       

       в) для третьего слоя: 

       где                       

       3.2.3 Коэффициент с: 

       3.2.4 Коэффициент d:

       _^×

       3.2.5 Новое (второе) значение t_сл2: 

       3.2.6 Новое (второе) значение t_сл1: 

       3.2.7 Если новые значения t_сл2 и t_сл1, найденные в пп. 3.2.5 и 3.2.6, отличаются от их значений, принятых в п. 3.2.1, то задаёмся значениями t_сл2 и t_сл1, соответственно из пп. 3.2.5 и 3.2.6 и повторяем расчёт по пп 3.2.2 – 3.2.6. Расчёт заканчивается, когда в последних двух приближениях практически не будут отличаться численные значения как t_сл2, так и t_сл1.