Физические свойства жидкостей, транспортируемых по трубопроводам

   Физические  свойства жидкостей, транспортируемых по трубопроводам.

   Основные  физические свойства нефтей и нефтепродуктов характеризуются следующими параметрами:

1. Плотность , , в системе СИ .
2. Динамическая вязкость , , в системе СИ .
3. Кинематическая вязкость , , в системе СИ .
4. Давление насыщенных паров , , в системе СИ .
5. Температура застывания , .
6. Удельная теплоёмкость , в системе СИ .
7. Коэффициент теплопроводности - определяет перенос энергии более нагретых участков жидкости к менее нагретым, в системе СИ .

   Физические  свойства нефтей и нефтепродуктов зависят  от их состава, то есть от соотношения между парафиновыми, нафтеновыми и ароматическими углеводородами и другими углеводородами, водящими в состав нефти и нефтепродуктов.

   Плотность нефтей и нефтепродуктов зависит  от температуры: , где - температура в градусах Цельсия, - плотность при двадцати градусах Цельсия, - коэффициент объёмного расширения, который обычно берётся из справочников.

   Плотность нефтей и нефтепродуктов зависит  от давления в трубопроводе: , где - модуль упругости жидкости.

   При одновременном отклонении температуры  и давления от номинальных значений можно пользоваться следующей объединённой формулой: .

   Зависимость кинематической вязкости от температуры выражается формулой Рейнольдса-Филонова: , где - известное значение вязкости при температуре , (каппа) – параметр термовязкограммы.

   При изменении температуры и давления кроме плотности и вязкости жидкости меняются также геометрические параметры трубопровода. Для учёта объёмного расширения трубопровода при изменении температуры используется следующая формула: , где - объём при температуре , - коэффициент объёмного расширения металла трубы (для стали ). Вследствие разницы внутреннего и внешнего давлений в трубопроводе объём внутренней полости меняется, приращение площади поперечного сечения при этом может быть определено по следующей формуле: , где - внутренний диаметр трубопровода при начальном давлении , - модуль Юнга материала трубы (для стали ), - толщина стенки трубы.

   Некоторые нефти и нефтепродукты при  определённых условиях могут проявлять  свойства неньютоновских жидкостей. Существует два основных типа неньютоновских жидкостей:

1. Степенная жидкость Освальда: , где - консистентность жидкости, - показатель степени. Параметры и зависят от температуры. При повышении температуры показатель степени стремиться к единице, а консистентность температуры становиться равной динамической вязкости и жидкость становится ньютоновской.
2. Бингамовский пластик: , где - предельное напряжение сдвига. При повышении температуры предельное напряжение сдвига стремиться к нулю и бингамовский пластик становиться ньютоновской жидкостью.

   Способы транспортировки нефти, нефтепродуктов и газа.

   В настоящее время транспортировка нефти, нефтепродуктов и газа осуществляется следующими способами:

1. Железнодорожный транспорт:
1. Железнодорожные цистерны. Объём железнодорожных цистерн колеблется от 54 до 163 кубических метров. Железнодорожные цистерны бывают следующих видов:
1. Обычные железнодорожные цистерны.
2. Железнодорожные цистерны специального назначения:
1. Железнодорожные цистерны с паровой рубашкой, использующиеся для перевозки высоковязких и парафинистых нефтей и нефтепродуктов с подогревом в процессе перевозки.
2. Железнодорожные цистерны-термосы, использующиеся для перевозки заранее подогретых жидкостей.
3. Специальные железнодорожные цистерны для перевозки сжиженных углеводородов и газов, использующиеся для перевозки этана, пропана, бутана при повышенном давлении, составляющем о двух до восьми мегапаскалей.
2. Железнодорожные тары:
1. Железнодорожные бочки, использующиеся для перевозки светлых нефтепродуктов и масел.
2. Железнодорожные бидоны, использующиеся для перевозки смазок.

Достоинства железнодорожного транспорта:

• Возможность транспортировки в любое время года.
• Возможность транспортировки различных грузов  одновременно.
• Возможность доставки нефти и нефтепродуктов в любую область, имеющую железную дорогу.
• Относительно высокая скорость доставки.

Недостатки  железнодорожного транспорта:

• Высокая стоимость прокладки железной дороги и высокие тарифы на перевозки.
• Ограниченная пропускная способность железных дорог.
• Холостой пробег от потребителя к производителю.
2. Водный транспорт:
1. Сухогрузы:
1. Тары.
2. Нефтеналивные суда:
1. Нефтеналивные танкеры. Танкерами перевозятся не только нефти и нефтепродукты, но и сжиженные углеводороды и газы.

Существует  три основных вида перевозки сжиженных  углеводородов на нефтеналивных танкерах:

• Перевозка сжиженных углеводородов и газов в обычных резервуарах, под давлением в 1.6 мегапаскалей, и температуре до 45 градусов.
• Перевозка сжиженных углеводородов и газов при давлении 0.3-0.6 мегапаскалей в теплоизолированных резервуарах.
• Перевозка сжиженных углеводородов и газов при давлении 0.1 мегапаскаля и температуре от -163 до -40 градусов в теплоизолированных резервуарах.

Существуют  следующие виды нефтеналивных танкеров:

1. Морские нефтеналивные танкеры. Средняя грузоподъёмность составляет 240 тысяч тонн.
2. Речные нефтеналивные танкеры.
2. Нефтеналивные баржи, которые в отличие от нефтеналивных танкеров не имеют собственных насосов. Различают следующие виды нефтеналивных барж:
1. Морские нефтеналивные баржи.
2. Речные нефтеналивные баржи.

Достоинства водного транспорта:

• Относительная дешевизна транспортировки.
• Неограниченная пропускная способность водных путей.
• Возможность завоза в труднодоступные районы.
• Возможность межконтинентальных перевозок.

Недостатки  водного транспорта:

• Сезонность водного транспорта.
• Относительно малая скорость транспортировки.
• Холостой пробег от потребителя к производителю.
3. Автомобильный транспорт:
1. Автомобильные цистерны. Грузоподъёмность автомобильных цистерн составляет от двух до пятнадцати тонн. Автомобильные цистерны бывают следующих видов:
1. Автомобили.
2. Прицепы.
3. Полуприцепы.
2. Автомобильные тары:
1. Автомобили.
2. Прицепы.
3. Полуприцепы.

Достоинства автомобильного транспорта:

• Большая маневренность.
• Быстрота доставки.
• Возможность использования в местах отсутствия железнодорожных и водных путей.
• Возможность транспортировки в любое время года.

Недостатки  автомобильного транспорта:

• Малая грузоподъёмность.
• Относительно высокая стоимость транспортировки.
• Значительный расход топлива на собственные нужды.
4. Трубопроводный транспорт:
1. Нефтепроводы.
2. Нефтепродуктопроводы.
3. Газопроводы.

Основные  достоинства трубопроводного транспорта:

• Кратчайший путь перевозки.
• Бесперебойность транспорта.
• Наибольшая степень механизации и автоматизации транспорта.
• Высокая надёжность.
• Простота в эксплуатации.
• Разгрузка других видов транспорта.

Основные  недостатки трубопроводного транспорта:

• Большие капитальные вложения на этапе строительства.
• Жёсткость трассы.
• Ограниченность количества сортов или марок транспортируемых жидкостей.

   Различные виды транспорта применяются как  в чистом виде, так и в сочетании  друг с другом.

   Доли  видов транспорта в перевозках по России: