УЧЕТ ТЕПЛА ТРЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ РЕЖИМА РЕГУЛИРУЕМОГО ТЕПЛООБМЕНА НЕФТЕПРОВОДА С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

Аннотация

При проектировании магистральных и промысловых трубопроводов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов приходится решать вопрос не только о выборе способа их прокладки, но и о выборе режимов эксплуатации, так как от этого зависит работоспособность трубопровода. В статье задача теплообмена трубопровода с протаивающим мерзлым грунтом решена как сопряженная. Так как в условиях многолетнемерзлых грунтов перекачка возможна при относительно невысоких температурах, то при определении тепловых потерь необходимо учитывать тепло трения. Тепло трения, выделяющееся при движении нефти по трубопроводу, учтено в уравнении теплового баланса. При определенном сочетании параметров перекачки возможен случай, когда тепла трения будет достаточно для нагрева нефти в потоке. При равенстве тепла трения потерям тепла в окружающую среду создается изотермическая перекачка нефти по трубопроводу, которая является экономически выгодной. Рассмотрен случай сбалансированного теплообмена в зоне теплового влияния трубопровода при остановленной границе протаивания. Предложенное решение по ограничению температурного режима перекачки и регулированию ореола протаивания вокруг трубы является общим для вариантов наземной и подземной прокладки трубопровода, которое позволит сохранять мерзлый массив в естественном состоянии путем минимизации теплового и механического воздействия на мерзлый грунт. С использованием предложенной методики могут быть определены: конструктивные параметры линейной части нефтепровода, включая высоту и форму насыпи, ее закрепление и т. п.; степень заглубления оси нефтепровода или расстояния от оси трубопровода до поверхности земли; способ прокладки нефтепровода и его технико-экономическое обоснование; параметры теплообмена нефтепровода с окружающей средой при его эксплуатации; допустимые размеры ореола протаивания под трубой.