Расчет термодинамических параметров пускового расширителя парогенераторной установки

• Published in: Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy
• Main Authors: Bakhmat, G. V., Kislitsin, A. A., Ulybina, S. V., Бахмат, Г. В., Кислицын, А. А., Улыбина, С. В.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Издательство Тюменского государственного университета 2016
• Subjects: HS-chart; steam generator; starting expander steam enthalpy; entropy; энтальпия; энтропия; парогенератор; пусковой расширитель; водяной пар; HS-диаграмма; Usinsk
• Online Access: https://elib.utmn.ru/jspui/handle/ru-tsu/15122; https://doi.org/10.21684/2411-7978-2016-2-4-41-53

The purpose of this work is the calculation of the thermodynamic parameters of steam in the node “steam generator – starter reamer” for the newly designed steam unit. The dependence of the velocity and the maximum steam consumption from the pipe diameter and the roughness of its surface were investigated to determine the parameters that suffice the technological requirements. The simple approximate formula was obtained, which is applicable for high Reynolds numbers, and which allows to determine the velocity of the vapor at the exit of the steam pipe without resorting to iteration, taking into account the viscosity of steam and the inner surface roughness of the steam pipe. The calculations are performed with HS-diagram. The “lock-effect” of vapor stream on exit from the steam generator to starter reamer for high pressure differential was taken into account. The studies concluded to the findings of the pressure, temperature, specific entropy, specific enthalpy and specific volume and water vapor velocity on technologic scheme: “steam generator – steam conductor – starter reamer – second steam conductor – the atmosphere”. It proves that energy losses, which are caused by vapor viscous and tube roughness, give considerable (more than 50%) correction to vapor velocity for the first steam conductor. At the same time similar amendments for the second steam conductor are negligible due to the lower rate of vapor movement. It is also proved that the heat-exchange with surrounding air even in the winter season gives small correction (less than 2,5°С).The received results were used to project the new starter reamer for steam generator model EF-48-SG-GF-2577-V on the Usinsk oil field. Целью данной работы является расчет термодинамических параметров пара в узле «парогенератор – пусковой расширитель» для вновь проектируемой парогенераторной установки. Для определения параметров, удовлетворяющих технологическим требованиям, исследованы зависимости скорости и максимального расхода пара от диаметра трубопровода и шероховатости его поверхности. Получена простая приближенная формула, применимая для больших чисел Рейнольдса, позволяющая сразу, не прибегая к итерациям, определить скорость пара на выходе из паропровода с учетом вязкости пара и шероховатости внутренней поверхности паропровода. Расчеты выполнены с использованием HS-диаграммы. Учтено «запирание» потока пара из-за большого перепада давления на выходе пара из парогенератора в расширитель. В результате исследований найдены значения давления, температуры, удельной энтальпии, энтропии, объема пара, а также скорости движения пара по технологической схеме «парогенератор – первый паропровод – пусковой расширитель – второй паропровод – атмосфера». Показано, что для первого паропровода потери энергии, обусловленные вязкостью пара и шероховатостью стенок, дают существенную (более чем на 50%) поправку к скорости движения пара. В то же время аналогичные поправки для второго паропровода пренебрежимо малы из-за меньшей скорости движения пара. Показано также, что учет теплообмена пара с окружающей средой при его движении по обоим паропроводам даже в зимнее время дает малую поправку к температуре пара (не более 2,5°С). Полученные результаты использованы для проектирования пускового расширителя парогенераторной установки EF-48-SG-GF-2577-V на Усинском нефтяном месторождении.