Расчёт процессов нагнетания горячего теплоносителя при обработке призабойной зоны пласта

 

 

 

 

 

   2.2. Параметры рабочего тела :

 

    2.2.1. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

            (кг)   

          (кмоль)    

            Проверка :    (кмоль)

    2.2.2. Действительное количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

            L    (кмоль)

    2.2.3.  Количество свежего заряда :       М₁= L       М₁= 0.85 (кмоль)

    2.2.4.  Количество продукта сгорания:

• Углекислого газа : М_СО2   (кмоль)
• Водяного пара :      М_Н2О (кмоль)
• Кислорода:      М_О2 (кмоль)          
• Азота :               М_N2 (кмоль)

    2.2.5. Суммарное количество продуктов сгорания (при ):

         М₂ = М_СО2+М_Н2О+М_О2+М_N2   =0.0725+0.0615+0.0735+0.6715=0.879 кмоль

    2.2.6. Количество продуктов сгорания при полном сгорании 1 кг топлива (при ):     

          М₀ (кмоль)   

          Проверка :

               М₂=М₀+( )*L₀  =0.529+(1.7-1)*0.5=1.207(кмоль)

7. Объемная доля продуктов сгорания:

                             

    2.2.8. Объемная доля избыточного воздуха в продуктах сгорания:                        

             Проверка :        r₀+r_a   = 0.602+0.398 =1

   2.2.9. Теоретический коэффициент молекулярного изменения горячей смеси в точке z

 

           

 

 

 

  2.3. Параметра процесса газообмена :

 

    2.3.1. Давление воздуха в выходном патрубке компрессора

 

(кПа)             

 

    2.3.2   Температура воздуха в выходном патрубке компрессора:

 

 К ,    где к=1.4      

 

    2.3.3   Температура воздуха во впускном патрубке двигателя ( за охладителем ):

 

Т_к=Т =360.57-76=284.57 (K)

                 

4. Температура воздуха в цилиндре :  (K)

   

5. Давление в начале сжатия :             Р_а=0.95* Р_к =0.95*210=199.5 (кПа)

 

 

6. Давление в выпускном патрубке:   Р_р=Р_к/1,2 =210/1.2=175 (кПа)

 

7. Давление остаточных газов в цилиндре в конце выпуска:  

        

  P_г=1.15*P_р  =1.15*175=201.25 (кПа)

     

8. Коэффициент наполнения :

            

9. Коэффициент очистки:   

         

 

        

10. Коэффициент остаточных газов :

          

    

11. Температура в начале сжатия : 

            (К)   

12. Коэффициент продувки:

       

13. Суммарный коэффициент избытка воздуха: 

         

 

     

14. Температура в конце сжатия :

         

 Т_с=Т_а* (К) 

 

15. Давление в цилиндре в конце сжатия: Р_С=Р_а* (кПа)   

 

 

2.4. Сгорание:

 

  2.4.1. Максимальное давление сгорания: 

 

           Р_z=Р_с* =7780.67*1.5=11671 (кПа)          

 

2. Доля теплоты сгоревшего в точке z:

        

  X_z  

        

3. Действительный коэффициент молекулярного изменения рабочей смеси в точке z:

 

                  

      

4. Средняя мольная изохорная теплоемкость в точке С, кДж/кмольК:

 

       

          

5. Средняя мольная изобарная  теплоемкость в точке z , кДж/кмольК:

  T_Z

 

          

6. Максимальная температура сгорания T_z :          

T_z=5922.68 K

7. Степень предварительного расширения:

               

 

2.5.  Расширение :

 

  2.5.1. Степень последующего расширения:  

           

2. Температура в конце процесса расширения:  К 
3. Давление в конце процесса расширения : 

           кПа             

 

 

2.6. Индикаторные показатели двигателя :

 

1. Расчетное среднее индикаторное давление :

  

         , где к₁= 1,37

          

          

2. Действительное среднее индикаторное давление:

 

   кПа  

  

3. Индикаторный КПД: 

 

           

 

4. Удельный индикаторный расход топлива :

 q_i= 3600/(Q_H* )=3600/(41000*0.366)= 0.24 (кг/кВт.ч)

2.7Эффективный показатель двигателя :

 

1. Среднее эффективное давление :

 

            Р_е= Р_i* =1466.32*0.92=1349 (кПа)

                           

  2.7.2. Эффективный КПД двигателя:

  

          

   

3. Удельный эффективный расход топлива: 

 

            g_е (кг/кВт.ч) 

 

4. Часовой расход топлива:      

           G=g_e* N_e =0.261*580=151.12 (кг/ч)                 

 

 

2.8. Основные размеры цилиндра :

 

1. Рабочий объем одного цилиндра : V_h л      

  2.8.2. Диаметр цилиндра :  D=10 ,   где    S/D=1.2

D=10* (м)

 

3. Ход поршня :

     

           S=1.2*D=1.2*13.057=15.67 (см)

  

4. Объем камеры сгорания :

 

           V_c = V_h/( )=2.097/(14.5-1)=0.155 (л)

 

5. Объем цилиндра к концу предварительного расширения :

   

           V_z=Q* V_c =1.485*0.155=0.231 (л)

    

6. Полный объем цилиндра : 

 

           V_a= V_h+ V_c =2,097+0.155=2,252 (л)  

7. Средняя скорость :

 

           C_m= S*n/3000=(15,67*2050)/3000=10.708 (м/с)    

 

 

2.9.  Параметры рабочего тела в турбине и компрессоре:

 

1. Расход воздуха в компрессоре:

           G_к (кг/с)  

           при  =1,1

2. Молекулярная масса газа перед турбиной:

     

          (кг/кмоль)      

 

3. Газовая постоянная газов перед турбинами :

    

           R_г=8314/ =8314/28.98=286.89 (Дж/кг.К)

 

4. Расход газов через турбину:

                  

G_T=G_K*(1+ )=0.808*(1+ )=1,17 (кг/с)

                        

5. Температура выпускных газов:

 

           T_p (К)    

 

6. Температура газов перед турбиной:

  

           T_T= T_p- =734,07-13=721,07 (К)

 

  2.9.7. Построение индикаторной диаграммы:

 

V_a =2,252; V_h =2,097; V_c =0,155; V_z =0.231; P₀ =102; P_a =199.5; P_B =603.38;

P_i =1466,32; =1559,918; P_z =11671; ;  

           

 

 

           Расчёт проводим по формулам:

 

V_x1=V_a / 1; V_x2=V_a/2; V_x3=V_a/4, и т.д.

 

          Для процесса сжатия:

 

P_x1^рас=P_a*(V_a/V_x2)ⁿ²=P_a*3ⁿ²; и т.д.

 

           Диаграмма на рисунке

 

2.10. Вывод :

     В результате расчета двигателя внутреннего сгорания с газотурбинном наддувом получили следующие результаты :

Индикаторный КПД  0.366

Эффективный КПД  0.337

Часовой расход топлива   G=151.12 (кг/ч)

По полученным данным построили индикаторную диаграмму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ  ЗАМЕНЫ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПАРОГЕНЕРАТОРА  ППУ .( Рис. №3)

 

3.1. Исходные  данные :

Двухслойная изоляция  , 

 

Динасовый кирпич - плотность  =2200…2400 кг/м³

                                          Коэффициент теплопроводности 

                                                                               = 1,69-0,00023*t₁ Вт/м.⁰С

                                         Температура применения t_п=1650 ⁰С

                                          Температура воздуха t_в = 7 ⁰С

Асбозурит -                     Плотность =700 кг/м³

                                          Коэффициент теплопроводности 

                                                                              = 0,162+0,000169*t₂ Вт/м.⁰С

                                         Температура применения t_п=300 ⁰С

                                

    Трехслойная  изоляция 

 

Керамовермикулит КВИ-400  - Плотность  =400 кг/м³

                             Коэффициент теплопроводности 

                                 = 0,087(25⁰С) ,   l_i =0,146(500⁰С), Вт/м.⁰С

                             Температура применения t_п=1000 ⁰С

                            Скорость ветра  =5 м/с

  Маты минераловатные ВФ-75 -   Плотность =200 кг/м³

                             Коэффициент теплопроводности 

                              =  0,049+0,00020*t₂ Вт/м.⁰С

                             Температура применения t_п=700 ⁰С

Асбестовый картон -         Плотность  =1300 кг/м³

                             Коэффициент теплопроводности 

                                                                = 0,157+0,00018*t₃ Вт/м.⁰С

                             Температура применения t_п=600 ⁰С

                                         

  

2. Расчет трехслойной изоляции .   

 

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

t_cл1= =(800+50)/2=425(⁰C)       t_cл2= =(425+50)/2=237.5(⁰C)      

  3.2.2 Среднее значение коэффициента теплопроводности  Вт/(м*K) 

         Для  1-го слоя  где a₁ = 0.086; b₁=0.00012

t₁= =(800+425)/2=612.5       λ₁=0.086+0.00012*612.5=0.16 (Вт/м*К)

       

        Для  2-го слоя  где t₁= =(425+237,5)/2=331,25    

                         λ₂=0,049+0,0002*331,25=0,115 (Вт/м*К)

        Для  3-го слоя  где t₁= =(237,5+50)/2=143,15

                                  λ₃=0,157+0,00018*143,15=0,183 (Вт/м*К)     

 

  3.2.3   Коэффициент С Вт²/(м²*⁰С)² 

 

с= (Вт²/(м²*⁰С)²)

 

  3.2.4. Коэффициент d  Вт²/(м²*⁰С)² 

 

d= (Вт²/(м²*⁰С)²)

 

  3.2.5.  Новое второе значение t_cл2 , t_сл1   ⁰С 

 

t_сл2= (⁰С)    

t_cл1=

 

  3.2.6. Плотность теплового потока Вт/м²

    Через 1-й  слой   q₁= ( Вт/м²)

    Через 2-й  слой   q₂= (Вт/м²)

    Через 3-й  слой   q₃= (Вт/м²)

q= (Вт/м²)

 

 

3.3Расчет двухслойной изоляции .

 

  3.3.1 . В первом приближении принимаем t_c1>t_cл1>t_c2

 

t_cл1= (⁰С)         

 

  3.3.2 Среднее значение коэффициента теплопроводности  Вт/(м*⁰С) 

         Для  1-го слоя  где t₁= (⁰С)

                                    λ₁=1,63-0,00023*625=1,546 (Вт/(м*⁰С))    

        Для  2-го слоя  где t₁= (⁰С)

                                   λ₂=1,69-0,00023*625=1,546 (Вт/(м*⁰С))    

            

  3.3.3.  Новое второе значение , t_сл1   ⁰С 

 

       t_cл1= (⁰С)

 

  3.3.4. Плотность теплового потока Вт/м²

    Через 1-й  слой   q₁= (Вт/м²)

    Через 2-й  слой   q₂= (Вт/м²)

    q= (Вт/м²)

 

 

 

3.4.  Проверка результатов расчета тепловой изоляции .

 

  3.4.1. Двухслойная изоляция

              Разность температур ⁰С