автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование течения в трубе высоковязких жидкостей с маловязким пограничным слоем

На правах рукописи

00305581Э

ИЛЬИНА ЛЮДМИЛА АЛЕКСАНДРОВНА

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ В ТРУБЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ С МАЛОВЯЗКИМ ПОГРАНИЧНЫМ СЛОЕМ

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 2007

003055819

Работа выполнена на кафедре «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» Волгоградского государственного технического университета.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Голованчиков Александр Борисович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Фоменков Сергей Алексеевич

кандидат технических наук Андреев Александр Александрович

Ведущая организация - ООО «Лукойл-ВолгоградНИПИморнефть».

Защита состоится «А1/» апреля 2007г. в /¿? СС часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, г.Астрахань, ул.Татищева, 20а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан « » марта 2007г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Петрова И.Ю.

Актуальность темы исследования

Трубопроводный транспорт нефтей и других высоковязких жидкостей нашел широкое применение. При этом большое значение для увеличения пропускной способности трубопроводов и снижения затрат энергии на транспортирование жидкостей имеет уменьшение . гидравлического сопротивления.

На конференции Канадской нефтяной ассоциации в Калгари в 1988 году были показаны преимущества гидротранспорта высоковязких нефтей, по сравнению с другими распространенными способами, такими как: транспортировка с углеродистыми разбавителями, ПАВ или эксплуатация «горячих трубопроводов».

Особая важность и актуальность рассмотрения способов снижения затрат энергии при транспортировке высоковязких нефтей и нефтепродуктов трубопроводным транспортом обусловлена планируемым увеличением добычи высоковязких нефтей к 2010 году в 2 раза, по сравнению с 2002 годом.

Кроме того, основные трубопроводные системы в России эксплуатируются более 20 лет, поэтому при проектировании и строительстве новых трубопроводов, а также при реконструкции существующих, следует учитывать способы снижения гидравлического сопротивления трубопроводов, а следовательно, снижения затрат энергии и увеличения пропускной способности трубопроводов.

В нашей стране и за рубежом предложен ряд способов и устройств снижения гидравлического сопротивления трубопроводов, среди которых одним из наиболее эффективных является перекачка высоковязких жидкостей в кольце маловязкой жидкости.

В рассмотренных ранее научных трудах предложенные системы кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей не предлагают решения проблемы неустойчивости границы раздела фаз, перемешивания между собой жидкостей, превращающихся со временем в эмульсию или пену, что приводит к значительному возрастанию гидравлического сопротивления.

Разработка достоверных физических и математических моделей течения вязких жидкостей с маловязким кольцевым пристенным слоем является

актуальной задачей, представляющей как теоретический, так и практический интерес.

Цель работы - исследование процесса двухслойного кольцевого течения высоковязкой жидкости с маловязким пристенным слоем, с целью снижения гидравлического сопротивления, и как следствие, уменьшения энергозатрат при транспортировке высоковязких жидкостей трубопроводным транспортом.

Задачи

1. Разработать физическую и математическую модель двухслойного кольцевого течения вязкой жидкости с маловязким пристенным слоем.

2. Предложить решение проблемы устойчивости фаз при кольцевом течении жидкостей.

3. Провести оптимизацию процесса двухслойного течения в трубе.

4. Разработать алгоритм и программу численного расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат при кольцевом течении двух несмешивающихся жидкостей в трубе.

5. Разработать экспериментальную установку и провести сравнение полученных теоретических результатов с экспериментальными данными.

6. Применить разработанные модели течения, алгоритмы расчета и программы при разработке новых устройств и способов снижения гидравлического сопротивления течению жидкости в трубопроводах.

Научная новизна работы

1. Разработаны физические и математические модели двухслойного кольцевого течения жидкостей, когда основная транспортируемая жидкость:

а) ньютоновская вязкая;

б) степенная вязкая;

в) вязкая жидкость с произвольной реологической кривой, позволяющие определить кинетические, динамические и энергетические характеристики кольцевого течения.

2. Проведена оптимизация процесса двухслойного течения двух несмешивающихся жидкостей в трубах, позволяющая определить расход маловязкой жидкости кольцевого пристенного слоя, обеспечивающий максимальный расход основной неныотоновской жидкости.

3. Впервые разработан комплекс программ численных расчетов на ЭВМ, позволяющий определить количественные и качественные характеристики режимов двухслойных вращательно-поступательных кольцевых течений.

4. Разработана методика инженерного расчета, позволяющая определить кинематические, динамические и энергетические характеристики при вращательно-поступательном кольцевом течении вязкой жидкости с маловязким пристенным слоем.

Практическая ценность

Разработанная методика расчета кольцевых течений, а также комплексы программ, позволяющие определить кинематические, динамические и энергетические характеристики кольцевых течений несмешивающихся жидкостей, дают возможность проводить сравнительный анализ энергетических характеристик существующих и новых устройств создающих кольцевые течения при проектировании и эксплуатации трубопроводов. Получено 5 патентов на устройства и способы снижения гидравлического сопротивления течению жидкости в трубопроводах и определения структуры потока. Теоретические и экспериментальные данные, полученные во время исследований по данной тематике, используются в учебном процессе в ВолгГТУ по курсу «Моделирование стационарных систем».

Достоверность работы

Результаты исследований получены апробированными методами математического моделирования. Достоверность полученных результатов подтверждена собственными экспериментальными исследованиями на аттестованном экспериментальном оборудовании, а также научными исследованиями других авторов.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались на научных конференциях ВолгГТУ в 2003-2006г.г., на международных и межвузовских конференциях (г.Кострома 2004., Волгоград 2005 и 2006г.).

Публикации

По материалам выполненных исследований опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК, тезисы 3

докладов на научных конференциях, разработано учебно-методическое пособие, получено 5 патентов РФ на изобретения.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пята глав, выводов. Диссертация содержит 127 страниц основного текста, 35 рисунков, 10 таблиц. Библиографический список включает 115 наименований. Общий объем работы - 146 страниц.

На защиту выносятся результаты

1. Математическая модель кольцевого поступательно - вращательного течения вязкой ньютоновской жидкости с маловязким пограничным слоем.

2. Математическая модель кольцевого течения вязкой степенной жидкости с маловязким пограничным слоем.

3. Математическая модель кольцевого течения вязкой жидкости с произвольной реологической кривой с маловязким пограничным слоем.

4. Методика инженерного расчета, в составе:

алгоритма, программы численных расчетов и идентификаторов для расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат при кольцевом течении двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе.

5. Устройства и способы снижения гидравлического сопротивления при течении вязких жидкостей в трубопроводах, разработанные с использованием полученных моделей двухслойного кольцевого течения.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и способы исследования, приведены данные о структуре и объеме работы и о научных публикациях автора.

Первая глава состоит из трех разделов, в первом из которых проводится анализ основных характеристик процесса течения жидкости в трубах, а также гидродинамики двухфазных потоков. По результатам обзора делается вывод о возможности снижения гидравлического сопротивления путем создания двухслойного течения вязкой жидкости в кольце маловязкой жидкости. Поэтому во втором и третьем разделах проведен обзор существующих

устройств для создания двухслойного кольцевого течения в трубах и существующих физических и математических моделей описывающих процесс такого течения. На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию процесса двухслойного кольцевого течения вязкой жидкости с маловязким пристенным слоем.

1. Рассмотрено стационарное, ламинарное, осесимметричное течение в трубе ньютоновской жидкости.

Чтобы создать устойчивое кольцевое течение маловязкой жидкости в пристенном слое, выбираем в качестве маловязкой среды жидкость, плотность которой выше плотности основной перекачиваемой жидкости {¡л>ц/, р<р/)-

Для создания устойчивого кольцевого течения маловязкой жидкости в пристенной зоне трубы весь поток закручиваем. В этом случае, помимо поступательного, поток приобретает вращательное движение, в поле действия центробежных сил которого происходит разделение тяжелой маловязкой жидкости, образующей пристенный слой, и легкого основного потока.

Схема вращательного и поступательного кольцевого движения двух несмешивающихся жидкостей представлена на рисунках 1 и 2.

Из уравнения Навье-Стокса для одномерного двухслойного течения, при условии равенства скоростей и касательных напряжений на границе раздела слоев Я] и условия прилипания (г=Л, Кг=0), были получены формулы (1) и (2) для расчета скоростей и расходов каждой жидкости.

1 Ар(Я2-Я? Я,2 - г

2 А

, 0 < г < Л,;

Р )

(1)

Рисунок 1 - Поперечный разрез: 1 - окружность раздела слоев радиуса Яг, 2 — эпюра скоростей ^ вращательного движения; 3 - эпюра касательных

напряжений * г<р вращательного движения

4 5

Рисунок 2 - Продольный разрез: 4 - эпюра касательных напряжений

поступательного движения; 5 - эгшра скоростей Уг поступательного движения

Для уменьшения энергозатрат и исключения турбуличации потока жидкостей, особенно вблизи границы их слоев, целесообразно основной поток вращать как твердое тело с постоянной угловой скоростью ю0: = , /'</\/. Для вязкой и для пограничной жидкости в цилиндрической системе координат:

{

г— + (О—-¿/г г

, то есть

с/а)

ш

(3)

Крутящий момент определяется уравнением

М = 2 я/г "г

Диссипация энергии вращательного движения в единицу времени на единицу длины трубы

/ Ма/

с/Ц= с/1

/

(5)

С учетом уравнений (3), (4) дифференциальное уравнение (5) после интегрирования в пределах от Л/ до Я принимает вид

4 яр, ©о _

(6)

Л»! =/

1

1

/?, /Г

Ч'М

Элементарные потери мощности 0: на единицу длины трубы при осевом движении основной жидкости

¿V г2

сЮ. = г,_ —- 2 ягс1г = — 2 жгс1г или ¿И, с1г и

Для основного и кольцевого потока

г Ар']2 2шъс1г

21

и

(?)

о =£(> ' 81 /

М

81/.

ЯА - Л

/'1

(8)

Кинетическая энергия Е- элементарного кольцевого слоя основного потока жидкости вдоль оси Ъ длиной /

р2лгМгУ;

(¡Е, =-

(9)

Подставив в уравнение (9) значение V, из системы уравнений (1), после интегрирования получим

Е,=ярГ[

4 /

/Л

Л,2 (л2-*,2)*,4 Л«

/ . л2

£_г| = тгр,/

У

^Л2Л,4-Л4/?2 Л"-л,

_-'-и +-1

2 6/г,2

6 „б'

Кинетическая энергия элементарного кольцевого слоя вращательного движения и основного потока, после интегрирования в пределах от 0 до Л/

пр1а>1К,4

(П)

= ^

соп

!ьА_1

Л, 2

Л

(12)

Результаты, полученные после решения данной математической модели при помощи программы 1гуЬа.йзг представлены на рисунке 3. Алгоритм расчета полученной математической модели, используемый для разработки программы численных расчетов 1гуЬаЛог представлен в виде блок-схемы на рисунке 4.

5 4

3 -2 -I

0

Ай

-

3

1 , / /

\

V I

ч ___1 2

:

1 •1 1 1 | .... ^

£ЮЛ

Дж/м3

0.01

0.02 0.03

0.04

Рисунок 3 - Зависимость градиента давления (1), удельной энергии (2) и расхода воды (3) в пограничном слое от толщины пограничного слоя

Рисунок 4 - Алгоритм расчета кольцевого течения высоковязкой ньютоновской жидкости с маловязким пристенным слоем

2. Рассмотрена математическая модель основной жидкости в трубопроводе, обладающая неньютоновскими свойствами, реологические свойства которой описываются степенным уравнением Оствальда-де Виля:

т = -К

Для трубопровода:

1 Ар

т =---—г

2 /

(13)

(14)

Подставив в уравнение (14) значение касательного напряжения для основной степенной жидкости из реологического уравнения (13), после разделения переменных и интегрирования, при условии прилипания г = =0 и равенстве скоростей на границе раздела степенной и пристенной жидкости при г=Л/, получим:

1 41цХ ''

4/// 7

чу

2А: /

'' , 1 ,

н- 1+-

Д, " - г "

+ -

V

(15)

(16)

Г Р

+ —

Расход основной степенной и пристенной жидкости в трубе составит:

(17)

I

И 4/г / 1 1 ^ '

+ -

2 л ' 1 ,2 К 1 , п ( ,1 ,1 ^ 3+- 3+- К{ " Л, "

И V п) 2 "4-1 J + — ^ п)

(18)

Радиус границы слоев К| выразим через расход вязкой жидкости в пограничном слое:

Я, =

Я2 -

\

1

SмQ 1

I

71

(19)

В случае течения только неньютоновской степенной жидкости расход С>0 при /?;= Я, определяется выражением:

2 п

1 + -п

1 12 К I

Ар

Л п Я "

3 +

1

(20)

п у

Результаты теоретических расчетов по уравнениям (17) - (20), полученные при помощи программы Ц-уЬапЛог, приведены на рисунке 5. Алгоритм расчета данной математической модели, используемый для

разработки программы численных расчетов, составлен в словесно-формульном виде.

Рисунок 5 - Зависимость относительного увеличения расхода основной жидкости от относительного расхода маловязкой жидкости в пограничном слое при К=0,025, //=0,001, г=0,05, Др/1=0,1; 1-вязкая жидкость (п=1); 2-псевдопластичная жидкость (п=0,5); 3-дилатантная жидкость (п=1,5)

3. Рассмотрено кольцевое течение двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе радиусом Я, когда в ядре потока движется основная жидкость с

произвольной реологической кривой течения Г = т(у) (рисунок 6), а в пристенном слое маловязкая ньютоновская жидкость.

Известно решение задачи, когда жидкость с произвольной реологической кривой течения движется в трубопроводе одна под действием заданного

градиента давления Ар / /, т.е. занимает все сечение трубопровода радиуса Я.

Используя известный алгоритм расчета зависимости расхода от давления, дополним его с учетом кольцевого течения маловязкой жидкости в пристенном слое (рисунок 7).

По заданному градиенту давления Ар/1 и радиусу трубопровода Я определяем касательное напряжение на стенке трубопровода, которое, как и вся эпюра касательных напряжений, не зависит от реологических свойств перекачиваемых жидкостей (одной или нескольких) (рисунок 6 и 7)

О 0,25 0,5 г (1), С"1

Рисунок 6 - Реологическая кривая течения перекачиваемой жидкости

Рисунок 7 - Кольцевое течение двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе: а) эпюра касательных напряжений; б) профиль скоростей

Если маловязкая жидкость одна течет во всем сечении трубопровода

7Г( Ар

81Т

15 Л п4

м2

Расход жидкости в пристенном слое (Яг < Я„) определяется формулой: Скорость на границе раздела фаз:

V -1Ар

г 4 I

М2

2Л

а касательное напряжение

гг = 0,5

/

V 1 /

Формула для определения расхода основной высоковязкой жидкости, которая течет в ядре потока в границах от оси, г - 0 до г - Яг, после математических преобразований и интегрирования по частям выглядит следующим образом:

Уг

е, =-л ]Г2<1Ух+ЖУХ

,2

Знак «минус» учитывает, что при изменении г от 0 до Яг скорость уменьшается и (IV 1 - отрицательно. Так как

г

2т Ар/1'

с/г =

2йт

{Ар/1)

, то

получаем формулу для расчета расхода основной жидкости 8 я- Тг

(Ар/¡У ]

Если слой маловязкой жидкости отсутствует, то расход основной жидкости, занимающей все сечение трубопровода при заданном градиенте давления и реологической кривой

б =

8л-

^т2ус1г

(Ар//)3 г

где определяется по формуле (21). Меняя величину радиуса Яг, получаем

для каждого его значения величины ' ^г' ' 0-\ ■

Для решения этой математической модели был составлен алгоритм расчета в словесно-формульном виде, использованный при разработке программы численных расчетов 1\уо.£эг.

В третьей главе была проведена оптимизация процесса двухслойного течения двух несмешивающихся жидкостей, в результате чего аналитически определен расход маловязкой жидкости, текущей в пограничном слое, обеспечивающий максимальный расход основной неньютоновской жидкости, текущей в трубопроводе радиуса Я при градиенте давления АрП . Подставляя значение Я¡, полученное из (17)

Л,2

1

^ 2

в (18) получаем:

я Ар

4//Т.

ш

я-

Ар I

Яг

ад

ж

I

+

ж-

/ )

2я[-1АР \1К I

3+1/«

1 /н

з+1

п

л —

Из необходимого условия экстремума функции <2=()(<21):

]_Ар

ут

я2

■ I 8// ои2

/

1 Ар\

Я2-

п\

8/' вГ

у2К I )

В общем виде нельзя найти аналитическое решение функции 0, = да//, Ар//,АГ, п). Однако для п=1, когда основная жидкость

ньютоновская и К представляет собой ее динамическую вязкость, последнее выражение преобразуется к виду

е.=

гк м

8//

г(ДрЧ)

а граница раздела слоев

Д.

К

— 1

2 К И

-Я

В пределе, когда вязкость основной жидкости во много раз превышает

вязкость пограничной жидкости, т.е. К!/л-*оо, т)' > ~ 0,71 _

К 1

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям с целью проверки полученных теоретическим путем результатов расчета технологических параметров кольцевого двухслойного течения жидкостей.

Экспериментальная установка изготовлена в двух вариантах. Первый вариант предусматривает создание пристенного кольцевого газового слоя, а второй вариант - пристенного кольцевого жидкого слоя.

В качестве объектов исследования были выбраны минеральное моторное масло для бензиновых двигателей и мазут топочный.

Результаты экспериментальных исследований влияния объемных расходов газа (воздух) С)г и жидкости (вода) ()„, используемых в качестве пограничного слоя, на объемный расход основной жидкости (моторное масло и мазут) С|ж представлены в графической форме на рисунках 8 и 9.

Установлено, что создание пристенных кольцевых газового (воздух) и жидкого (вода) слоев при течении основной жидкости (моторное масло и мазут) в трубе способствует уменьшению гидравлического сопротивления трубы и увеличению расхода основной жидкости, причем зависимость расхода основной жидкости 0А. от расходов газа (воздуха) О, и воды (,)„ носит экстремальный характер.

С увеличением расходов газа (воздуха) (}г и воды (Зв, образующих пристенные кольцевые газовый и жидкий слои, расход основной жидкости (моторного масла и мазута) увеличивается до определенного предела, после которого при значительных расходах воздуха и воды происходит его уменьшение, вследствие перемешивания и вытеснения основной жидкости возросшими потоками газа и воды и создания тем самым сопротивления движению основной жидкости.

<Зж-105 м3/с

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

ОД

0,1

- _Л ^_ расчетные

0 значения экспериментальные данные

I ; \

V х

\ V

ч

А < ?—■

у

N.

___

—г

од

0,4

0,6

0,8

1.2

Ог-ю'м'/с

1 - моторное масло: г = 28 "С, ц = 0,224 Па-с, р = 863 кг/м3;

2 - мазут:

г = 28 °С, ц = 1,376 Пах, р = 932 кг/м3. Воздух: I = 28 °С,

ц= 0,018 -10"3 Па-с, р= 1,184 кг/м3

Рисунок 8 - Зависимость расхода основной жидкости С>ж от расхода газа (2,

Влияние жидкого пристенного кольцевого слоя на повышение расхода основной жидкости значительно существенней, чем газового, что объясняется возможным частичным разрушением кольцевого газового слоя за счет перемешивания газа с основной жидкостью.

Экспериментальная проверка показала, что расхождение между расчетными и экспериментальными значениями расходов основной жидкости в зависимости от расхода газа не превышает 26 %, а в зависимости от расхода

воды не превышает 20%, что объясняется возможным частичным разрушением кольцевого слоя при двухслойном кольцевом течении в экспериментальной установке. О,-] О5, м3/с

и

—■

г- Ч

«V, / о 1-.С

/1 / 'ч N5

/

/

/ / расчетные значения экспериментальные данные

/ /'

/

А

/

/ ^ 2 —

I /

/ Э.

г / ,-ъ ч 2 \

/

г

1 - моторное масло:

1 = 28°С, ц = 0,224 Па-с, р = 863 кг/м3;

2 - мазут: I = 28 °С, ц= 1,376 Па-с, р = 932 кг/м3.

Вода: г = 28 "С, ц = 0,836-10"3 Па-с,

О ОД 0,4 0,6 0,8 1,0 1Д М „ _ ПП£ , / 3

д,-105,м3/с р-996 кг/м. Рисунок 9 - Зависимость расхода основной жидкости (,)ж от расхода воды

В пятой главе рассматриваются устройства и способы снижения гидравлического сопротивления при течении вязких жидкостей в трубопроводах, разработанные с использованием полученных моделей двухслойного кольцевого течения.

1, Способ создания метанового газового слоя при транспортировке вязкой

нефти

При безвихревом движении обеих жидкостей (газов) для устойчивости границы /• = /?/ их критерии Рейнольдса должны быть меньше числа Ле"=2300. Расход нефти в таком случае составляет:

в--

тЮ

V..

а градиент давления

Р 128 Ор

Д — = /

я- О

Если в нефти предварительно на входе в трубопровод растворять метан, то после нагревания будет образовываться метановый кольцевой пограничный слой, а его средняя скорость определяется по формуле

Щ

Уел =

ж (Л1

-А2)

Используя полученную ранее модель кольцевого течения ньютововской вязкой жидкости и программу численного расчета 1гуЬа/ог, с учетом условий растворимости метана в нефти, была разработана программа численного расчета Т\¥0.й>г, позволившая определить технологические параметры перекачивания нефти с газовым пограничным слоем (параметры воды приведены для сравнительных расчетов). Расчеты выполнены для трубопровода диаметром 0,1 м и длиной 10000 м.

Др,

кг/см

10

-------

Е,

кВт-'

50

100

150

200

250

Рисунок 10 - Зависимость гидравлического сопротивления (1) и удельного расхода энергии (2) на перекачивание 1 т нефти от толщины кольцевого пограничного слоя метана (для сравнения первая зависимость показана линией 1а для водяного пограничного слоя)

2. Способ перемещения высоковязких нефтей и нефтепродуктов с пристенным слоем воды Данный способ позволяет создать устойчивый коаксиальный концентрический слой воды у внутренней поверхности трубы за участками, где происходит изменение скоростей потоков по величине или направлению.

Результат достигается тем, что в способе перемещения вязких нефтей и нефтепродуктов формирование коаксиального концентрического слоя воды у внутренней поверхности трубы происходит путем добавления в нефть воды и придания потокам нефти и воды вращательного движения, при этом вращательное движение осуществляют лопастными мешалками, установленными за местными сопротивлениями.

Количественные и качественные параметры двухслойного кольцевого течения определялись с помощью программы :гуЬа.1ог для расчета на ЭВМ, н дальнейшем расчетные величины были проверены экспериментально.

Полученные математические модели и комплексы программ для расчетов на ЭВМ позволили провести сравнительный анализ энергетических характеристик существующих и новых способов снижения гидравлического сопротивления при перекачке иысоковязких жидкостей в кольце мало вязкой жидкости. Результаты подученных расчетов представлены на рисунке 11 в виде диаграмм изменения гидравлического сопротивления и энергозатрат при транспортировании I тонны нефти с маловяжим пограничным слоем.

Изменение гидравлического

сопротивления Н/м2

Изменение энергозатрат кВт-ч/т

6-

5

4-

3

2

10-

■ промышленная перекачка нефти

Э система и еф-гь-аода\лопастные мешалки)

0 система нефть-вода (спиральное течение) 0 система нефть-метам

Рисунок ! ! Диаграммы изменения гидравлического сопротивления и энергозатрат при транспортировке 1 тонны нефти с маловязким пограничным слоем

Полученные расчетные и экспериментальные данные, позволяют сделать вывод о преимуществах транспортирования высоковязких нефтей в кольце маловязкой жидкости (воды), т.к. применение в качестве пристенной жидкости воды позволяет не только снизить гидравлическое сопротивление в 3-5 раз, но и значительно снизить энергозатраты, в том числе необходимые для создания и поддержания кольцевого пристенного слоя.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны физические и математические модели двухслойного течения жидкостей в трубе с маловязким пристенным слоем, когда основная вязкая жидкость: ньютоновская, степенная и жидкость с произвольной реологической кривой.

2. На основе математических моделей получены уравнения для расчета технологических параметров, составлены программы численных расчетов расходов и средних скоростей основной и вспомогательной жидкости, а также характеристик, позволяющих судить о характере течения в трубе.

3. Проведена оптимизация процесса двухслойного кольцевого течения вязкой степенной жидкости с маловязким пристенным слоем в трубе.

4. Разработана методика расчета кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе, в которую входит: алгоритм, программа численного расчета и идентификаторы для расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат. |

5. Разработана экспериментальная установка для исследования течения с кольцевым пограничным слоем из газа и жидкости. Экспериментальные данные, полученные на лабораторной установке, подтвердили /верность разработанных математических моделей и программ численных-расчетов. Расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями составляет от 7 до 26%. ->

6. На основе математических моделей двухслойного кольцевого течения с применением программного обеспечения были разработаны новые устройства и способы снижения гидравлического сопротивления течению жидкости в трубопроводах. Получено 5 патентов РФ на изобретения и подана заявка на способ транспорта вязких жидкостей по трубопроводу.

Условные обозначения V - скорость; г - касательные напряжения в жидкости; тщ - касательные напряжения вращательного движения; гг ,- касательные напряжения

поступательного движения; у - градиент скорости реологической кривой; у. -динамическая вязкость; р - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения; со - угловая скорость; / - длина трубы; Ар/1 - градиент давления; 5 -толщина пристенного слоя; Q - расход жидкости; Re - критерий Рейнольдса; R(R.J - внутренний радиус трубы; Rt(Rr) - радиус границы раздела фаз; г -текущий радиус; К - коэффициент консистентности; п - индекс течения; t -температура.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ильина, Л.А. Течение в трубе неньютоновской жидкости с маловязким пограничным слоем [Текст]/ А.Б.Голованчиков, А.В.Ильин, Л.А.Ильина // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. Сер. Концеп. проектир. в образ., техн. и технол.. Вып.1. - 2004. - № 5. С. 19-21.

2. Ильина, Л.А. Транспортировка нефти и нефтепродуктов с газовым пограничным слоем [Текст] / А.Б.Голованчиков, Л.А.Ильина и др. // Технологии нефти и газа. - 2006. - № 4. С.9-12.

3. Ильина, Л.А. Гидравлическое сопротивление трубопроводов при течении неныотоновской жидкости с маловязким пограничным слоем [Текст]/ А.Б.Голованчиков, А.В.Ильин, Л.А.Ильина // Проблемы теории и практики современного сервиса: матер. I межвуз. науч.-прак. конф./ ГОУ ВПО «МГУС». - Волгоград, 2005. - С. 209-213.

4. Ильина, Л.А. Влияние пристенного маловязкого слоя на гидравлическое сопротивление трубопроводов при перекачивании нефти и нефтепродуктов [Текст]/ Л.А.Ильина, А.В.Ильин // Теория, практика и перспективы развития современного сервиса: матер, межвуз. науч.-практ. конф./ ГОУ ВПО «МГУС». - Волгоград, 2006. - С. 353-356.

5. Ильина, Л.А. Оптимизация процесса двухслойного течения двух несмешивающихся жидкостей в трубах [Текст]/ Л.А.Ильина, А.Б. Голованчиков и др. //XVII Межд.науч.конф. Математические методы в технике и технологиях: сб.науч.тр. Т.З/ Изд-во КГТУ. - Кострома, 2004. - С. 198-199.

6. Пат. 2241868 Российская Федерация, МПК7 F 15 D 1/06, F 17 D 1/20. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе [Текст] /

Голованчиков А.Б., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003110552/06; заявл. 14.04.03; опубл. 10.12.04, Бюл. № 34.

7. Пат. 2232383 Российская Федерация, МПК7 G 01 N 27/06, 15/00. Способ определения структуры потока жидкости в аппарате при перемешивании [Текст] / Голованчиков А.Б., Дулькина H.A., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003108190/28; заявл. 24.03.03; опубл. 10.07.04, Бюл. № 19.

8. Пат. 2250870 Российская Федерация, МПК7 В 65 G 53/52. Транспортный обогреваемый трубопровод [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина J1.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003123998/11; заявл. 30.07.03; опубл. 27.04.05, Бюл. № 12.

9. Пат. 2262035 Российская Федерация, МПК7 F 17 D 1/14, F 15 D 1/02. Способ перемещения вязких нефтей и нефтепродуктов [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. -2004109505/06; заявл. 29.03.04; опубл. 10.10.05, Бюл. № 28.

10.Пат. 2285198 Российская Федерация, МПК7 F 17 D 1/20, F 15 D 1/06. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина Л.А. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2005107289/06; заявл. 15.03.05; опубл. 10.10.06, Бюл. № 28.

11 .Ильина, JI.A. Моделирование кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе: метод, указания к лаб. работе [Текст] / А.Б.Голованчиков, Н.А.Дулькина, Л.А.Ильина и др. / ВолгГТУ - Волгоград, 2004,- 12с.

Подписано в печать _£^.03.2007. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ £08 . Волгоградский государственный технический университет. 400131 Волгоград, просп. им. В.И.Ленина, 28. РГЖ «Политехник»Волгоградского государственного технического

университета. 400131, Волгоград, ул.Советская, 35.

Введение

Глава 1 Обзор литературы

1.1 Характеристика процесса течения жидкости по трубе

1.1.1 Движение жидкости по трубе постоянного сечения

1.1.2 Течение неньютоновских жидкостей

1.1.3 Гидродинамика двухфазных потоков

1.2. Устройства и способы создания двухслойного кольцевого течения в трубопроводах

1.2.1. Гидротранспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей

1.3 Существующие математические модели двухслойного кольцевого течения в трубе

1.4 Выводы по обзору литературы и постановка задач исследования

Глава 2 Математическое моделирование двухслойного кольцевого течения вязкой жидкости с маловязким пристенным слоем в трубе

2.1 Математическая модель двухслойного кольцевого течения вязкой ньютоновской жидкости с маловязким пристенным слоем в трубе

2.1.1 Расчет удельных затрат энергии на транспортировку вязкой ньютоновской жидкости с маловязким пристенным слоем

2.1.2 Методика расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат при кольцевом течении двух несмешивающихся жидкостей в трубе

2.2 Математическая модель двухслойного кольцевого течения вязкой степенной жидкости с маловязким пристенным слоем в трубе

2.2.1 Расчет изменения расхода основной высоковязкой степенной жидкости, в зависимости от относительного расхода маловязкой жидкости

2.3 Математическая модель двухслойного кольцевого течения вязкой жидкости с произвольной реологической кривой с маловязким пристенным слоем в трубе

2.3.1 Расчет рациональных режимов течения вязкой жидкости с произвольной реологической кривой с маловязким пристенным слоем

2.4 Выводы к главе

Глава 3 Оптимизация процесса двухслойного кольцевого течения вязкой жидкости с маловязким пристенным слоем

Глава 4 Экспериментальные исследования

4.1 Описание экспериментальной установки

4.2 Объекты исследования и их характеристики

4.3 Методика проведения экспериментальных исследований

4.4 Анализ результатов экспериментальных исследований

Глава 5 Применение полученных моделей двухслойного кольцевого течения при разработке новых устройств и способов снижающих гидравлическое сопротивление трубопроводов

5.1 Способ транспорта нефти с метановым газовым слоем 102 5.1.1 Устройство для создания метанового газового слоя при транспортировке вязкой нефти

5.2 Способ перемещения вязких нефтей и нефтепродуктов с пристенным слоем воды

5.3 Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе

5.4 Сравнительный анализ предложенных способов и устройств снижающих гидравлическое сопротивление трубопроводов

5.3 Выводы к главе

Гидротранспорт жидкостей играет важную роль в химической, пищевой, нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Широкое применение нашел трубопроводный транспорт нефтей и других высоковязких жидкостей. При этом большое значение для увеличения пропускной способности трубопроводов и снижения затрат энергии на транспортирование жидкостей имеет уменьшение гидравлического сопротивления.

Особая важность и актуальность рассмотрения вопросов снижения гидравлического сопротивления и, как следствие, снижения затрат энергии при транспортировке нефти и нефтепродуктов трубопроводным транспортом обусловлена тем, что добыча нефти в России стабильно растет и по различным прогнозам составит к 2010 году 574 млн. тонн против 375,8 млн.тонн в 2002 году [7]. Кроме того, в настоящее время добываются значительные объемы нефтей, обладающих высокой вязкостью при обычных температурах или содержащие большое количество парафина и вследствие этого застывающие при высоких температурах.

Российские трубопроводные системы наиболее активно развивались в 60-80-е годы. 35 % трубопроводов эксплуатируются более 20 лет [2], поэтому необходимо при проектировании и строительстве новых трубопроводов, а также при реконструкции существующих, учитывать способы снижения гидравлического сопротивления трубопроводов, а следовательно, снижения затрат энергии и увеличения пропускной способности трубопроводов.

В нашей стране и за рубежом предложен ряд способов и устройств снижения гидравлического сопротивления трубопроводов, среди которых одним из наиболее эффективных является перекачка высоковязких жидкостей в кольце маловязкой жидкости.

На конференции Канадской нефтяной ассоциации в Калгари в 1988 году компанией «Кэнэдиэн Оксидентал Петролеум» были показаны преимущества гидротранспорта по сравнению с другими способами транспортирования высоковязких нефтей, такими как: использование углеродистых разбавителей, ПАВ или необходимость нагревания всего объема для уменьшения вязкости перекачиваемых сред [22].

В настоящее время процессу течения вязких жидкостей в трубопроводах посвящено достаточно большое количество теоретических и экспериментальных работ.

Все современные теоретические решения по этому вопросу сводятся к построению математических моделей, которые в основе своей опираются на гидродинамическую теорию.

Большой вклад в разработку теоретических основ этих процессов внесли такие зарубежные ученые как: Б. Рабинович, М.Муни и С.Блэк, Д.В.Додж, Эйринг, Дж.Астарита и Дж.Марручи, Г.Шлихтинг, Д.М.Мак-Келви, С.Соу.

В нашей стране исследованием процессов течения вязких жидкостей в трубопроводах, а также разработкой математических моделей и интенсификацией процесса течения вязких жидкостей в разное время занимались Н.Н.Павловский, Р.В.Торнер, В.И.Черникин, Р.А.Алиев,

A.Х.Мирзаджанзаде, С.С.Кутателадзе, Ю.М.Данилов и др.

Особо следует отметить научные труды В.В.Кафарова,

B.П.Мешалкина, И.Н.Дорохова разработавших теоретические основы для расчета оптимальных систем технологических трубопроводов.

Разработкой математических моделей течения и применением математического аппарата для расчета двухфазных систем течения жидкостей в трубах занимались В.И.Черникин, А.Х. Мирзаджанзаде, Н.В.Тябин, А.Б.Голованчиков, В.Г.Пивоваров, и др.

В рассмотренных ранее научных трудах предложенные системы кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей не предлагают решения проблемы неустойчивости границы раздела фаз, перемешивания между собой жидкостей, превращающихся со временем в эмульсию или пену, что приводит к значительному возрастанию гидравлического сопротивления.

Разработка достоверной математической модели течения вязких жидкостей с маловязким кольцевым пристенным слоем является актуальной задачей, представляющей как теоретический, так и практический интерес.

На защиту выносятся результаты:

1. Математическая модель кольцевого поступательно - вращательного течения вязкой ньютоновской жидкости с маловязким пограничным слоем.

2. Математическая модель кольцевого течения вязкой степенной жидкости с маловязким пограничным слоем.

3. Математическая модель кольцевого течения вязкой жидкости с произвольной реологической кривой с маловязким пограничным слоем.

4. Методика инженерного расчета, в составе: алгоритма, программы численных расчетов и идентификаторов для расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат при кольцевом течении двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе.

5. Устройства и способы снижения гидравлического сопротивления при течении вязких жидкостей в трубопроводах, разработанные с использованием полученных моделей двухслойного кольцевого течения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ильина, J1.A. Течение в трубе неньютоновской жидкости с маловязким пограничным слоем [Текст]/ А.Б.Голованчиков, А.В.Ильин, Л.А.Ильина // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. Сер. Концеп. проектир. в образ., техн. и технол. Вып.1. - 2004. - № 5. С. 19-21.

2. Ильина, J1.A. Транспортировка нефти и нефтепродуктов с газовым пограничным слоем [Текст] / А.Б.Голованчиков, Л.А.Ильина и др. // Технологии нефти и газа. - 2006. - № 4. С.9-12.

3. Ильина, Л.А. Гидравлическое сопротивление трубопроводов при течении неньютоновской жидкости с маловязким пограничным слоем [Текст]/ А.Б.Голованчиков, А.В.Ильин, Л.А.Ильина // Проблемы теории и практики современного сервиса: матер. I межвуз. науч.-прак. конф./ ГОУ ВПО «МГУС». - Волгоград, 2005. - С. 209-213.

4. Ильина, Л.А. Влияние пристенного маловязкого слоя на гидравлическое сопротивление трубопроводов при перекачивании нефти и нефтепродуктов [Текст]/ Л.А.Ильина, А.В.Ильин // Теория, практика и перспективы развития современного сервиса: матер, межвуз. науч.-практ. конф./ ГОУ ВПО «МГУС». - Волгоград, 2006. - С. 353-356.

5. Ильина, Л.А. Оптимизация процесса двухслойного течения двух несмешивающихся жидкостей в трубах [Текст]/ Л.А.Ильина, А.Б. Голованчиков и др. //XVII Межд.науч.конф. Математические методы в технике и технологиях: сб.науч.тр. Т.З/ Изд-во КГТУ. - Кострома, 2004. -С. 198-199.

6. Пат. 2241868 Российская Федерация, МПК7 F 15 D 1/06, F 17 D 1/20. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина Л.А. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003110552/06; заявл. 14.04.03; опубл. 10.12.04, Бюл. № 34.

7. Пат. 2232383 Российская Федерация, МПК7 G 01 N 27/06, 15/00. Способ определения структуры потока жидкости в аппарате при перемешивании [Текст] / Голованчиков А.Б., Дулькина Н.А., Ильина Л.А. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003108190/28; заявл. 24.03.03; опубл. 10.07.04, Бюл. № 19.

8. Пат. 2250870 Российская Федерация, МПК7 В 65 G 53/52. Транспортный обогреваемый трубопровод [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2003123998/11; заявл. 30.07.03; опубл. 27.04.05, Бюл. № 12.

9. Пат. 2262035 Российская Федерация, МПК7 F 17 D 1/14, F 15 D 1/02. Способ перемещения вязких нефтей и нефтепродуктов [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2004109505/06; заявл. 29.03.04; опубл. 10.10.05, Бюл. № 28.

10.Пат. 2285198 Российская Федерация, МПК7 F 17 D 1/20, F 15 D 1/06. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе [Текст] / Голованчиков А.Б., Ильина JI.A. и др.; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. - 2005107289/06; заявл. 15.03.05; опубл. 10.10.06, Бюл. №28.

11 .Ильина, JI.A. Моделирование кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе: метод, указания к лаб. работе [Текст] / А.Б.Голованчиков, Н.А.Дулькина, Л.А.Ильина и др. / ВолгГТУ -Волгоград, 2004,- 12с.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны физические и математические модели двухслойного течения жидкостей в трубе с маловязким пристенным слоем, когда основная вязкая жидкость: ньютоновская, степенная и жидкость с произвольной реологической кривой.

2. На основе математических моделей получены уравнения для расчета технологических параметров, составлены программы численных расчетов расходов и средних скоростей основной и вспомогательной жидкости, а также характеристик, позволяющих судить о характере течения в трубе.

3. Проведена оптимизация процесса двухслойного кольцевого течения вязкой степенной жидкости с маловязким пристенным слоем в трубе.

4. Разработана методика расчета кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе, в которую входит: алгоритм, программа численного расчета и идентификаторы для расчета гидравлического сопротивления и энергозатрат.

5. Разработана экспериментальная установка для исследования течения с кольцевым пограничным слоем из газа и жидкости. Экспериментальные данные, полученные на лабораторной установке, подтвердили верность разработанных математических моделей и программ численных расчетов. Расхождение между теоретическими и экспериментальными значениями составляет от 7 до 26%.

6. На основе математических моделей двухслойного кольцевого течения с применением программного обеспечения были разработаны новые устройства и способы снижения гидравлического сопротивления течению жидкости в трубопроводах. Получено 5 патентов РФ на изобретения и подана заявка на способ транспорта вязких жидкостей по трубопроводу.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ V - скорость, м/с л т - касательные напряжения в жидкости, Н/м тГ(р - касательные напряжения вращательного движения, Н/м2 л тГ2 - касательные напряжения поступательного движения, Н/м у - градиент скорости реологической кривой, с"1 л л - динамическая вязкость, Н-с/м (Па-с) v - кинематическая вязкость, м /с р - плотность жидкости, кг/м3 л g - ускорение свободного падения, м /с со - угловая скорость

Я - коэффициент трения

- длина трубы, м

Ар/1 - градиент давления, Па/м

3 - толщина пристенного слоя, м d - внутренний диаметр трубы, м

Артр - потери давления на преодоление сопротивления трения hmp. - потери напора вследствие трения hM,Cm - потери напора вследствие местных сопротивлений

См.с. ~ коэффициент местного сопротивления тр - коэффициент сопротивления трения

Q - расход жидкости, м /с

Re - критерий Рейнольдса, безразм.

А - абсолютная шероховатость трубы, мм

Nn - полезная мощность, Вт л

S - площадь поперечного сечения трубы, м

К - коэффициент консистентности

We - критерий Вебера, безразм. t - температура, °С

М - крутящий момент dDy - диссипация удельной энергии вращательного движения, Дж/м

•з dDz - диссипация удельной энергии поступательного движения, Дж/м Ev - удельная кинетическая энергия вращательного движения, кВт-ч/т (Дж/м)

Ez - удельная кинетическая энергия элементарного кольцевого движения вдоль оси z, кВт-ч/т (Дж/м ) Е - суммарная удельная энергия, Дж/м п - индекс течения

1. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст./ А.Г.Касаткин. М.: Химия, 1971. - 784с.

2. Коршак, А.А. Основы нефтегазового дела Текст./ А.А. Коршак, A.M. Шаммазов. -Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002. 544с.

3. Крылов, Г.В. Эксплуатация и ремонт нефтепроводов и нефтехранилищ Текст./ Г.В.Крылов, А.А.Мороз, Т.В.Сорокина, О.А.Степанов. М.: Образ.-издат. центр «Академия», 2002. - 560с.

4. Мушник, Э. Методы принятия технических решений Текст./ Э.Мушник, П.Мюллер: [Пер. с нем.] М.: Мир, 1990. - 208с.

5. Вентцель, Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология Текст./ Е.С.Вентцель. М.: Наука, 1988. - 208с.

6. Реклейтис, Г. Оптимизация в технике: в 2-х кн. Текст./ Г.Реклейтис, А.Рейвиндран, К.Рэгсдел; [Пер. с англ.] -М.: Мир, 1986.-2 кн.

7. Рекомендации «круглого стола» «Перспективы развития трубопроводного транспорта в Российской Федерации» Текст.: офиц. текст: [утвержден Комитетом по пром. политике 25.03.2003г.] М.: Федеральное Собрание РФ, 2003.- 13с.

8. Тутушкин, А. Трубу КТК расширят вдвое Текст./ Александр Тутушкин // газета «Ведомости» № 172 (972).- 2003. 23 сентября.

9. Коннова, Г.В. Оборудование транспорта и хранения нефти и газа: учеб. пособие для вузов Текст./ Г.В. Коннова. Ростов н/Д.: Феникс, 2006. -128с.

10. Бондарь, А.Г. Планирование эксперимента в химической технологии Текст./ А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха. Киев.: «Вища школа», 1976. - 184с.

11. Алиев, Р.А. Трубопроводный транспорт нефти и газа: учеб. для вузов Текст./ Р.А. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудрое и др. М.:Недра, 1988. -368с.

12. Николаев, А.К. Гидротранспорт в сложных природно-климатических условиях Текст./ А.К.Николаев. СПб.: СПГГИ, 2004. - 111с.

13. Тугунов, П.И. Эксплуатация магистральных трубопроводов Текст./ П.И.Тугунов, М.В.Нечваль, В.Ф.Новоселов, Ш.Н.Ахатов. Уфа-25: Башкир, кн. изд., 2005. - 84 с.

14. Мак-Келви, Д.М. Переработка полимеров Текст./ Д.М. Мак-Келви; [Пер. с англ.] М.: Химия, 1965. - 442с.

15. Астарита, Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей Текст./ Дж.Астарита, Дж.Маручи; [Пер. с англ.] -М.: Мир, 1978. 307с.

16. Бондарь, А.Г. Математическое моделирование в химической технологии Текст./ А.Г.Бондарь Киев: Вища школа, 1973. - 279с.

17. Гельперин, Н.И. Основные процесс и аппараты химической технологии Текст./ Н.И.Гельперин М.: Химия, 1977.-261с.

18. Голованчиков, А.Б. Математическое моделирование изобретений в химической технологии: учеб. пособие Текст./ А.Б.Голованчиков, Н.В.Тябин. Волгоград: Волгоградская правда, 1987. - 1 Юс.

19. Голованчиков, А.Б. Разработка и исследование моделей структуры потоков для высоковязких и неньютоновских жидкостей Текст./ А.Б.Голованчиков // Дис.на соиск. уч.степ. д.т.н. ВПИ. - 1983. - 405с.

20. Бальцер, Д. Химико-технологические системы. Синтез, оптимизация и управление Текст./ Д.Бальцер, В.Ваййс, В.К.Викторов и др.; под. ред. И.П.Мухленова. Д.: Химия, 1986. - 424с.

21. Басниев, К.С. Нефтегазовая гидромеханика Текст./ К.С. Басниев, Н.М. Дмитриев, Г.Д. Розенберг НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005.-544с.

22. Мастобаев, Б.Н. Химические средства и технологии в трубопроводном транспорте нефти Текст./ Б.Н. Мастобаев, A.M. Шаммазов, Э.М. Мовсумзаде. М.: Химия, 2002. - 296с.

23. Кафаров, В.В. Моделирование химических процессов Текст./ В.В.Кафаров -М.: Знание, 1968.-464с.

24. Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии Текст./В.В.Кафаров-М.: Химия, 1985. -448с.

25. Мирзаджанзаде, А.Х. Решение задач нефтепромысловой механики Текст./ А.Х. Мирзаджанзаде, М.А. Гусейнзаде. М.: «Недра», 1971. - 200с.

26. Кафаров В.В. Проектирование и расчет оптимальных систем технологических трубопроводов Текст./ В.В.Кафаров, В.П.Мешалкин. -М.: Химия, 1991.-361с.

27. Мирзаджанзаде, А.Х. Вопросы гидродинамики вязко-пластичных и вязких жидкостей в применении к нефтедобыче Текст./ А.Х. Мирзаджанзаде. -Баку: Азерб. гос. изд-во нефтяной и науч.- техн. литературы, 1959. 409с.

28. Павловский, Н.Н. Собрание сочинений Текст./ Н.Н. Павловский // Т2. Движение грунтовых вод. M.-JI.: Изд-во АН СССР, 1956. - 548с.

29. Черникин, В.И. Сооружение и эксплуатация нефтебаз: учеб. пособие для нефт. вузов Текст./ В.И. Черникин. М.: Гостоптехиздат, 1955. - 522с.

30. Советов, Б.Я. Моделирование систем: учебник для вузов по спец. «Автоматизированные системы управления» Текст./ Б.Я. Советов, С.А. Яковлев.-М.: Высш. шк., 1985.-271с.

31. Кафаров, В.В. Анализ и синтез химико-технологических систем: учебник для вузов Текст./ В.В.Кафаров, В.П.Мешалкин. М.: Химия, 1991. - 432с.

32. Кутателадзе, С.С. Гидродинамика газожидкостных систем Текст./ С.С.Кутателадзе, М.А.Стырикович М.: Энергия, 1976. - 296с.

33. Coy, С. Гидродинамика многофазных систем Текст./ С.Соу; [Пер. с англ.] -М.: Мир, 1971.-533с.

34. Торнер, Р.В. Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов) Текст./ Р.В.Торнер. М.: Химия, 1977. - 464с.

35. Торнер, Р.В. Основные процессы переработки полимеров. Теория и методы расчета Текст./ Р.В.Торнер. М.: Химия, 1972. - 456с.

36. Тябин, Н.В. Методы кибернетики в реологии и химической технологии: учеб. пособие Текст./ Н.В.Тябин, А.Б.Голованчиков. Волгоград: ВПИ, 1983.- 104с.

37. Тябин, Н.В. Реологическая кибернетика Текст./ Н.В.Тябин. Волгоград: Волгоградская правда, 1977. - 112с.

38. Пивоваров, В.Г. Одномерное двухфазное кольцевое течение вязких жидкостей Текст./ В.Г.Пивоваров, Н.В.Тябин, А.Б.Голованчиков// Реология, процессы и аппараты химической технологии. Межвуз. сб. науч. тр. Волгоград: ВПИ, 1978. С.32-35.

39. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии Текст./ К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков. -Л.: Химия, 1976.-552с.

40. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры Текст./ А. А. Лащинский, А.Р.Толчинский. Л.: Машиностроение, 1970.-752с.

41. Балакирев, B.C. Оптимальное управление процессами химической технологии Текст./ B.C. Балакирев, В.М. Володин, A.M. Цирлин. М.: Химия, 1978.-383с.

42. Закгейм, А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов Текст./ А.Ю. Закгейм. М.: Химия, 1982. - 288с.

43. Аврамчук, Е.Ф. Технология системного моделирования Текст./ Е.Ф. Аврамчук, А.А. Вавилов, С.В. Емельянов и др.; Под общ.ред. С.В. Емельянова и др. М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1988. - 520с.

44. Кардашев, Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии Текст./ Г.А. Кардашев. М.: Химия, 1990. - 208с.

45. Задорский, В.М. Интенсификация газожидкостных процессов химической технологии Текст./В.М.Задорский. Киев: Техника, 1979. - 198с.

46. Пат. 2032605 Российская Федерация. Способ трубопроводного транспортирования обезвоженных осадков сточных вод Текст./ Соатов У.А., Феофанов Ю.А., Беляев С.Д.; опубл. 1995.

47. Пат. 2190151 Российская Федерация. Способ извлечения и перемещения высоковязких нефтепродуктов Текст./ Маркотуллио А., Боргарелло Э., Ди Лулло А., Манклосси A. (IT); опубл. 2002.

48. Пат. 2133891 Российская Федерация. Способ снижения гидродинамического трения Текст./ Колосов Б.В.; опубл. 1999.

49. А.с. 1418216 СССР. Установка для транспортирования вязкопластичных материалов Текст./ Соатов У.А., Курганов A.M., Гоухберг М.С., Шилова И.В.; опубл. 1988, Бюл. № 31.

50. А.с. 566978 СССР. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе Текст./ Попов И.К.; опубл. 1977, Бюл. № 28.

51. А.с. 1221119 СССР. Способ транспортирования сыпучих материалов и устройство для его осуществления Текст./ Куприн А.И., Федоренко Г.И., Глиняный Ю.В., Кирпа В.Н., Марянчиков Н.А.; опубл. 1986, Бюл. № 12.

52. А.с. 1009943 СССР. Способ напорного гидротранспорта грузов по трубопроводу Текст./ Чуфаровский А.И., Марченков В.П., Мухин Н.А., Ахременко А.И., Шохнин В.Н.; опубл. 1983, Бюл. № 13.

53. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя Текст./ Г. Шлихтинг; [Пер. с нем.] М.: Наука, 1974. - 742с.

54. Хабахлашева, Е.М. Об особенностях пристенной турбулентности в потоке воды с высокомолекулярными добавками Текст./ Е.М. Хабахлашева, Б.Т. Перепелица // ИФЖ. 1970.- № 6, том XVIII. - с. 1094-1097.

55. Мирзаджанзаде, А.Х. Фрагменты разработки морских нефтегазовых месторождений Текст./ А.Х. Мирзаджанзаде, И.А. Алиев, Х.Б. Юсифзаде и др. Баку: изд-во «Елм», 1997. - 408с.

56. Пилипенко, В.П. Влияние добавок на пристенные турбулентные течения Текст./ В.П. Пилипенко // Итоги науки и техники. Механика жидкости и газа. 1980. -т.15. - с. 156-234.

57. Катцан, Г. Язык ФОРТРАН 77 Текст./ Г.Катцан [Пер. с англ.] М.: Мир, 1982.-208с.

58. Данилов Ю.М. Метод расчета течения в круглом сопле Текст./ Ю.М.Данилов // ИВУЗ. Авиационная Техника. 1972. - № 2. - с.60 - 66.

59. Данилов Ю.М. Численное решение стационарных уравнений гидродинамики в области течения Текст./ Ю.М.Данилов // ИВУЗ. Авиационная Техника. 1980. - № 3. - с.42 - 45.

60. Данилов Ю.М. Неявная разностная схема для решения нелинейных уравнений гидродинамики Текст./ Ю.М.Данилов, Н.В.Никонова // ИВУЗ. Математика. 1997. - № 5. - с.20 - 22.

61. Данилов Ю.М. Неявный метод решения краевых задач для уравнений гидродинамики Текст./ Ю.М.Данилов, Н.В.Никонова // Тр. 1-й Межд. конф. «Модели механики сплошной среды». Казань. 1997. с. 120-125.

62. А.с. № 224378 СССР, кл. В 65 G 51/00. опубл. 1975.

63. А.с. 436962 СССР. Способ уменьшения гидродинамического сопротивления при внутренней и вешней задаче трения Текст./ Эльперин И.Т.; опубл. 1954, Бюл. № 28.

64. Пат. № 1328864 США, кл. В 65 G 53/00. опубл. 1973.

65. Пат. № 1304002 Великобритании, кл. В 65 G 53/00. опубл. 1974.

66. Пат. № 4200413 США, кл. В 65 G 53/30. опубл. 1980.

67. Пат. № 2006996 ФРГ, кл. В 65 G 53/30. опубл. 1979.

68. А.с. № 626541 СССР, кл. В 65 G 51/00. опубл. 1975.

69. Городецкий, И.Я. Вибрационные массообменные аппараты Текст./ И.Я. Городецкий, А.А. Васин, В.М. Оленевский, П.А. Лупанов. М.: Химия, 1980.-192с.

70. Карпачева, С.М. Пульсационная аппаратура в химической технологии Текст./ С.М. Карпачева, Б.Е. Рябчиков. М.: Химия, 1983. 224с.

71. Кардашев, Г.А. Тепломассообменные акустические процессы и аппараты Текст./ Г.А. Кардашев, П.Е. Михайлов. М.: Машиностроение, 1973. 223с.

72. Вибрации в технике: Справочник, т. 4. Вибрационные процессы и машины/ Под. ред. Э.Э.Лавендела. М.: Машиностроение, 1981. 509с.

73. Кузичкин, Н.В. Методы и средства автоматизированного расчета химико-технологических систем: Учеб. пособ. для вузов Текст./ Н.В.Кузичкин, С.Н.Саутин, А.Е.Пунин и др. JL: Химия, 1987. - 152с.

74. Технология переработки природного газа и конденсата: Справочник: в 2 ч. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002 - ч.1. - 137с.

75. Полежаев, В.И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса Текст./ В.И.Полежаев, А.В.Бунэ, Н.А.Верезуб и др.; АН СССР, Ин-т проблем механики. М.: Наука, 1987. - 270с.

76. Fredrickson A.G., Bird R.B., Ind. Eng. Chem., 1958, v.50, № 3, p.347-352.

77. Аммосов, И.И. Справочник по геологии нефти и газа Текст./ И.И.Аммосов, Е.А. Барс, Т.А.Ботнева и др. под ред. Н.А. Еременко. М.: Недра, 1984. 480с.

78. Голованчиков, А.Б. Применение ЭВМ в химической технологии и экологии: учебное пособие Текст. В 2 ч. 4.2. Моделирование гидромеханических процессов/ А.Б.Голованчиков, Б.В.Симонов. -Волгоград: ИПК «Царицын», 1995. 121с.

79. Батунер, JI.M. Математические методы в химической технике Текст./ Л.М.Батунер, М.Е.Позин. Л.: Химия, 1968. - 824с.

80. Кирпичев, М.В. Теория подобия Текст. / М.В.Кирпичев. М.:Изд-во АН СССР, 1953.

81. Зегжда, А.П. Теория подобия и методика расчета гидротехнических моделей Текст./ А.П.Зегжда. Л.-М.:Госстройиздат, 1938.

82. Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию Текст./ Г.С.Борисов [и др.]; под ред. Ю.И.Дытнерского. М.: Химия, 1991. - 496с.

83. Astarita G., Manned G., Palumbo G., Ind. Engng Chem. Fund., 3,333 (1964)

84. Morrison S.R., Harper J.C., Ind. Engng Chem. Fund., 4,176 (1965)

85. Rabinovitsch B. Uber die Viscositat und Elastitat von solen. Js. 1. phys. Chem. A 145, 1, 1929.

86. Рейнер, М. Десять лекций по теоретической реологии Текст./ Гостехиздат, 1947.

87. Рейнер, М. Реология Текст./ «Наука», 1965.

88. Рейнер, М. Деформация в технике Текст./ Гостоптехиздат, 1963.

89. Брайнес, Я.М. Введение в теорию и расчеты химических и нефтехимических реакторов Текст./Я.М. Брайнес. -М.: Химия, 1968.

90. Levenspiel, О. On models for slow of fluids through vessels Текст./ О. Levenspiel // Can.j.Chem.Eng., 1963. V.41.-P. 132-141.

91. A.c. 1232473 СССР. Установка для гидротранспорта грузов Текст./ Шохнин В.Н. [и др.]; опубл. 1986, Бюл. № 19.

92. Гуревич, И.Л. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. ч.1. Текст./ И.Л.Гуревич. - М: Химия, 1972.

93. Черножуков, Н.И. Химия нефти и нефтяных газов Текст./ Н.И. Черножуков, С.Н.Обрядчиков. М.-Л.: Гос. науч.-тех. изд-во нефт. и горн.-топлив. лит., 1946. -382с.

94. Голованчиков А.Б. Моделирование кольцевого течения двух несмешивающихся жидкостей в трубопроводе: метод, указания к лаб. работе Текст. / А.Б.Голованчиков, Н.А.Дулькина, Л.А.Ильина, А.В.Ильин / Волгоград, гос. техн. ун-т. Волгоград, 2004. - 12с.

95. Голованчиков А.Б. Транспортировка нефти и нефтепродуктов с газовым пограничным слоем Текст. / А.Б.Голованчиков, Л.А.Ильина, А.В.Ильин, Н.А.Дулькина, А.Б.Дулькин // Технологии нефти и газа. 2006. - № 4. -С.9-12.

96. Белкин, И.А. Ротационные приборы Текст./ И.А.Белкин, Г.В.Виноградов, А.И.Леонов. М.: Машиностроение, 1968.- 272с.

97. Бакаев, А.А. Математическое моделирование при проектировании магистральных трубопроводов Текст. / А.А. Бакаев, Г.Б. Олеярш, Д.С. Иванина и др. Киев: Наук.думка, 1990. - 162с.

98. W.Ostwald, Kolloid-Z., 36, 99 (1925) and A. de Waele, Oil and Color Chem. Assoc. Journal, 6,23 (1923).

99. Слезкин, H.A. Динамика вязкой несжимаемой жидкости Текст./ Н.А. Слезкин. М.: Гостехиздат, 1955. - 519с.

100. Ю5.Тадмор, 3. Теоретические основы переработки полимеров Текст./ З.Тадмор [Пер. с англ.] М.: Химия, 1984. - 632с.

101. Пивоваров В.Г. Об устойчивости кольцевого течения вязких жидкостей Текст./ В.Г.Пивоваров, М.С. Винарский, А.Б.Голованчиков // Реология, процессы и аппараты химической технологии. Межвуз. сб. науч. тр. -Волгоград: ВПИ, 1979. С.25-31.

102. Казубов, А.И. Гидротранспортировка вязкопластичных нефтей по трубопроводам Текст./ А.И.Казубов, Э.М.Блейхер, В.И.Черникин // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. РНТС, 1965, № 9, С.3-5.

103. Ю8.Казубов, А.И. Гидротранспорт вязкопластичных нефтей по трубопроводам при турбулентном режиме водяного потока Текст./ А.И.Казубов, В.И.Черникин // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. РНТС, 1966, № 6, С.5-7.

104. Корнилов, Г.Г. Движение по трубопроводам высоковязких пластичных жидкостей с пристенным слоем из маловязкой жидкости Текст./ Г.Г.Корнилов, М.Н.Галлямов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. РНТС, 1972, № 6, С.9-11.

105. Glass W. Water addition aid pumping Vircus Oil, Chemicael Engineering Progress, vol. 57, N 3, 1961, p. 116.

106. Charles M.E., Water layer speeds hearry crude Flow, Oil and Gas G., vol. 59, №35, 1961, p.68.

107. Тябин, H.B. Теория аномальной вязкости дисперсных систем Текст./ Н.В.Тябин // ЖТФ, 1955,25,2, С.339-350.

108. Тябин, Н.В. Течение двух слоев высокопластических жидкостей в круглой трубе Текст./ Н.В.Тябин // Коллоидный журнал, 1956, № 18,3, С.379-381.

109. Гельперин, И.И. Справочник по разделению газовых смесей Текст./ И.И.Гельперин, Г.М.Зеликсон, Л.Л.Рапопорт. М.: Гостехиздат хим. литры, 1963.-281с.1. Program tpyba $debug

110. DPL1=2*(K/vi**n)**(1/(1-n))/г1drl=(rc-rl)/4rH=rc4 r=rH-drl1.((R/rl).LT.0.999) GO TO 3

111. Vlr=(DPL/2*K)**(1/n)*(rc**(1+1/n)-r**(1+1/n))/(1+1/n) WRITE(*,*) 'r=',r,' vlr=',Vlr rH=r GO TO 43 vl=vlr dr=rl/8 rH=05 r=rH

112. V=vl+dpl*(rl**2-r**2)/(4*vi) WRITE(*,*)'r=',r,' v=',v rH=r+dr1.((rH/rl).It.1.001) GO TO 5 PAUSE DR=rc/10 rH=0 7 r=rH

113. V0=DPL*(rc**2-r**2)/(4*vi) WRITE(*,*)' r=',r,' v0=',v0 rH=r+drif((rH/rc).It.1.001) GO TO 7

114. Ezd=3.14*dpl**2*rl**4*l/(8*q*vi)