Файл: Курсовая работа по дисциплине Теплотехника Студент гр. Гр2011 М. Н. Осокин.docx
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 26
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
и – коэффициенты теплопроводности материала i-го слоя и слоя горной породы (исходные данные), ;
и – средние логарифмические значения диаметров i-го слоя и разогретого слоя породы (расчетные данные), м:
а) определяем среднее логарифмическое значение диаметра трубы НКТ:
;
б) определим среднее логарифмическое значение диаметра изоляции
;
в) определим среднее логарифмическое значение диаметра кольцевого пространства
г) определим среднее логарифмическое значение диаметра обсадной колонны
д) определим среднее логарифмическое значение диаметра цементного камня:
е) определим среднее логарифмическое значение диаметра породы:
Коэффициент теплоотдачи рассчитывается с помощью критериальных зависимостей для случая вынужденной конвекции. Определяющая температура теплоносителя – средняя температура пара (исходные данные). Физические параметры пара выбираются по таблице А.3 приложения.
Свойства водяного пара в состоянии насыщения при средней температуре пара при (таблица А.3 приложения):
– изобарная теплоёмкость пара
– коэффициент теплопроводности пара
– кинематическая вязкость водяного пара
– критерий Прандтля
Найдем число Рейнольдса
– режим турбулентный,
где – скорость пара по стволу скважины (исходные данные), ;
– внутренний диаметр трубы НКТ (исходные данные), ;
– кинематическая вязкость водяного пара, .
При этом температура стенки трубы будет равна
,
где – средняя температура пара (исходные данные), ;
– избыточная температура между температурой стенки трубы НКТ и средней температурой пара, .
Число Прандтля при по таблице А.3 приложения составит
Определим число Нуссельта
Коэффициент теплоотдачи составит
Определим коэффициент теплопередачи
Для построения графика изменения температуры теплоносителя на участке нагнетательной скважины 200-600 метров выбираем сечение и определяем для каждого температуру невозмущённой породы и температуру
t пара:
Определим температуру пара в различных сечениях скважины по формуле:
а) рассчитаем температуру пара для первого сечения, х1 = 200м
+
б) рассчитаем температуру пара для второго сечения, х2 = 300м
+
в) рассчитаем температуру пара для третьего сечения, х3 = 400м
+
г) рассчитаем температуру пара для четвертого сечения, х4 = 500м
+ ;
д) рассчитаем температуру пара для пятого сечения, х5 = 600м
+
Сведём полученные данные в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
где – осевая координата сечения скважин;
– температура невозмущенной породы для каждого сечения;
– температура пара в сечении.
По полученным расчётным данным построим график изменения температуры пара на участке нагнетательной скважины (200-600) м (рисунок 3.3)
Рисунок 3.3 – График изменения температуры пара на участке нагнетательной скважины (200-600) м
3.4 Изменение температурного поля в радиальном направлении
Рассмотрим сечение скважины с координатой
Суммарное термическое сопротивление в конце зоны теплового влияния определяется по формуле
Полное термическое сопротивление, определяемое всей зоной теплового влияния
Определяем термические сопротивления и температуры на границах рассматриваемых слоёв:
а) определим термическое сопротивление в конце зоны влияния
+
б) определим термическое сопротивление между слоями цементного камня и горной породы
+
144,465 ;
в) определим суммарное термическое сопротивление между слоями обсадной колонны и цементного камня
+
г) определим суммарное термическое сопротивление между слоями среды кольцевого пространства и обсадной колонны
+
;
д) определим суммарное термическое сопротивление между слоями изоляции и средой кольцевого пространства
и – средние логарифмические значения диаметров i-го слоя и разогретого слоя породы (расчетные данные), м:
а) определяем среднее логарифмическое значение диаметра трубы НКТ:
;
б) определим среднее логарифмическое значение диаметра изоляции
;
в) определим среднее логарифмическое значение диаметра кольцевого пространства
г) определим среднее логарифмическое значение диаметра обсадной колонны
д) определим среднее логарифмическое значение диаметра цементного камня:
е) определим среднее логарифмическое значение диаметра породы:
Коэффициент теплоотдачи рассчитывается с помощью критериальных зависимостей для случая вынужденной конвекции. Определяющая температура теплоносителя – средняя температура пара (исходные данные). Физические параметры пара выбираются по таблице А.3 приложения.
Свойства водяного пара в состоянии насыщения при средней температуре пара при (таблица А.3 приложения):
– изобарная теплоёмкость пара
– коэффициент теплопроводности пара
– кинематическая вязкость водяного пара
– критерий Прандтля
Найдем число Рейнольдса
– режим турбулентный,
где – скорость пара по стволу скважины (исходные данные), ;
– внутренний диаметр трубы НКТ (исходные данные), ;
– кинематическая вязкость водяного пара, .
При этом температура стенки трубы будет равна
,
где – средняя температура пара (исходные данные), ;
– избыточная температура между температурой стенки трубы НКТ и средней температурой пара, .
Число Прандтля при по таблице А.3 приложения составит
Определим число Нуссельта
Коэффициент теплоотдачи составит
Определим коэффициент теплопередачи
Для построения графика изменения температуры теплоносителя на участке нагнетательной скважины 200-600 метров выбираем сечение и определяем для каждого температуру невозмущённой породы и температуру
t пара:
Определим температуру пара в различных сечениях скважины по формуле:
а) рассчитаем температуру пара для первого сечения, х1 = 200м
+
б) рассчитаем температуру пара для второго сечения, х2 = 300м
+
в) рассчитаем температуру пара для третьего сечения, х3 = 400м
+
г) рассчитаем температуру пара для четвертого сечения, х4 = 500м
+ ;
д) рассчитаем температуру пара для пятого сечения, х5 = 600м
+
Сведём полученные данные в таблицу 3.1.
Таблица 3.1
| 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
| 8,74 | 10,11 | 11,48 | 12,85 | 14,22 |
| 221,73 | 208,98 | 197,07 | 185,97 | 175,61 |
где – осевая координата сечения скважин;
– температура невозмущенной породы для каждого сечения;
– температура пара в сечении.
По полученным расчётным данным построим график изменения температуры пара на участке нагнетательной скважины (200-600) м (рисунок 3.3)
Рисунок 3.3 – График изменения температуры пара на участке нагнетательной скважины (200-600) м
3.4 Изменение температурного поля в радиальном направлении
Рассмотрим сечение скважины с координатой
Суммарное термическое сопротивление в конце зоны теплового влияния определяется по формуле
Полное термическое сопротивление, определяемое всей зоной теплового влияния
Определяем термические сопротивления и температуры на границах рассматриваемых слоёв:
а) определим термическое сопротивление в конце зоны влияния
+
б) определим термическое сопротивление между слоями цементного камня и горной породы
+
144,465 ;
в) определим суммарное термическое сопротивление между слоями обсадной колонны и цементного камня
+
г) определим суммарное термическое сопротивление между слоями среды кольцевого пространства и обсадной колонны
+
;
д) определим суммарное термическое сопротивление между слоями изоляции и средой кольцевого пространства