По насосно-компрессорным трубам нагнетательной скважины c внутренним диаметром d 73 (мм) в нефтяной пласт подается горячая вода в количестве G 730 (м3/сут) при средней температуре t1 95, средняя температура НКТ и t2 89 °С. Определить средний коэффициент

Для решения задачи о определении среднего коэффициента теплоотдачи на участке скважины, нам нужно использовать формулы, связанные с теплообменом и гидродинамик...

1. $d = 73 \, \text{мм} = 0.073 \, \text{м}$
2. $G = 730 \, \text{м}^3/\text{сут}$
3. $t_1 = 95 \, \text{°C}$
4. $t_2 = 89 \, \text{°C}$
5. $H = 690 \, \text{м}$

Переведем количество воды в секунды:

$$G = \frac{730 \, \text{м}^3}{24 \times 3600 \, \text{с}} \approx 0.00845 \, \text{м}^3/\text{с}$$

Сначала найдем площадь поперечного сечения трубы:

$$A = \frac{\pi d^2}{4} = \frac{\pi (0.073)^2}{4} \approx 0.0042 \, \text{м}^2$$

Теперь можем найти скорость потока $v$:

$$v = \frac{G}{A} = \frac{0.00845}{0.0042} \approx 2.01 \, \text{м/с}$$

Для определения числа Рейнольдса $Re$ нам нужно знать вязкость жидкости $\mu$ и плотность $\rho$. Предположим, что у нас есть данные:

• Вязкость $\mu = 0.001 \, \text{Па·с}$
• Плотность $\rho = 1000 \, \text{кг/м}^3$

Теперь можем вычислить $Re$:

$$Re = \frac{\rho v d}{\mu} = \frac{1000 \times 2.01 \times 0.073}{0.001} \approx 146,730$$

Для вычисления коэффициента теплоотдачи $h$ можно использовать формулу для ламинарного или турбулентного потока. В данном случае, так как $Re$ значительно больше 4000, мы используем формулу для турбулентного потока:

$$Nu = 0.023 Re^{0.8} Pr^{0.3}$$

где $Pr$ — число Прандтля, которое можно вычислить как:

$$Pr = \frac{c_p \mu}{k}$$

где $c_p$ — удельная теплоемкость, а $k$ — коэффициент теплопроводности. Предположим, что:

• $c_p = 4200 \, \text{Дж/(кг·К)}$
• $k = 0.6 \, \text{Вт/(м·К)}$

Теперь можем вычислить $Pr$:

$$Pr = \frac{4200 \times 0.001}{0.6} \approx 7$$

Теперь подставим значения в формулу для $Nu$:

$$Nu = 0.023 \times (146730)^{0.8} \times (7)^{0.3}$$

Теперь подставим значения и посчитаем $Nu$:

$$Nu \approx 0.023 \times 100,000 \times 1.9 \approx 4370$$

Теперь можем найти коэффициент теплоотдачи $h$:

$$h = \frac{Nu \cdot k}{d} = \frac{4370 \cdot 0.6}{0.073} \approx 35800 \, \text{Вт/(м}^2\cdot\text{К)}$$

Средний коэффициент теплоотдачи на участке скважины на глубине 690 м составляет примерно $h \approx 35800 \, \text{Вт/(м}^2\cdot\text{К)}$.