Контрольная работа по «Истории нефтегазовой отрасли России»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «История нефтегазовой отрасли России»

Студента группы НДб(до)зс-13-10

Кузнецова Александра Викторовича

Вариант №20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.1.1

Молярная масса газа равна M. Определить его плотность при t °С и абсолютном давлении p.

 

№ варианта	M	t, °С	p, Па
20	19	210	9,01 · 104

 

Решение

Плотность газа при 0 °С и 1 атм может быть определена по его молярной массе М

ρ = = = 0,848 кг/м3,

где 22,41 м3 – объем одного моля любого газа при 0 °С и 1 атм.

Пересчет плотности с одних параметров состояния на другие можно произвести по формуле

ρ2 = ρ1 ,

где p1 и p2 – абсолютные давления газа; T1 и T2 – абсолютные температуры газа; z1 и z2 – коэффициенты сжимаемости газа, для идеального газа принимаем, z = 1.

ρ2 = 0,848 · = 0,426 кг/м3.

Ответ: ρ2 = 0,426 кг/м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.1.2

Определить абсолютную плотность газовой смеси при следующем объемном составе: А % метана, В % этана и С % пропана при стандартных условиях и относительную плотность смеси по воздуху.

Молярные массы:   Плотности при 20 °С и 1 атм

метан   16,043    0,717

этан    30,07     1,344

пропан  44,097    1,967

воздух  28,96     1,206

 

№ варианта	А	В	С
20	89	5	6

 

Решение

Плотность газовой смеси определяется по правилу смешения

ρсм = a1ρ1 + a2ρ2 + a3ρ3 + … + anρn,

где a1, a2, a3, an – объемные концентрации компонентов смеси;

ρ1, ρ2, ρ3, ρn – плотности компонентов смеси.

ρсм = 0,89 · 0,717 + 0,05 · 1,344 + 0,06 · 1,967 = 0,823 кг/м3.

Относительная плотность газа

Δ = = = 0,68

где ρв = 1,206 кг/м3 – плотность воздуха.

Плотность газовой смеси можно определить и по молярной массе

Δ = = = =

     = = 0,68.

Ответ: Δ = 0,68.

 

Задача 3.1.3

Газ относительной плотностью 0,75 при температуре t °С и давлении p МПа занимает объем V м3. Определить его объем для стандартных условий и при 20 °С и атмосферном давлении. Коэффициент сжимаемости принять равным 0,95.

 

№ варианта	V, м3	t, °С	p, МПа
20	290	50	1,0

 

Решение

Абсолютное давление газа

p = 1,0 · 106 + 101325 = 1,101325 · 106 Па.

Абсолютная температура газа

T = 273,15 + 50 = 323,15 К.

Приведение объема газа к нужным параметрам выполняется по следующей зависимости

V2 = V1 .

Тогда объем для стандартных условий (T2 = 273,15 (0 °С) и p2 = 1 атм = 101325 Па)

V0 = V1 = 290 · = 2804,6 м3.

Объем при 20 °С (T2 = 273,15 + 20 = 293,15 К) и атмосферном давлении

V20 = V1 = 290 · = 3009,94 м3.

Ответ: V0 = 2804,6 м3; V20 = 3009,94 м3.

 

 

 

 

Задача 3.1.4

62 кг жидкого газа имеет массовый состав: А % пропана, В % бутана, С % пентана. Определить объем газа после его испарения при 0° и атмосферном давлении.

Молярные массы:

пропан 44,097

бутан  58,124

пентан 72,151

 

№ варианта	А	В	С
20	89	5	6

 

Решение.

Если известен массовый состав газовой смеси в процентах, то его средняя молярная масса может быть определена по формуле

Mср = ,

где M1, M2, M3 – молярные массы компонентов смеси;

q1, q2, q3 – массовый состав компонентов в процентах.

Mср = = 45,7.

Объем газа после испарения

V = = = = 30,40 м3,

где 22,41 – объем одного киломоля лютого газа при 0° и атмосферном давлении, м3.

Ответ: V = 30,40 м3.

 

 

 

Задача 3.1.5

В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром d = 4 м хранится m = 91 тонн нефти, плотность которой при 0 °С составляет ρ0 = 875 кг/м3. Определить колебание уровня в резервуаре при колебании температуры нефти от 0 °С до t = 35 °С. Расширение резервуара не учитывать. Коэффициент теплового расширения принять равным βТ = 0,00072 1/град.

 

Решение

Объем нефти в резервуаре

W1 =

= = 104 м3.

Увеличение объема нефти при повышении температуры на Δt = t2 – t1:

ΔW = W1 · βТ · Δt  = 104 · 0,00072 · (35 – 0) = 2,62 м3

Колебание уровня нефти в резервуаре

Δh =

= = 0,209 м = 209 мм.

Ответ: Δh = 209 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.1.6

Винтовой пресс Рухгольца (рис. 1) для тарировки пружинных манометров работает на масле с коэффициентом сжимаемости βp = 0,638 · 10-9 Па-1. Определить, на сколько оборотов надо повернуть маховик винта, чтобы поднять давление на p = 10,8 · 104 Па, если начальный объем рабочей камеры пресса V = 0,628 · 10-3 м3, диаметр плунжера d = 0,020 м, шаг винта h = 2 мм. Стенки рабочей камеры считать недеформируемыми.

Рис. 1

Решение

Давление в рабочей камере пресса повышается вследствие уменьшения объема масла при поступательном движении плунжера.

Изменение объема масла ΔV при повышении давления в камере на величину Δp можно найти из выражения для коэффициента объемного сжатия βp

βp = ;

ΔV = βpVΔp = 0,638 · 10-9 · 0,628 · 10-3 · 10,8 · 104 = 43,271 · 10-9 м3.

Длина l, на которую должен продвинуться плунжер, равна

l = = = = 137,805 · 10-6 м.

где S – площадь поперечного сечения плунжера.

При этом маховик винта необходимо повернуть на

n = = = 0,0689 об = об.

Ответ: n = об.

Задача 3.1.7

В закрытом резервуаре с нефтью плотностью ρ = 840 кг/м3 вакуумметр, установленный на его крыше, показывает рв = 1,19 · 104 Па (рис. 2). Определить показание манометра рм, присоединенного к резервуару на глубине H = 5 м от поверхности.

 

                                                      Рис. 2

Решение

Определим давление на свободной поверхности жидкости в закрытом резервуаре. Так как вакуумметр показывает вакуумметрическое давление, то на поверхности жидкости в резервуаре давление тоже будет вакуумметрическое

р0 = рв.

Запишем уравнение давления на глубине H от поверхности нефти в резервуаре (в месте установки манометра)

рм = – р0 + ρgH.

Тогда показание манометра составит

рм = – р0 + ρgH = – 1,19 · 104 + 840 · 9,81 · 5 = 29302 Па = 29,30 кПа.

Ответ: рм = 29,30 кПа.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.1.8

Найти избыточное давление в сосуде А с водой по показаниям многоступенчатого двух жидкостного манометра (рис. 3). Высоты столбиков ртути равны соответственно h1 = 77 см, h2 = 43 см, h3 = 62 см, h4 = 38 см, h5 = 100 см. Плотность воды равна ρ = 1000 кг/м3. Плотность ртути ρрт = 13600 кг/м3.

 

Рис. 3

Решение

Так как жидкость находится в равновесии, то давления в точке 1 и в точке 2 равны как давления в точках одного и того же объема однородной покоящейся жидкости, расположенных на одной горизонтали, т. е. p1 = p2. На том же основании p3 = p4, p5 = p6. В то же время избыточное давление

p1 = ρртg(h1 – h2);

p3 = p2 – ρg(h3 – h2);

p5 = p4 + ρртg(h3 – h4);

pА = p6 – ρg(h5 – h4).

Исключив из этих соотношений промежуточные давления p2, p4, p6, получим

pА = ρртg[(h1 – h2) + (h3 – h4)] – ρg[(h3 – h2) + (h5 – h4)] =

= 13600 · 9,81 · [(0,77 – 0,43) + (0,62 – 0,38)] –

 – 1000 · 9,81 · [(0,62 – 0,43) + (1,0 – 0,38)] = 69435,18 Па = 69,43 кПа.

Ответ: pА = 69,43 кПа.

Задача 3.1.9

Определить давление на забое закрытой газовой скважины (рис. 4), если глубина скважины H = 215 м, манометрическое давление на устье pм = 10,7 Па, плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре в скважине (считаемой неизменной по высоте) ρ = 0,68 кг/м3, атмосферное давление pа = 98 кПа.

 

Рис. 4

Решение

Для определения давления на забое газовой скважины воспользуемся барометрической формулой

p = p0 .

В нашей задаче p0 – абсолютное давление газа на устье скважины

p0 = pа + pм = 98000 + 10,2 = 98010,7 Па;

ρ0 – плотность при давлении p0;

z0 – z = H = 215 м.

Из уравнения состояния газа следует

= = = 6,939 · 10-6 с2/м2,

а показатель степени

= 6,939 · 10-6 · 9,81 · 215 = 0,0146.

Тогда

p = 98010,7 · e0,0146 = 99441 Па.

Ответ: p = 99441 Па.