2.2.5. Теплофизические свойства

Перенос энергии от более нагретых участков неподвижной нефти к более холодным определяет теплопроводность нефтей, которая численно выражается через коэффициент теплопроводности λ_н. Этот коэффициент для нефтей находится в интервале 0,1–0,2 Вт/(мК), нередко при расчётах используется среднее значение λ_н=0,13 Вт/(мК).

В диапазоне температур 273–473 К коэффициент λ_н, можно рассчитать по формуле Крего–Смита [12, 13, 18]:

. (2.29)

Теплоёмкость нефти – это количество теплоты, которое необходимо ей сообщить для изменения её температуры на 1 К. Под удельной теплоёмкостью с_р понимают теплоёмкость, отнесённую к единице массы, для большинства нефтей она лежит в пределах 1500–2500 Дж/(кгК), часто при расчётах пользуются средним значением с_р=2100 Дж/(кгК).

Удельная теплоёмкость зависит от температуры и может быть рассчитана по формуле Крего [12, 13, 18]

, (2.30)

Зависимость (2.30) справедлива для температур 273–673 К.

Теплоемкость нефтей является особенно важной характеристикой для тех из них, которые можно транспортировать по трубопроводам только с предварительным подогревом. Повышение температуры снижает вязкость нефти (см. рис. 2.3) и позволяет сделать ее пригодной для перекачки. Количество энергии, которое необходимо затратить для нагревания нефти, зависит от ее теплоемкости. Переход нефтей из жидкого состояния в твердое, как у смеси различных углеводородов, происходит постепенно в некотором интервале температур. Наивысшая температура, при которой нефть теряет свою подвижность, называется температурой застывания. Экспериментально её определяют как наивысшую температура, при которой охлаждаемая в пробирке нефть не изменяет своего уровня при наклоне пробирки на 45° в течение 1 мин [1]. Температура застывания прямо пропорциональна содержанию в нефти парафинов, асфальтосмолистых веществ, а также зависит от предварительной термообработки.

При отсутствии экспериментальных данных о температурах застывания можно воспользоваться расчетной формулой [1]

, (2.31)

где ν₅₀ – коэффициент кинематической вязкости при 50 °С, сСт.

Чем ближе фактическая температура нефти к ее температуре застывания, тем больше энергозатрат требуется на ее перемещение. Для снижения температуры застывания нефтей и уменьшение энергозатрат на их перемещение применяют депрессорные присадки. Знать температуру застывания нефти важно при осуществлении некоторых технологических операций с нефтью, например при остановке перекачки для определения времени безопасной остановки, и при проектировании МН для выбора технологии перекачки, параметров теплоизоляции и т.д.