№82-21
Технологічні та енергетичні переваги індукційного нагріву в системах транспортування нафти трубопроводами
В.О. Расцвєтаєв1, https://orcid.org/0000-0003-3120-4623
Д.О. Васильченко1https://orcid.org/0009-0005-1304-1826
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 82:246-257
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/82.246
АНОТАЦІЯ
Мета. Дослідження потенціалу та ефективності застосування індукційного нагріву в сучасних трубопровідних системах транспортування нафти з метою визначення шляхів підвищення технічної ефективності, експлуатаційної надійності та екологічної сталості інфраструктури шляхом упровадження інноваційних енергозберігаючих технологій.
Методика. Застосовано чисельні методи з урахуванням нелінійної температурної залежності в’язкості нафти та процесів утворення й накопичення парафінових відкладень. Основне завдання моделювання – забезпечити оптимальний режим нагріву з мінімальним енергоспоживанням. Аналіз прикладу підтвердив, що температура нафти Tf(z) зростає вздовж трубопроводу від 20 °C до 80-100 °C, залежно від теплового навантаження, якості ізоляції та довжини ділянки.
Результати. Отримані результати засвідчують ефективність індукційного нагріву для зниження експлуатаційних витрат, покращення гідравлічного режиму, підвищення пропускної здатності та зменшення ризику техногенних аварій. Розрахований перепад тиску (ΔP ≈ 2,62 кПа) відповідає допустимим умовам експлуатації магістральних систем і не створює критичного навантаження на насосне обладнання. При цьому температура Tf(z) стабільно перевищує критичне значення кристалізації парафіну (Tс = 30 °C), що свідчить про ефективність впровадженого режиму підігріву за теплового потоку q = 1000 Вт/м2.
Наукова новизна. У дослідженні запропоновано вдосконалений підхід до математичного моделювання індукційного нагріву, який враховує складні взаємозв’язки між тепловими потоками, гідродинамічними характеристиками та змінами фізико-хімічних властивостей нафти. Особливу увагу приділено встановленню залежності впливу температури на в’язкість та інтенсивність парафіноутворення. Акцентовано на інноваційному характері технології як високотехнологічного та енергоефективного рішення для модернізації нафтотранспортної інфраструктури.
Практична значимість. Запропонована технологія, що сприяє оновленню енергетичної інфраструктури та розвитку цифрових рішень в управлінні нафтотранспортними системами. Збереження температури Tf(z) ≥ Tс у всіх розглянутих сценаріях забезпечує безперервне транспортування парафінонасиченої нафти без утворення відкладень, що знижує енерговитрати та ризики аварій.
Ключові слова: індукційний нагрів, транспортування нафти, трубопроводи, енергоефективність, математичне моделювання, в’язкість, парафінові відкладення, екологічна безпека, модернізація, цифровізація.
Перелік посилань
1. Ramazanov, V. A.(2021). Scientific and methodological support of economic efficiency of diversification of natural gas supplies to Ukraine [Author’s abstract of the candidate of economic sciences dissertation, National University «Poltava Polytechnic Institute named after Yuri Kondratyuk»]. Poltava.
2. Sudakov, A., Koroviaka, Y., Maksymovych, O., Rastsvietaiev, V., Dziubyk, A., Kaliuzhna, T., Voitovych, A., & Yavorska, V. (2023). Fundamentals of oil and gas engineering. Drohobych: Posvit.
3. UkrDUZT. (2023). Materials of the 4th International Scientific and Technical Conference “Intelligent Transport Technologies”, Kharkiv, November 27–28, 2023: Abstracts of reports. Kharkiv: UkrDUZT.
4. Zaporozhets, O. I., Boychenko, S. V., Matveeva, O. L., Shamansky, S. Y., Dmytrukha, T. I., & Madzhd, S. M.(2017). Transport ecology: A textbook (S. V. Boychenko, Ed.). Kyiv: NAU.
5. State Enterprise “DerzhavtotransNDIproekt”.(2022). Prospects for the development of road transport and infrastructure: A collection of abstracts of reports of the All-Ukrainian scientific and practical conference. Kyiv: State Enterprise “DerzhavtotransNDIproekt”.
6. Bogolyubov, V. M., Klymenko, M. O., Melnyk, L. G., & Rakoid, O. O. (2018). Sustainable development strategy: Textbook (V. M. Bogolyubov, Ed.). Kyiv: VC NUBIPU.
7. Varenko, V. M.(2014). Information and analytical activity: Textbook. Kyiv: University "Ukraine".
8. Zatserkovny, V. I., Tishaev, I. V., Virshylo, I. V., & Demidov, V. K.(2016). Geoinformation systems in Earth sciences: Monograph. Nizhyn: NDU named after M. Gogol.
9. State Institution "Institute of Regional Studies named after M. I. Dolishnyi NAS of Ukraine". (2022). Functional types of territories in the focus of state regional policy: Identification methodology and development stimulation tools: Monograph (I. Z. Storonyanska, Ed.). Lviv.
10. Biletsky, V. S., Orlovsky, V. M., & Vitryk, V. G.(2019). Fundamentals of oil and gas engineering: A textbook for students of higher educational institutions [Text]. Lviv: Novyi Svit-2000.
11. Sokol, E. I. (Ed.).(2018). XII International Scientific and Practical Conference of Master's and PhD Students (April 17–20, 2018): Conference proceedings: In 3 parts - Part 3. Kharkiv: NTU KhPI.
12. Kaptsov, I. I., Nalyvayko, O. I., Romashko, O. V., & Tkachenko, R. B. (2019). Structural and technological solutions for transporting high-viscosity oil by pipeline. Oil and Gas Engineering and Technologies. Municipal Utilities of Cities, 152(6), 48–57. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2019-6-152-48-57
13. PVTP“LAT&K”.(2020). Applied geoecology: Textbook. Kyiv: PVTP “LAT&K”.
14. PublishingHouse of the State University “Zhytomyr Polytechnic”.(2021). General ecology: Textbook (2nd ed., revised and supplemented). Zhytomyr: Publishing House of the State University “Zhytomyr Polytechnic”.
15. NPhA. (2025). Current issues of creating new medicines: Materials of the XXXI international scientific and practical conference of young scientists and students (April 23–25, 2025, Kharkiv). Kharkiv: NPhA.
16. State Biotechnological University.(2023). Electric power, electromechanics and technologies in the agricultural complex: Proceedings of the International Scientific-Practical Conference, November 9, 2023 [Electronic resource]. Kharkiv: FOP Brovin O. V.
17. NTUU «KPI», Institute of Electrophysics and Electromechanics (IEE).(2015). Energy. Ecology. Man: Scientific works. Kyiv: NTUU «KPI», IEE.
18. Interservice.(2021). Renewable energy and energy efficiency in the 21st century: Materials of the XXII international scientific and practical conference (Kyiv, May 20–21, 2021). Kyiv: Interservice.
19. Serditov, O. T., & Kondrashev, P. V. (Comps.). (2015). Abstracts of reports of the all-university scientific and technical conference of young scientists and students dedicated to the Day of Science. Section «Mechanical Engineering», subsection «Laser Engineering and Physical and Technical Technologies» [Electronic text data]. Kyiv: NTUU «KPI».
20. Zabolotna, Yu., Aziukovskyi, O., Rastsvietaiev, V., Kuchyn, O., & Babenko, M. (2025). The concept of application modern geodetic methods in designing and constructing crossings main pipelines with railway trails. Collection of Research Papers of the National Mining University,81, 209–221. https://doi.org/10.33271/crpnmu/81.209
21. Rastsvietaiev, V., Aziukovskyi, O., Babenko, M., & Vasylchenko, D. (2025). Ways of correcting the interaction of elements gas pumping units main pipelines to improve their efficiency under conditions temperature fluctuations. Scientific Bulletin of Donetsk National Technical University, 1(14), 185–200. https://doi.org/10.31474/2415-7902-2025-1-14-185-200
22. DBTU. (2025). XXI International Youth Forum "Youth and Industry 4.0 in the 21st Century": Collection of forum materials. Kharkiv: DBTU.
23. Loveikin, V. S., Romasevich, Y. O., & Chovnyuk, Y. V. (2012). Mechatronics: Textbook. Kyiv.
24. Garkusha, I. P., Moklyak, Z. P., & Buslov, Y. O. (2003). Physics: Problems with solutions [Textbook]. Dnipropetrovsk: National Mining Academy of Ukraine.
25. Molecular Physics and Thermodynamics: Laboratory workshop. (2011). Uzhhorod: Publishing House of UzhNU «Hoverla».
дата першого надходження статті до видання – 03.07.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 06.08.2025
дата публікації (оприлюднення) – 08.09.2025
