1.3 Определение истинных скоростей движения жидкости
Истинную скорость определяли, согласно [6, c.3], по формуле:
(6)
где dвн- внутренний диаметр трубопровода, м.
Dвн = dнар - 2 (7)
Для всасывающего и нагнетательного трубопроводов:
dВН.ВС = 245– 27 = 231 мм > 220 мм,
dВН.НАГ =180 – 25 = 170 мм = 170 мм.
Подставив численные значения в формулу (6), получим истинные скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:
;
1.4 Определение расчетного сопротивления сети и построение ее характеристики
Напор сети, который необходимо создать в сети для пропуска заданной подачи определяем, согласно [6, c.4], по формуле:
(8)
где НС – сопротивление (напор) сети, м;
НГ – геометрический напор, м;
Р1, Р2 – давление в резервуарах, соответственно, Н/м2;
– удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м3;
hВС, hН – потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях, м.
определяемых согласно [6, c.4] по формулам:
,
(9)
,
(10)
где 1,05 – коэффициент, учитывающий местные потери в трубопроводах;
ВС, н – коэффициент сопротивления по длине всасывающей и нагнетательной линий;
вс и н – длины трубопроводов, м;
Vвс,Vн – скорость движения жидкости, м/с;
dвн.вс и dвн.н – внутренние диаметры трубопроводов, м;
Геометрический напор определим по формуле:
НГ = К – Н, (11)
где К – Н – разность геометрических отметок начального и конечного сечения трубопровода, м
НГ = 50 - 3 = 47 м.
Вычислим разность давлений в конечном и начальном сосудах и выразим в метрах столба перекачиваемой жидкости.
(Р2-Р1)/ = (0,36 - 0,1)106/7768 = 33,47 м. (12)
Числа Рейнольдса определим по формуле:
,
(13)
где V – скорость нефти в трубопроводах, м/с;
d – диаметры трубопроводов, м;
ν – кинематический коэффициент вязкости нефти, м2/с.
Подставив числовые значения в формулу (13),получим:
Для новых бесшовных стальных труб абсолютную шероховатость согласно [6, с.6] принимаем равной = 0,03 мм.
Вычисляем отношения внутренних диаметров трубопроводов к абсолютной шероховатости :
dвс/ = 231/0,03 = 7700;
dн / = 170/0,03 = 5667.
10dвс/ = 77000; 10dн/ = 56670.
500 dвс/ = 3850000; 500 dн/ = 2833500.
Так как для обоих трубопроводов 10 d/ < Re< 500 d/, то коэффициент гидравлического сопротивления и для всасывающего и для нагнетательного трубопровода определяем, согласно [6, c.6], по формуле Альтшуля
(14)
После подстановки числовых значений в формулу (14) получим:
Потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах определим по формулам (10) и (11):
hвс = 1,050,01668701,362/(0,23129,81) = 0,50 м;
hн = 1,050,016206002,502/(0,1729,81) = 19,12 м.
Найдем потери напора в остальных элементах сети.
Потери давления в фильтре hф, в диафрагме hд, в теплообменнике hт и в клапане hкл определим по формулам:
(15)
Подставляя численные значения в формулы (15) и просуммировав, получим:
hi = (Pф + Pд + 3Pт + Ркл)/ = (0,1 + 0,02 + 3 0,05 + 0,12)106/7768 = 50,21 м.
Подставив найденные численные значения в формулу (8) и определим суммарное сопротивление сети:
Hc = 47 + 33,47 + 0,50 + 19,12 + 50,21 = 150,3 м.
Для построения характеристики сети воспользуемся уравнением, записанным согласно [6, c.7]:
,
(16)
где
-
статический напор сети, не зависящий
от подачи жидкости, м;
-
коэффициент сети, ч2/м5;
(17)
-
Q- подача жидкости, м3/ч.
Определяем статический напор сети:
H0 = 47 + 33,47 = 80,47 м.
Коэффициент сети равен:
K = (0,50 + 19,12 + 50,21) 1/2052 = 0,0016616 ч2/м5.
Задавшись несколькими значениями подачи в пределах от 0 до 1,2Qp, определяем сопротивление сети для каждой из них .
Результаты вычислений сведем в таблицу 2.
Таблица 2- Расчет сопротивления сети
-
Q, м3/ч
Q2, м6/ч2
К, ч2/м5
КQ2, м
Н0, м
НС=Н0+KQ2, м
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
205
220
240
260
0
400
1600
3600
6400
10000
14400
19600
25600
32400
40000
42025
48400
57600
67600
0,0016616
0,00
0,66
2,66
5,98
10,63
16,62
23,93
32,57
42,54
53,84
66,46
69,83
80,42
95,71
112,32
80,47
80,5
81,1
83,1
86,5
91,1
97,1
104,4
113,0
123,0
134,3
146,9
150,3
160,9
176,2
192,8
Используя данные таблицы 2, строим характеристику сети (см. рисунок 2).