7.2 Обладнання і прилади

Лабораторна робота виконується на установці “Модель магістрального нафтопродуктопроводу” (див. рисунок 1.2, лабораторна робота № 1). Робочими рідинами для виконання лабораторної роботи є вода і водний розчин кухонної солі більшої концентрації та водний розчин кухонної солі меншої концентрації (суміш транспортованих рідин – розділювальна пробка). Контроль зміни концентрації здійснюється за густиною, що вимірюється ареометром.

7.3 Порядок виконання роботи і обробка експериментальних даних

1. У двох резервуарах готуються робочі рідини, а в третьому – підфарбована рідина, що використовується як рідинний роздільник. Перед початком перекачування відбираються проби всіх рідин.

2. Трубопровід заповнюється водою і на протязі 5-6 хвилин здійснюється перекачування за системою “із резервуара” для повного витіснення повітря із трубопроводу.

3. Проводяться необхідні переключення запірної арматури, при яких за потоком води в трубопровід закачується розчин кухонної солі меншої концентрації (рідинний роздільник), а потім розчин кухонної солі більшої концентрації (друга робоча рідина). Тоді ж засікається час t зміни рівня рідини у п’єзометрі, підключеному до резервуара з рідиною, що використовується як роздільник. Фіксується зміна рівня рідини в резервуарі з рідиною-роздільником . Засікають також час , за який початок роздільника проходить віддаль 91 м (один круг у випадку перекачування на кільце).

4. Проводиться послідовне перекачування рідин по замкнутому колу, вибравши необхідну віддаль перекачування.

5. Суміш, що утворилась під час перекачування, приймається в посудини рухомої каруселі.

6. Після закінчення прийому суміші виключається насос і припиняється обертання каруселі.

7. Ареометром вимірюються густини відібраних перед початком перекачування проб робочих рідин і рідини-роздільника.

Результати вимірювань заносяться в таблицю 7.1.

Таблиця 7.1 – Результати вимірювання режиму перекачування рідин

Параметр	Позначення	Одиниця вимірювання	Значення
Зміна рівня в резервуарі з рідиною, що використовується як роздільник		см
Час перекачування, за який рівень рідини в резервуарі змінився на величину	t	c
Зменшення рівня рідини в резервуарі з рідиною-роздільником за рахунок закачування її в трубопровід		см
Час проходження рідиною віддалі 91 м (одного кругу)		с
Віддаль перекачування	L	м
Густина води		г/см3
Густина рідинного роздільника (розчин кухонної солі меншої концентрації)		г/см3
Густина розчину більшої концентрації		г/см3

8. У кожному бачку каруселі заміряється об’єм рідини, її температура і густина. Результати вимірювань заносяться в таблицю 7.2.

Методика визначення концентрацій рідини в суміші і об’єму зростаючим підсумком наведена в лабораторній роботі № 5.

9. За даними таблиці 7.2 будується дослідна крива зміни концентрації розчину по довжині зони суміші .

10. Визначаються концентрації вихідних рідин у пробці:

- концентрація розчину

, (7.11)

• концентрація води

(7.12)

Таблиця 7.2 – Контроль зміни концентрації рідин у суміші

№№ пп	№№ бачків	Об’єм рідини в бачку , л	Густина суміші , г/см3	Температура рідини в бачку, 0С	Концентрації рідин у суміші, %		Об’єм зростаючим підсумком , л	Об’єм у рухомій системі координат , л
					роз-чину	води
1	2	3	4	5	6	7	8	9

11. На графіку проводиться горизонтальна лінія при концентрації .

12. Вибирається початок рухомої системи координат. Для цього проводиться вертикальна лінія через точку перетину графіка зміни концентрації з горизонтальною лінією при концентрації пробки .

13. Визначаються координати дослідних значень об’єму відносно рухомої системи координат і заносяться в таблицю 7.2.

7.3.1 Алгоритм обробки результатів експериментів

Визначаємо концентрації вихідних рідин у розділювальній пробці за формулами (7.1) і (7.2).

Обчислюємо кінематичну в’язкість 50 % суміші транспортованих рідин

, (7.13)

де , - кінематична в’язкість послідовно транспортованих рідин ( ). Значення і вибираються із додатків Б і В.

Знаходимо витрату рідини

, (7.14)

де - об’єм рідини в 1 см висоти резервуара, .

Визначаємо швидкість рідини за зміною рівня в резервуарі з пробкою

, (7.15)

де - внутрішній діаметр трубопроводу.

Обчислюємо швидкість рідини за рухом “голови” суміші

. (7.16)

Знаходимо середнє значення швидкості

. (7.17)

Визначаємо число Рейнольдса

. (7.18)

Обчислюємо ефективний коефіцієнт змішування за формулою Асатуряна

. (7.19)

Визначаємо параметр Пекле

, (7.20)

Знаходимо об’єм внутрішньої порожнини трубопроводу

. (7.21)

Визначаємо об’єм буферної пробки

. (7.22)

Обчислюємо безрозмірний параметр , що характеризує об’єм закачаної в трубопровід пробки

. (7.23)

Знаходимо значення параметра

. (7.24)

Визначаємо сумарний безрозмірний параметр

. (7.25)

Обчислюємо інтеграли імовірності, що відповідають значенням параметрів та

, (7.26)

, (7.27)

Значення і можуть також бути знайдені за додатком Д.

Знаходимо концентрації рідин у суміші

, (7.28)

. (7.29)

Згідно з наведеним алгоритмом розроблена програма розрахунку “jak 7” на алгоритмічній мові “BASIC”. Текст програми наведено в додатку К. Перелік параметрів і відповідних їм ідентифікаторів у програмі наведені в таблиці 7.3.

Таблиця 7.3 – Перелік ідентифікаторів до програми “ ”

Параметр	Позначення		Одиниця вимірювання	Величина
	в алгоритмі	у програмі
Вхідні параметри
Густина пробки		RPR	г/см3	За результатами досліду
Густина води		RB	г/см3	За результатами досліду
Густина розчину		RR	г/см3	За результатами досліду
В’язкість води		NJ1	сСт	Із додатку Б
В’язкість розчину		NJ2	сСт	Із додатку В

Продовження таблиці 7.3

Параметр	Позначення		Одиниця вимірювання	Величина
	в алгоритмі	у програмі
Зміна рівня в резервуарі з рідиною, що використовується як роздільник		DH	см	За результатами досліду
Об’єм рідини в 1 см висоти резервуара		VP	л/см	3
Внутрішній діаметр трубопроводу	D	D	мм	56,5
Час перекачування, за який рівень рідини в резервуарі змінився на величину	t	T	c	За результатами досліду
Час проходження рідиною віддалі 91 м		T1	c	За результатами досліду
Довжина шляху перекачування			м	За результатами досліду
Зміна рівня рідини в резервуарі з рідиною-роздільником		DH1	см	За результатами досліду
Об’єм, що відраховується від початку рухомої системи координат			л	За результатами досліду
Число значень об’єму	n	N	-	За результатами досліду
Сталі у підпрограмі	- -	К А	- -	50 0
Проміжні і вихідні параметри
Концентрація в розділювальній пробці рідини, що рухається позаду відносно зони контакту			-

Продовження таблиці 7.3

Параметр	Позначення		Одиниця вимірювання	Величина
	в алгоритмі	у програмі
Концентрація в розділювальній пробці рідини, що рухається попереду відносно зони контакту	а	АА	-
Кінематична в’язкість 50 % суміші рідин		NJ	м2/с
Витрата рідини	Q	Q	м3/с
Швидкість перекачування за зміною рівня рідини в резервуарі			м/с
Швидкість перекачування за рухом “голови” суміші			м/с
Середня швидкість перекачування рідин			м/с
Число Рейнольдса			-
Ефективний коефіцієнт змішування			м2/с
Параметр Пекле		РЕ	-
Об’єм трубопроводу			м3
Об’єм розділювальної пробки			м3
Безрозмірний параметр, що відповідає об’єму закачаної пробки		ZPR	-
Безрозмірний параметр, що відповідає об’єму			-

Продовження таблиці 7.3

Параметр	Позначення		Одиниця вимірювання	Величина
	в алгоритмі	у програмі
Сумарний безрозмірний параметр			-
Інтеграл імовірності, що відповідає параметру			-
Інтеграл імовірності, що відповідає параметру			-
Концентрація рідини, що рухається попереду			%
Концентрація рідини, що рухається позаду			%

Якщо розрахунки виконуються без використання ЕОМ, то їх результати зводяться в таблицю 7.4.

Таблиця 7.4 – Результати розрахунків теоретичної кривої зміни

концентрації рідин

№№ пп
1	2	3	4	5	6	7	8

Будується теоретична крива зміни концентрації рідин по довжині зони суміші. Для цього суміщається переріз, де концентрація (початок рухомої системи координат).

7.3.2 Знаходження середньоквадратичного відхилення

дослідної і теоретичної кривих

1. Обчислюється абсолютна похибка - відхилення дослідних точок від теоретичної кривої за величиною концентрації за однакових значень об’єму із врахуванням знаку (дослідна точка вища від теоретичної кривої – знак “плюс”, нижче – знак “мінус”.

2. Визначається відносна похибка - відношення абсолютної похибки до величини концентрації для кожного значення об’єму

. (7.30)

3. Знаходиться алгебраїчна сума відносних похибок .

4. Обчислюється середнє значення відносної похибки

, (7.31)

де - кількість точок вимірювань.

5. Знаходиться різниця відносних похибок -го вимірювання і середнього значення , для кожного вимірювання, а також .

Результати розрахунків зводяться в таблицю 7.5.

Таблиця 7.5 – Розрахунок середньоквадратичного відхилення

№№ точок	Абсолютна похибка , %	Концентрація розчину ,%	Відносна похибка
1	2	3	4	5	6

6. Середньоквадратичне відхилення визначається за формулою

. (7.32)

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Типи роздільників, що застосовуються для послідовного перекачування нафтопродуктів, їх переваги і недоліки.

2. Що може служити критерієм оптимальності застосування рідинних роздільників?

3. Одержати формули для визначення миттєвих концентрацій різносортних рідин у зоні суміші у випадку послідовного перекачування з роздільником із буферного нафтопродукту.

4. Розкладка суміші за послідовного перекачування нафтопродуктів з рідинними роздільниками.

5. Записати і пояснити формули для визначення миттєвих концентрацій у будь-якому перерізі зони суміші за використання роздільників із суміші транспортованих нафтопродуктів.

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

6. Середюк М.Д., Якимів Й.В., Лісафін В.П. Трубопровідний транспорт нафти і нафтопродуктів: Підручник. – Івано-Франківськ: Кременчук, 2001. – 517 с.

7. Середюк М.Д. Проектування та експлуатація нафтопродуктопроводів. – Івано-Франківськ: Факел, 2002. – 282 с.

8. Нечваль М.В., Новоселов В.Ф., Тугунов П.И. Последовательная перекачка нефтей и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам. – М.: Недра, 1976.– 221 с.

9. Середюк М.Д., Якимів Й.В., Лур’є М.В. Оптимізація параметрів роботи розгалужених нафтопродуктопроводів. – К.: НМК ВО, 1992. – 136 с.