3 Расчет системы сбора утечек
Система предназначена для сбора и откачки утечек от четырех магистральных насосов НМ 10000 - 210. Утечки самотеком поступают в специальную емкость ЕП-40, откуда откачиваются высоконапорным погружным насосом. Расчет сводится к гидравлическому расчету самотечного участка и подбору насосного оборудования.
3.1 Гидравлический расчет линии сбора утечек
Вычисляем диаметр трубопровода по формуле
, (3.1)
где d – диаметр трубопровода, м;
Q – расход жидкости в трубопроводе, м3/ч;
-
скорость жидкости, м/с.
Вычисляем скорость течения жидкости по зависимости
. (3.2)
Находим число Рейнольдса
, (3.3)
где Re - число Рейнольдса.
Определяем переходные значения числа Рейнольдса
;
, (3.4)
где кэ - коэффициент шероховатости, для новых сварных стальных труб равен 0,00005, м. [3, таблица 5.2]
Для ламинарного течения жидкости Re<2320, коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода определяем по формуле Стокса
, (3.5)
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода.
Для турбулентного течения жидкости Re>2320, коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода определяем в зависимости от зоны трения по формулам
- гидравлические гладкие трубы 2320<Re<ReI
; (3.6)
- зона смешанного трения ReI<Re<ReII
; (3.7)
- зона квадратичного трения Re>ReII
. (3.8)
Потери напора в трубопроводе находим по зависимости
, (3.9)
(3.10)
(3.11)
где h – потери напора в трубопроводе, м;
-
потери на местных сопротивлениях, м;
-
потери на трение в трубе, м;
-
длина трубы, м.
Расчетная схема приведена на рисунке
3.1.
1 – магистральный насос; 2 – линия разгрузки; 3 – к резервуару; 4- насос откачки утечек; 5 – резервуар сбора утечек.
Рисунок 3.1 – Схема системы сбора утечек
Исходные данные приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Исходные данные
Наименование параметров |
Параметры |
Величина утечек от одного уплотнения согласно [16], м3/ч |
0,00025 |
Плотность нефти, кг/м3 |
830 |
Вязкость нефти при температуре 35 С, м2/с |
45·10-6 |
Длины участков, м: 1 2 3 4 5 6 |
2,5 13,5 12 12 50 200 |
Местные сопротивления приведены в таблице 3.2, по участкам [9, с.153 - 154].
Таблица 3.2 – Местные сопротивления
Участки |
Поворот 90°, 0,5 |
Задвижка, 0,5 |
Тройник, 0,8 |
Вход в рез., 0,5 |
Σζ |
||||
Кол |
ζ |
Кол |
ζ |
Кол |
ζ |
Кол |
ζ |
||
1 |
1 |
0,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,5 |
2 |
1 |
0,5 |
1 |
0,5 |
1 |
0,8 |
- |
- |
1,8 |
3 |
- |
- |
- |
- |
1 |
0,8 |
- |
- |
0,8 |
4 |
- |
- |
- |
- |
1 |
0,8 |
- |
- |
0,8 |
5 |
2 |
1 |
1 |
0,5 |
1 |
0,8 |
1 |
0,5 |
2,8 |
6 |
1 |
1,5 |
1 |
0,5 |
1 |
0,8 |
- |
- |
2,8 |
Выбираем диаметр трубопровода сбора утечек по ГОСТ d = 25x3 мм (dу = 19 мм).
Расчет участка 1.
Вычисляем скорость течения жидкости по зависимости (3.2)
Находим число Рейнольдса по формуле (3.3)
Для ламинарного течения жидкости Re<2320, коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода определяем по формуле (3.5)
Вычисляем потери на местных сопротивлениях по формуле (3.9)
.
Определяем потери на трение в трубе по формуле (3.10)
Потери напора в трубопроводе находим по зависимости (3.11)
.
Аналогично производится расчет для других участков. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.3.
Таблица 3.3 – Результаты расчетов
Учас-ток |
d, м |
Q, м3/ч |
v, м/с |
Re |
λ |
hмс, м |
hт, м |
h, м |
1 |
0,019 |
0,00025 |
2,45E-04 |
0,103 |
621,36 |
1,53E-09 |
2,501E-04 |
2,501E-04 |
2 |
0,019 |
0,0005 |
4,9E-04 |
0,206 |
310,68 |
2,2E-08 |
2,701E-03 |
2,701E-03 |
3 |
0,019 |
0,001 |
9,8E-04 |
0,413 |
154,96 |
3,92E-08 |
4,791E-03 |
4,791E-03 |
4 |
0,019 |
0,0015 |
1,47E-03 |
0,621 |
103,06 |
8,82E-08 |
7,169E-03 |
7,169E-03 |
5 |
0,019 |
0,002 |
1,96E-03 |
0,828 |
77,29 |
5,49E-07 |
0,0398 |
0,0398 |
6 |
0,019 |
0,002 |
1,96E-03 |
0,828 |
77,29 |
5,49E-07 |
0,1593 |
0,1593 |
Суммарные потери в линии разгрузки
определим как сумму потерь по участкам:
(3.12)