53. Гидравлический расчет горячих нефтепроводов.

Гидравлический режим горячих нефтепроводов в значительной степени определяется условиями его теплообмена с окружающей средой. С увеличением температуры транспортируемой нефти снижается ее вязкость и уменьшается потеря напора. При понижении температуры наблюдается обратная картина. Температурный режим нефтепровода

зависит от пропускной способности, условий передачи тепла от нефти в окружающую среду и других факторов. Используя зависимость изменения температуры нефти, а следовательно, и ее вязкости по длине трубопровода, можно найти распределение давления по длине нефтепровода, транспортирующего высоковязкие нефти в подогретом состоянии, и оценить потери напора на ее перекачку. Для определения потерь напора используем уравнение Дарси—

Лейбензона в дифференциальной форме:

г де — разность геодезических отметок начала и конца трубопровода.

С учетом полученных результатов потери напора на перекачку подогретой высоковязкой нефти составят:

Ранее коэффициент определялся для средней по длине нефтепровода температуры. Если величину относить к элементарному участку, то в соответствии с (2) получим:

В тех случаях, когда в трубопроводе наблюдаются два режима течения — турбулентный в начале и ламинарный в конце, определяют отдельно потери для обоих участков.

54. Характеристика q-h горячего нефтепровода

Н апорная характеристика горячего тп.

Графическая напорная характеристика горячего трубопровода, описывающая зависимость Q—Н согласно полученной формуле потерь напора на трение, изображена на рис. Напорную характеристику можно разделить вертикальными прямыми на три зоны. В зоне малых расходов / медленно движущаяся нефть успевает охладиться еще на начальном участке трубопровода до температуры, близкой к температуре окружающей среды, и на оставшейся большей части трубопровода движется холодная нефть с практически постоянной высокой вязкостью. Графически в этой зоне напорная характеристика имеет вид прямой линии с большим углом наклона к оси абсцисс из-за высокой вязкости. В зоне больших расходов /// нефть, двигаясь с большой скоростью, успевает пройти до конца трубопровода, сохранив еще высокую температуру. Поскольку средняя температура потока в этой зоне высока, напорная характеристика близка к прямой линии (ламинарный режим), с гораздо меньшим углом наклона к оси абсцисс, чем в зоне /, из-за малой вязкости нефти. Как в I, так и в /// зоне потери напора с увеличением расхода возрастают. В зоне // потери напора возрастают с уменьшением расхода. Это объясняется тем, что с уменьшением расхода в этой зоне (зоне средних расходов), а следовательно, и с уменьшением скорости движения нефти каждая

ее порция дольше находится в трубопроводе и успевает остыть. В результате снижается средняя температура и возрастает средняя вязкость нефти, причем относительный рост вязкости в этой зоне больше, чем относительное уменьшение расхода, что приводит к росту потери напора при уменьшении расхода. Рабочей является только /// зона

со сравнительно большими расходами; / зона является нерабочей, так как при тех же напорах на станции расходы здесь будут в несколько раз меньше, чем в третьей зоне. Если потери напора в точке перехода из зоны / в зону /// превышает максимальный напор, развиваемый насосной станцией, то при попадании рабочей точки системы насосная станция — трубопровод во // зону, являющуюся неустойчивой, расход будет самопроизвольно сокращаться и в конце концов

рабочая точка перейдет в / зону. Это означает практически остановку трубопровода, поскольку расход становится очень малым. Если по каким-то причинам рабочая точка горячего трубопровода приблизилась к границе зоны // или уже перешла в эту зону, то возвратить ее в рабочую /// зону можно одним из следующих способов: быстро повысить температуру нагрева нефти; быстро увеличить напор на станциях подключением дополнительных насосов; начать закачку в трубопровод менее вязкого продукта, не снижая температуру нагрева нефти. Если насосная станция может развивать напор, превышающий максимальные потери напора на границе / и // зон, причем эти потери не превышают допустимый напор из условий прочности трубопровода и оборудования на станции, то возвращение из / зоны в /// не представляет трудностей.