6 Күрделі құбырөткізгіштің гидравликалық есебі

Есеп 6.1

Ұзындығы 10 км болатын жинаушы коллектордың бас жағынан көлемі 180 т/с, динамикалық тұтқырлығы 20 мПа*с және тығыздығы 800 кг/м³ товарлық мұнай беріледі. Жинаушы коллектордан үш нүктеден мұнай алынады 20 т/с, 50 т/с и 100 т/с.

Коллектордың басталған жерінен мұнай алынған нүктелерге дейінгі арақашықтық 4 км, 200 м, 3 км. Бастапқы қысымы 1,6 МПа болса, жалпы қысымның түсуін анықтау керек. Жинаушы коллектор көлденең төселген және жергілікті кедергілер жоқ.

Берілгені: L = 10 км; D = 0.2 м; G = 180 т/ч; μ = 20 мПа*с; ρ = 800 кг/м³;

q₁ = 20 т/ч, q₂ = 50 т/ч; q₃ = 100 т/ч, l₁ = 4 км; l₂ = 200 м; l₃ = 3 км; P_н = 1.6 МПа;

Табу керек: ΔР =?

Шешімі:

Бұл есепте бір-бірінен шығым көлемімен ерекшелінетін бірнеше бөлшектерден тұратын күрделі құбырөткізгіш берілген. Әрбір бөлшек жеке-жеке құбырөткізгіш ретінде есептелінеді (5.1 есепті қара). Жалпы қысымның түсуі жекелеген бөлшектердің қысым шығынының суммасына тең.

Бірінші бірінші нүктеге дейінгі мұнай жылдамдығын анықтаймыз

v₁ = G / (S ρ) = 4 * 180 / (3600 * 3.14 * 0.2 ² * 800 * 10 ^-3) = 1.98 м/с.

Бұл бөлшекте ағыс режимі турбулентті, өйткені

Re₁ = v₁ * d / ν = v₁ * d * ρ / μ = 1.98 * 0.2 * 800 / 20 / 10^{- 3} = 15750 > 2320 (Блазиуса зонасы).

Гидравликалық кедергі коэффициентті λ әр бөлшекке жеке анықтаймыз.

λi = 0.3164 / Re ^0.25 = 0.3164 / 15750 ^0.25 = 0.028

Бірінші бөлшектегі қысым шығынын келесі формуламен анықтайды:

Δp = p₁ - p₂ = λ * L * v ² * ρ / D / 2

Δp₁ = 0.028 * 4000 * 1.98 ² * 800 / 0.2 / 2 = 0.875 МПа

Екінші бөлшектегі қысым шығынын анықтау үшін, алдымен мұнай ағысының жылдамдығын анықтап аламыз

v₂ = (G - q₁) / S / ρ = (180 - 20) * 4 / (3600 * 3.14 * 0.2 ² * 800 * 10 ^{- 3}) = 1.76 м/с

Екінші бөлшектегі ағыс режимі ламинарлы, өйткені

Re₂ = v₂ * d * ρ / μ = (1.76 * 0.2 * 800) / (20 * 10 ^{- 3}) = 14200 > 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ₂ = 0.3164 / 14200 ^0.25 = 0.0292

Екінші бөлшектегі қысым шығыны

Δp₂ = 0.0292 * 200 * 1.76 ² * 800 / 0.2 / 2 = 37300 Па = 0.337 МПа

Үшінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы:

v₃ = [G - (q₁ + q₂)] / S / ρ = [180 - (20 + 50)] * 4 / (3600 * 3.14 * 0.2 ² * 800 *

* 10 ^-3) = 1.21 м/с

Ағыс режимі турбулентті, өйткені

Re₃ = v₃ d ρ / μ = (1.21 * 0.2 * 800) / 20 / 10 ^{- 3} = 9560 > 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ₃ = 0.3164 / Re ^0.25 = 0.3164 / 9560 ^0.25 = 0.0321

Үшінші бөлшектегі қысым шығыны

Δp₃ = 0.0321 * 3000 / 0.2 * 1.21 ² / 2 * 800 = 278000 Па = 0.278 МПа

Төртінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы

v₄ = [G - (q₁ + q₂ + q₃)] * 4 / φ / d ² / ρ = (180 – 20 – 50 - 100) * 4 / 3600 / 3.14 /

/ 0.2 ² / 0.8 = 0.11 м/с

Ағыс режимі ламинарлы, өйткені:

Re₄ = v₄ * d * ρ / μ = 0.11 * 0.2 * 800 / 20 / 10 ^{- 3} = 884 < 2320

Гидравликалық кедергі коэффициенті

λ₄ = 64 / Re = 64 / 884 = 0.072

Төртінші бөлшектегі қысым шығыны

Δр₄ = 0.072 * 2800 * 0.11 ² * 800 / 0.2 / 2 = 4879 Па

Барлық шығындарды қосқандағы жалпы қысым

Δp = Σ p_i = 0.875 + 0.037 + 0.278 + 0.049 = 1.24 МПа

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырма

Есеп 6.1

Ұзындығы L км болатын жинаушы коллектордың бас жағынан көлемі G т/с, динамикалық тұтқырлығы μ мПа*с және тығыздығы ρ кг/м³ товарлық мұнай беріледі. Жинаушы коллектордан tr3 нүктеден мұнай алынады q₁ т/c ;2yt q₂ т/c.

Коллектордың басталған жерінен мұнай алынған нүктелерге дейінгі арақашықтық l₁ км, l₂ км. Бастапқы қысымы P_н МПа болса, жалпы қысымның түсуін анықтау керек. Жинаушы коллектор көлденең төселген және жергілікті кедергілер жоқ.

Варианттар бойынша тапсырмалар кесте 6.1-де келтірілген.

6.1-кесте

Бастапқы мәндер	Варианттар
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Құбырөткізгіш ұзындығы, км	10	8	6	12	15	7	5	9	4	3	10	8	7	11	14
1-ші участок ұзынд. км	3,5	2	3	6	5	1,5	2	3	1	1	5	3	2,5	2	4
2-ші участок ұзынд. км	1	2	0,5	2	3	2,5	1	3	1	1	3	2	4	6	5
Құбырөткізг. диамет, мм	205	219	312	426	426	312	117	219	117	219	205	312	117	426	205
Мұнай шығыны, т/с	180	200	250	270	260	240	210	230	190	235	190	210	240	260	220
1 участок шығыны, т/ч	30	50	40	45	50	40	20	45	25	35	40	60	30	35	25
2 участок шығыны, т/с	40	20	40	30	20	30	30	45	35	50	40	30	50	55	50
Мұнай тығыздығы, кг/м3	870	842	856	880	864	870	832	815	823	854	865	840	850	875	860
Мұнайдың динамик.тұтқырлығы мПа*с	45	15	23	20	40	25	32	27	19	12	35	15	25	22	41
Бастапқы қысым, МПа	1,8	2,0	2,2	2,5	2,8	3,0	3,4	3,6	3,8	4,0	2,3	2,9	3,2	3,0	3,5
Абсолютті эквивалентті бұдырлық, мм	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,11	0,15	0,10	0,12	0,11	0,13

6.1 кестенің жалғасы

Бастапқы мәндер	Варианттар
	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
Құбырөткізгіш ұзындығы, км	12	10	8	12	15	7	5	9	4	3	10	8	7	11	14
1-ші участок ұзынд. км	3,5	2	3	6	5	2	2	4	1,5	1	4	3	2,5	3	6
2-ші участок ұзынд. км	2	3	1,5	4	5	2,5	2	3	1	1	3	2,5	3	6	5
Құбырөткізг. диамет, мм	205	219	312	426	426	312	117	219	117	219	205	312	117	426	205
Мұнай шығыны, т/с	200	210	250	270	220	240	205	230	170	150	200	210	240	260	220
1 участок шығыны, т/ч	30	50	40	55	50	40	60	30	25	35	40	60	50	45	30
2 участок шығыны, т/с	40	20	50	30	25	50	30	45	30	50	40	40	50	55	50
Мұнай тығыздығы, кг/м3	880	845	850	870	865	855	830	820	825	850	860	840	850	875	855
Мұнайдың динамик.тұтқырлығы мПа*с	45	15	25	20	40	25	32	27	19	12	33	15	24	21	40
Бастапқы қысым, МПа	1,8	2,1	2,2	2,5	2,8	3,0	3,4	3,6	3,8	4,0	2,3	2,9	3,2	3,0	3,5
Абсолютті эквивалентті бұдырлық, мм	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,15	0,10	0,12	0,11	0,15	0,10	0,12	0,11	0,13