Қарапайым құбырлардың гидравликалық есебінің негізгі теңдеулері:
1. Көлемдік шығын үшін:
(5.21)
мұндағы W – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с;
S – құбырдың көлденең қимасының ауданы, м2.
S
= p*d2/4
= 0,785*d2,
болғандықтан (5.21) формуласы дөңгелек
қималы құбырлар үшін:
(5.22)
2. Массалық шығын үшін:
(5.23)
мұндағы r – тығыздық, кг/м3.
Құбырлар бойымен сұйық қозғалған кездегі арынның үйкеліске жоғалуының екі түрі болады:
мұндағы, hтр – құбырдың ұзындығы бойынша арынның үйкеліске жоғалуына кеткен шығын; hм – жергілікті кедергілерді жоюға кеткен шығын.
Кез-келген қалыптасқан ағын режиміндегі дөңгелек қималы құбырлар бойындағы үйкеліске жоғалтуды Дарси-Вейсбах формуласымен анықтаймыз:
(5.24)
Үйкеліс күшін жоюға кеткен қысым шығыны:
Па (5.25)
6. Көлбеу құбырларда:
(5.26)
Мұнда,
«+» таңбасы – көтерілім
участкелерінің (қырлық жерлердің) жалпы
қосындысы
DZ
түскен (ойлы) жерлерден көп болса, ал
керісінше
болғанда “-“ таңбасы қойылады.
Формулалардағы қолданылған белгілер:
L – құбырдың ұзындығы, м; d – құбырдың
ішкі диаметрі, м; W – ағынның орташа
жылдамдығы, м/с; ρ
- сұйықтың тығыздығы, кг/м3;
Q - сұйықтың көлемдік шығыны, м3/с;
DZ
– құбырлардың бастапқы және аяқталған
жеріндегі геодезиялық белгілердің
айырмашылығы, м; g - ауырлық күшінің
үдеуі, м/с2;
- гидравликалық кедергі коэффициенті.
Гидравликалық кедергі коэффициенті Рейнольдс -Re санына және құбыр бетінің салыстырмалы тегістігіне байланысты:
l = Ұ(Re, e),
мұндағы e = D/d, D- абсолютті эквиваленттік тегістік, мм.
(5.27)
Ламинарлық ағым режимі, Re< Reкр (2300):
(5.28)
Турбуленттік режимде кедергіні тегіс, аралас және кедір-бұдырлы үйкелістер аймағы деп үш аймаққа бөледі. Бұл аймақтардағы гидравликалық үйкеліс коэффициентін анықтау жолдарын жоғарыда келтіре кеттік.
Есеп 5.1
Сығымды сорап станциясындағы (ССС) бірінші сатылы айырғыштың қысымы 0,6МПа. АТӨҚ (АГЗУ)-дан ССС-на дейінгі төселген жинау коллекторының ұзындығы 10км және оның ішкі диаметрі 0,3м. Жинау коллекторы тегіс көлденең төселген. Айдалатын мұнайдың көлемі 3800 т/тәулік, тығыздығы 800 кг/м3, кинематикалық тұтқырлығы 1* 10-4 м2/с. Құбырдағы қажетті бастапқы қысымды анықтау керек.
Берілгені: Pа = 0,6 МПа; d = 0,3 м; ρм = 800 кг/м3; ν = 1* 10-4 м2/с; L = 10 км;
Q = 3800 т/тәулік;
Табу керек: Рб =?
Шешімі:
;
;
Pб = Ра + ΔP = 0,6 + 0,217 = 0,817МПа;
Күрделі құбырлардың гидравликалық есебі
Есеп 5.2
Ұзындығы 10 км, диаметрі 0,2 м болатын жинау коллекторының басына тұтқырлығы 20 мПа*с және тығыздығы 800 кг/м3 тең 180 т/сағ мөлшерінде тауарлы мұнайды береді. Жинау коллекторының бойынан үш нүктеден: 20 т/сағ, 50 т/сағ, 100т/сағ. сәйкесті мұнай алынады.
Коллектордың басынан бастап мұнайды алу нүктесіне дейінгі ара қашықтық мынадай: 4000 м, 200 м, 3000 м. Соңғы нүктеге дейінгі жалпы қысым төмендеуін анықтау керек, егерде бастапқы қысым 1,6 МПа тең болса. Жинау коллекторы көлденең төселген және жергілікті кедергілері жоқ
Берілгені: L = 10 км; D = 0,2 м; G = 180 т/сағ; μ = 20 мПа*с; ρ= 800 кг/м3;
q1 = 20 т/сағ, q2 = 50 т/сағ; q3 = 100 т/сағ, l1 = 4 км; l2 = 200 м; l3 = 3 км; Pб = 1,6 МПа;
Табу керек: ΔР =?
Шешімі:
Бұл есепті шешу алгоритмінде бір-бірінен шығын мөлшері бойынша ерекшеленетін бірнеше участкеден тұратын күрделі құбырды есептеу қарастырылған. Әрбір участок қарапайым құбыр ретінде жеке есептеледі (6.1 есепті қараңыз). Жалпы қысымның төмендеуі әрбір учаскедегі қысым жоғалтуының жалпы қосындысына тең.
Бірінші нүктеге дейінгі мұнайдың жүру жылдамдығын анықтаймыз:
Бұл участкедегі ағын режимі турбулентті, өйткені
(Блазиус аймағы).
Әрбір участкедегі гидравликалық кедергі коэффициентін - λ жеке анықтаймыз.
Бірінші участкедегі қысымның жоғалуын келесі формуламен есептейміз:
Екінші бөлшектегі қысым шығынын анықтау үшін, алдымен мұнай ағысының жылдамдығын анықтап аламыз
Екінші бөлшектегі ағыс режимі ламинарлы, өйткені
Гидравликалық кедергі коэффициенті
Екінші бөлшектегі қысым шығыны
Үшінші бөлшектегі мұнай жылдамдығы:
Ағыс режимі турбулентті, өйткені
Гидравликалық кедергі коэффициенті
Үшінші бөлшектегі қысым шығыны
