Курсач / 2020-10-23 Курсовая работа

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА

Факультет Управление вечернего и заочного образования Кафедра Нефтегазовой и подземной гидромеханики

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Исходные данные для выполнения работы:

Таблица 1. Исходные данные

2

Рекомендуемая литература:

1.Дроздова Ю.А., Кравченко М.Н., Разбегина Е.Г. Гидравлический расчет сложных трубопроводов. Учебное пособие. -М: ИЦ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2016

2.Лурье М.В., Астрахан И.М., Кадет В.В. Гидравлика и её приложения в нефтегазовом производстве.- М: МАКС Пресс, 2010.- 332с.

3.Н.В. Чухарева Расчет простых и сложных промысловых трубопроводов

Графическая часть:

3

Введение

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении теоретического материала, выработка навыков практического применения этих знаний при решении инженерных задач.

В современной промышленности нет области, где не проводятся гидравлические расчеты процессов, устройств и механизмов. Особое значение гидравлика имеет для нефтяной и газовой промышленности, так как все ее процессы, начиная от бурения разведочных скважин и кончая транспортировкой готовой продукции потребителю, связаны с перемещением и хранением жидкости.

Тема курсовой работы по гидравлике является, “Гидравлический расчет сифонного трубопровода”. Данная работа затрагивает такие вопросы как, расход жидкости в сложном трубопроводе с разветвленным строением, определение критических температур и расхода для самотека жидкости т.д.

4

Теоретическая часть

Основы гидравлического расчета сложного разветвленного сифонного трубопровода

Простым трубопроводом называется трубопровод, который состоит из последовательно соединенных участков одного или разных диаметров, содержащий различного вида местные сопротивления, имеющий повороты под произвольным углом и в любой плоскости. Для расчета стационарного течения жидкости в простых трубопроводах используют уравнение Бернулли. Уравнение Бернулли имеет вид.

где, 31,32 – средние скорости жидкости в начальном и конечном сечениях

трубопровода, м/с; 41,42 – коэффициент Кориолиса. Зависит от режима течения жидкости: 2 – для

ламинарного, 1,1÷1,3 – для турбулентного;

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с2; p1,p2 – давления на участках трубопровода, Па; ρ – плотность вещества, кг/м3;

z1,z2 – высота участка трубопровода, м;

h1-2 - суммарные потери напора [м], определяется по формуле:

Если Re = 2320 – режим переходный, когда ламинарное течение периодически

Рейнольдса). Оно характеризует отношение инерционных сил к силам вязкого трения в вязких жидкостях и газах.

Y

Z — кинематический коэффициент вязкости среды, м2/с; Q — объёмный расход потока, м3/с;

S — площадь поперечного сечения трубы, м2.

Разобравшись с всеми нужными формулами перейдем к поставленной задаче курсовой работы.

Сифонный трубопровод (сифон) представляет собой короткий трубопровод, соединяющий питающий резервуар А и приемный резервуар В, часть которого располагается выше уровня жидкости в резервуаре А. Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н.

Рис. 2. Сифон При возникновении в верхней части трубопровода давления меньше

атмосферного создается разность давлений между атмосферным на поверхности жидкости питающего резервуара и вакуумметрическим давлением в верхней части сифона. За счет разности давлений при полном заполнении трубопровода сифона 6

жидкость поднимается на высоту над уровнем в резервуаре А, а затем перетекает в приемный резервуар В.

Для заполнения трубопровода жидкостью и создания вакуумметрического давления в верхней части сифона применяются вакуумные насосы.

Гидравлический расчет сифонных трубопроводов принципиально не отличается от расчета обычных трубопроводов. Тем не менее важным условием является определение давления в сечении трубопровода, наиболее высоко расположенного, где имеет место наибольшее разряжение (вакуума).

Если абсолютное давление меньше давления насыщенных паров, то в трубопроводе может произойти Кавитация (процесс образования в жидкости полостей, заполненных газом и/или паром - кавитационных пузырьков). Кавитация приведет к снижению расхода жидкости в сифоне, и он может резко уменьшиться. Резкое снижение расхода в результате нарушения сплошности потока жидкости приводит к срыву работы сифона, и подача жидкости в приемный резервуар В прекращается.

Исходя из этого мы приходим к мысли, что минимальное абсолютное давление в верхней части сифона должно быть больше давления насыщенных паров.

Для соблюдения данного правила есть следующая зависимость:

Если температура (tжид)ꜛ => кинематическая вязкость (ν)ꜜ => скорость потока (υ)ꜛ => расход (Q)ꜛ

Для начала расчета запишем уравнение Бернулли для сечения z1 и z0:

следовательно,

Po является абсолютным давлением, которое не должно опускаться ниже давления насыщенных паров. Для контроля вынесем Po в одну сторону:

k]2k"2l] m]$2o]p"

jH = jатм + $n (11)

)&

7

Сложный трубопроводы для облегчения расчетов разделяют на 2-а типа простых:

1.С последовательным соединением (сложным трубопроводом, в котором жидкость течёт по последовательно соединённым простым трубопроводам разного диаметра. При этом трубы могут быть как одного, так и разных диаметров), в задаче данной курсовой работы это жидкость, которая течет из 1-го резервуара во 2-ой;

Рис. 3. Схема последовательного соединения

2.С параллельным соединением (параллельный трубопровод – это сложный трубопровод, имеющий в начале общую точку разветвления), так как жидкость течет в одном направлении. Примером из задачи служат 2-я и 3-я трубы

Рис. 4. Схема параллельного соединения

При последовательном соединении трубопровода расход Q по всей его длине одинаков, потери напора равны сумме потерь на отдельных участках трубопровода:

(12) где n - количество участков трубопровода.

Такие трубопроводы удобнее всего рассчитывать, пользуясь гидравлической характеристикой трубопровода. Для каждого простого трубопровода в одной системе координат строят свою гидравлическую характеристику. Так как расход для всех простых трубопроводов одинаков, а потери напора суммируются, производят сложение характеристик трубопроводов по оси ординат. Полученная в результате сложения

8

графическая характеристика является характеристикой всего сложного трубопровода, состоящего из нескольких простых трубопроводов.

Рис. 5. График зависимости напора от расхода.

В таком трубопроводе расходы жидкости Q1, Q2, Q3 … Qn распределяются таким образом, что гидравлические потери во всех параллельных линиях одинаковы:

(13)

где Q - расход в точке разветвления и в точке соединения;

n - количество разветвлений.

Для построения общей гидравлической характеристики сложного трубопровода в одной системе координат строят характеристики для каждого простого трубопровода. Так как потери напора в трубопроводах равны, а суммируются расходы, сложение производят по оси абсцисс (рис. 6.7).

9

Рис. 6. Потери напора в трубах вычисляют по формуле

участка трубопровода, d- диаметр трубопровода, u -средняя скорость течения жидкости.

В общем случае λ является функцией числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости стенок трубы Δ/d. Здесь – абсолютная шероховатость.

В общем виде 6 = 6(RS, ∆/h). Численно λ определяется в зависимости от области сопротивления. Рассмотрим наиболее употребительные из них.

Ламинарный режим течения:

6 = AB?@ , RS ≤ 2320. (14)

Турбулентный режим течения, область гидравлически гладких труб:

6 = 0,11 P<∆ + AB?MQH,%O , 10 <∆ < RS ≤ 500 <∆ , формула Альтшуля. (16)

Область квадратичного трения:

10