Задачник по трубопроводному транспорту нефти нефтепродуктов и газа

В то же время масса жидкости, естественно, не изменяется. Если предположить, что и после снижения температуры

трубопровод остается полностью заполненным жидкостью, то масса жидкости в нем определится формулой:

M2=p2v 2= p0V0 • [1+ f t • - a T )(20 - Т 2 ) - (1/К + 1 / к ) ( р „ „ - р2) ] .

Поскольку М, = М 2, то имеет место равенство:

1+ft - СЦ.Х20- Т,)- (1/К+1 кХр„„. - р,) =

= 1+(4 - а т )(20 -Т 2) - (1/К + 1/к)(рати - р2) или

<*>

15. Решение этой задачи основывается на формуле

р ,- р , = - ?~Р т— (Т ,-Т ,), F2 Pl l/K + 1/к V 2

полученной при решении предыдущей задачи № 14. Подставив исходные данные из условия, получим:

Таким образом, падение температуры в остановленном трубопроводе всего на 3 °С приводит к падению давления почти на 25 атм. Если бы в рассматриваемом случае темпе­ ратура снизилась больше, чем на 3 °С, то в трубопроводе могли бы возникнуть пустоты, заполненные парами дизель­ ного топлива.

16. Обозначим через t время истечения из камеры по ции нефти объемом V Тогда V = Q t . Используя для рас­ хода Q формулу (6), находим:

что составляет примерно 18,5 сСт.

18. В формулу (7) Стокса F = Зтс • pvd следует подста­

или 188 сПз. Разделив р. на плотность нефти, получим ки­ нематическую вязкость v :

V = |х/р = 0,188/900 = 209-10-6 м2/с

или 209 сСт.

19. Из формулы (10) следует, 4TO Q ,/Q 2 = (г,/ г2)3+,^п. По­

скольку отношение расходов истечения обратно пропор­ ционально временам истечения, получаем уравнение:

Используя результаты первого эксперимента, на основе формулы (10) получаем уравнение для определения k/р :

и*

164

пластичной жидкости через рассматриваемую трубку для двух данных в условии пар значений расхода и перепада давлений:

Разделив почленно эти равенства друг на друга, получим:

т. е. имеем уравнение для нахождения неизвестной величи­ ны х

165

2.2.Гидравлические режимы работы нефте-

инефтепродуктопроводов

21. Внутренний диаметр d нефтепровода равен 1000 мм ( d = D - 28 = 1020 - 2 10=1000 мм), поэтому годовую про­ пускную способность G нефтепровода можно найти по формуле: G = 8400 ■3600 • Q м = 8400 • 3600 • pv • S или

G = 8400 • 3600 ■900 • 1,0 • 3,14 • 1,02/4 = 21,365 • 10* кг/год,

что составляет 21,365 млн. т/год. Здесь 8400 - годовое число часов работы нефтепровода (350 дней).

22. Из уравнения (17) сохранения массы следует, что

23. Находим внутренний диаметр d трубопровода: d = D - 2 5 = 0,530-2■ 0,008 = 0,514 м. Кинематическая вязкость v равна р /р :

v = 0,015/890 = 16,9-10"6 м2/с или 16,9 сСт. Далее вычисляем скорость v перекачки

V = 4Q /nd2 = 4 • 800/(3 600 •3,14 • 0,5142) = 1,07 м/с. и число Рейнольдса R e :

Re = vd/v = 1,07 • 0,514/(16,9 • 10 '6) = 32543.

Отсюда видно, что течение нефти происходит в режиме

гидравлически гладких труб и, следовательно, X вычисля­ ется по формуле (25) Блазиуса:

Х= в’3 164 s 0,0236. </32543

24. Внутренний диаметр d нефтепродуктопровода: d = D - 28 = 0,530 - 2 • 0,008 = 0,514 м. Кинематическая вязкость v бензина равна р / р :

167

X = 0,3164/^49024 = 0,021.

После этого находим гидравлический уклон i , см. (21):

Это означает, что уменьшение напора составляет 1,37 м на каждый км протяженности трубопровода.

27. Вычисляем напоры Н 0 и Н к в начале и в конце уча­

После этого можно найти гидравлический уклон i на участ­ ке нефтепровода: i = (699,6-210,0)/l20000 = 0,00408mm 4,08 м/км.

На 20 км падение напора составляет 4,08-20 = 81,6 м, поэтому напоры в остальных сечениях трубопровода со­ ставляют:

Н(20) = 699,6 - 81,6 = 618,0 м; Н(40) = 618,0-81,6 = 536,4 м; Н(60) = 536,4 -81,6 = 454,8 м; Н(80) = 454,8 - 81,6 = 373,2 м; Н(100) = 373,2-81,6 = 291,6 м.

Поскольку линия гидравлического уклона проходит всюду значительно выше профиля трубопровода, то давле­ ние во всех его сечениях выше упругости насыщенных па­ ров транспортируемой жидкости и парогазовые полости в трубопроводе отсутствуют.

Рассчитываем давления в заданных сечениях:

168

p(20)=pg-[H(20)-z(20)]=850-9,81(618,6-150)=3,907-106Па; p(40>=pg[H(40)-z(40)l=850-9,81(536,4-200^2,805106 Па; p(60H>g{H (60)-z(60)]=850-9,81(454,8-100)s2,958106 Па; p(80)=pg-[H(80)-z(80)]=850-9,81(373,2-50^2,695106 Па; p(100)=pg-[H(100)-z(100)]=850'9,81-(291,6-50)=2,015106 Па.

28. Вычисляем напоры Н(20) и Н(60) в сечениях 20 и 60 км:

равен: i = (647,0 -520,6)/40000 = 0,00316или 3,16 м/км.

На 20 км падение напора составляет 3,16-20 = 63,2 м, поэтому напоры в остальных сечениях трубопровода со­ ставляют:

Н(0) = 647,0+63Д = 7Щ 2 м; Н(40) = 647,0-63,2 = 583,8 м; Н(80) = 520,6-63,2 = 457,4 м; Н(100) = 4 5 7 ,4 - 63Д = 394,2 м.

Поскольку линия гидравлического уклона проходит всюду значительно выше профиля трубопровода, то давле­ ние во всех его сечениях выше упругости насыщенных па­ ров бензина (р у =0,07 МПа) и парогазовые полости в тру­

бопроводе отсутствуют.

Рассчитываем давления в заданных сечениях:

Л = Р 8 'И ^ -г « ] =735-Ш '(71С а-7^=458- ltflla ; rf4B|=1Р гИ «|-а«1=Ж -9»1-(5838-1Я § S 23M 06 Па;

170

(h, )2 = 0,0157 • 30000/0,361 • 2,382/(2 • 9,81) = 376,7 м. Общие потери напора в трубопроводе определяются

суммой 123,4 + 376,7 = 501 м.

32. Сначала определяем скорость v течения нефти: v = 4Q/jcd2 = 4-2500/(3600 • 3,14 • 0.8042) = 1,369 м/с. Затем вычисляем число Re Рейнольдса:

Re = vd/v = 1,369 • 0,804/(7 • 1 (Г6) = 157239, коэффициент X гидравлического сопротивления:

А.= 0,11 - (0,2/804+68/157239)0'25 =0,0178

ипотери напора hTна трение:

ht = 0,0178 • 140000/0,804 • 1,3692/(2 • 9,81) = 296,1 м.

Таким образом, давление в начале участка составляет 31,6 атм. (= 3,1 МПа).

33. Уравнение Бернулли в данном случае имеет вид:

Блазиуса (1.23), имеем: X = 0,3164/^77760 = 0,0189 < А(1)