книги / Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов

c .= 2 g (h + 0,5D );

^ - суммарный коэффициент местного сопротивления сливного ус­ тройства; dc, dK— диаметры соответственно сливного устройства и коллектора; £и~ расстояние между точками подключения сливных устройств к коллектору; £пк - расстояние от точки подключения к коллектору сливного устройства ближайшей цистерны до заполняе­ мой нулевой емкости; h —расстояние по вертикали от нижней обра­ зующей цистерны до точки врезки коллектора в нулевую емкость.

При турбулентном режиме слива аналогично (12.15) можем за­ писать

Коэффициент расхода \\!рв данном случае находится в предпо­ ложении, что во всем коллекторе режим течения и зона трения оди­ наковы. В зоне гидравлически гладких труб

491

1,877

+£. 1 + 21,877 + З1,877 + ...(пц - 1)

где Я,1к - коэффициент гидравлического сопротивления при течении нефтепродукта в коллекторе со скоростью о .

Полученные формулы (12.18), (12.21) и (12.22) справедливы в случаях, если движение нефтепродукта в коллекторе осуществляется с полностью заполненным сечением, т.е. когда

тернах нередко образуется осадок. В этом случае применяют устрой­ ство слива и удаления осадков типа УСН-175М. Для определения продолжительности полного слива можно воспользоваться форму­ лами (12.16) или (12.17), но в них вместо f - o CpUH FKoKcp надо подста­ вить соответственно ( f -исрц- q co-пс)и (FKuKxp- q ^ -пс), где q ^ - расход нефти, подаваемой к размывающему соплу, установленному в цистерне; псо - число сопел.

обеспечивать полный размыв осадка в течение слива цистерны (мар­ шрута). Величина qcoобычно лежит в пределах 25...50 м3/ч .

§ 12.3. Самотечный слив светлых нефтепродуктов на АЗС

Светлые нефтепродукты доставляются на АЗС автомобильными цистернами, и далее они сливаются самотеком.

492

При герметизированном сливе под уровень нефтепродукта (рис. 12.2) получение аналитического решения задачи по определе­ нию продолжительности слива крайне затруднено. Поэтому приве­ дем алгоритм численного решения данной задачи по шагам, кото­ рый можно реализовать на ЭВМ.

Мгновенная скорость нефтепродукта в приемном трубопроводе резервуара АЗС

где i Tи dTдлина и диаметр приемного трубопровода резервуара АЗС; I , d - то же для рукава автоцистерны; £0, d0 - то же для ее сливного патрубка; С,{ - коэффициент i-ro местного сопротивления диаметром d; ; f ( A , ) - функция

где m - коэффициент в формуле Лейбензона.

При герметизированном сливе давление Р, равно давлению на­ сыщенных паров нефтепродукта, а величина давления в ГП запол­ няемого резервуара Р2 постепенно возрастает. Одновременно, по мере

Ра+Р-сд А» ПРИ Р2 ^ Ра + Р ВД.А;

где Р2(0), V2 (0) - давление в газовом пространстве и его объем в

493

Рис. 12.1. Расчетная схема к задаче о самотечном сливе железнодорожного маршрута

А=2а

В=2Ь

Рис. 12.2. Расчетная схема к задаче определения времени самотечного слива нефтепродуктов на АЗС

494

заполняемом резервуаре в начале слива; - объем слитого на дан­ ный момент нефтепродукта; РедА — уставка клапанов давления ре­ зервуаров А ЗС , для ды хательн ого кл ап ан а А ЗТ 5 -890 -802 РадА =10000 Па, а для СМДК-50 Рад А= 25000 Па.

Изменение во времени величины h зависит от типа резервуара

7tdp

где h (О) - расстояние по вертикали между нижней образующей ав­ тоцистерны и поверхностью нефтепродукта в приемном резервуаре в момент начала слива; dp - диаметр резервуара.

При сливе нефтепродукта в горизонтальный цилиндрический резервуар расчет изменения h несколько сложнее

где Zp(0), Zp— взлив нефтепродукта в приемном резервуаре соот­ ветственно в момент начала слива и в рассматриваемый момент вре­

dP При увеличении объема нефтепродукта в резервуаре н аУ ^в ле­

вую часть (12.13) вместо У (0)надо подставить У (0 ) -У сли методом последовательных приближений искать Z , под которой понимается

Zp уже отношение — .

dp

Приближенно время самотечного слива светлых нефтепродук­ тов на АЗС можно найти при допущении, что в момент начала слива Р, « Р2, а к моменту окончания слива Р, = Ра - Рц в - давлению, при котором в автоц и стерн у начинает подсасы ваться воздух, а

495

P2 =Pt + Р А —давлению срабатывания дыхательного клапана. Время полного слива автоцистерны при сделанных допущениях

находится по формуле

7 1 L..AB

(12.32)

fтo ср

где А, В - соответственно большая и малая ось эллипса, форму ко­ торого имеет днище автоцистерны (для цистерны с цилиндрическим днищем АВ = 0,25 D u2); fTплощадь сечения приемного трубопро­ вода резервуара АЗС; - средняя (за период слива) скорость неф­ тепродукта в приемном трубопроводе, определяемая как полусумма

AZp - изменение взлива в приемном резервуаре АЗС в процессе слива. Величина AZp находится решением трансцендентного уравнения (12.31), в которое вместо У (0)надо подставить V (0) + VCJI, а под

Z понимается величина (Zp (6) + AZp) /d p ._

Для удобства определения величины Z n o формулам (12.31) по­ строен график, приведенный на рис. 12.3.

§ 12.4. Принудительный слив нефтепродуктов из транспортных емкостей

Принудительный слив применяется при выг­ рузке нефтепродуктов из нефтеналивных судов, для ускорения сли­ ва железнодорожных цистерн, а также при неисправном нижнем сливном приборе цистерн.

Слив танкеров и барж При выгрузке нефтепродукта из нефтеналивного судна грузовы­

ми насосами (рис. 12.4) средний расход слива Qc находится из усло­ вия, что заполняется наиболее удаленный от причала резервуар. Ве­ личина Qc находится решением квадратного уравнения

496

z -------►

Рис. 12.3. График для определения величин Z

(построения выполнены для условий примера 12.8)

Рис. 12.4 Расчетная схема к задаче выгрузки нефтепродукта из нефтеналивного судна

497

ную характеристику грузового насоса; пн - количество параллельно ра­ ботающих насосов; \ - коэффициент гидравлического сопротивления i-ro участка трубопроводной коммуникации, имеющего диаметр ф и протяженность п, —число участков разного диаметра; п2 — число местных сопротивлений; ^ - коэффициент местного сопротивления; ZE, Zc —нивелирная высота соответственно днища заполняемого ре­ зервуара и уровня нефтепродукта в судне; Н р - уровень нефтепродукта в заполняемом резервуаре.

Ориентировочно можно принять Zc равным высоте нижнего го­ ризонта вод, а Н р- половине высоты резервуара.

Так как Х{зависит от расхода, то величина Qc находится мето­ дом последовательных приближений. Для облегчения решения дан­ ной задачи удобно представить

где V ^— объем сливаемого нефтепродукта; т^*6 — требуемое время слива судна.

Выбор температуры подогрева производится таким образом, что­ бы выполнялось неравенство

498

P g

где Н вак - вакууметрическая высота всасывания насосов; h - потери напора на трение по длине всасывающего трубопровода; hM—сум­ марные потери напора на местных сопротивлениях всасывающего трубопровода; AZ —разность нивелирных высот всасывающего пат­ рубка насоса и уровня нефтепродуктов в емкости; Ps —давление на­ сыщенных паров нефтепродукта при температуре перекачки.

Сведения об основных типах нефтеналивных судов приведены в табл. 1.13... 1.16.

При проектных расчетах ориентировочный внутренний диаметр трубопроводов находится по формуле

где W0— ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепро­ дукта (табл. 12.3).

Найденные ориентировочные значения диаметров округляются в большую сторону до ближайшего значения.

При правильно выбранных размерах трубопроводной комму­ никации общее время слива нефтепродуктов должно быть меньше нормативного.

Расчет принудительного нижнего слива железнодорожных цис­ терн выполняется аналогично, однако, при расчете Qcno формуле (12.36) необходимо учитывать наличие сливного прибора.

499

Сифонный слив При неисправных сливных приборах железнодорожных цистерн

или отсутствии сливных устройств, для герметизированного слива нефтепродуктов применяют верхний (сифонный) слив (рис. 12.5).

Задачами расчета сифонного слива являются:

1)определение диаметров трубопроводных коммуникаций;

2)их гидравлический расчет;

3)подбор насосов для производства слива;

4)проверка коммуникаций на устойчивость всасывания.

Алгоритм расчета сифонного слива таков. Исходя из объема неф­ тепродукта в цистерне и требуемой продолжительности слива, опре­ деляется необходимый расход в одном стояке Qc . Затем по формуле (12.40) находятся расчетные диаметры сливного стояка, коллектора, всасывающего и нагнетательного трубопроводов. После этого выби­ раются их стандартные значения.

Гидравлический расчет трубопроводных коммуникаций выпол­ няется по формулам, приведенным в главе 5.

Потери напора в стояке

где А.ш, £т— коэффициент гидравлического сопротивления и длина шланга; Хс, £с- то же для стояка диаметром dc; суммарный коэффициент местных сопротивлений в стояке; ис - средняя скорость движения нефтепродукта в стояке; £z - приведенная длина стояка.

Расход нефтепродукта в коллекторе

где пс —количество стояков, подключенных к коллектору слева или справа (берем большее) от точки присоединения всасывающего тру­ бопровода.

Потери напора в коллекторе, как трубопроводе с переменным расходом, находятся по формуле

где пк— коэффициент, учитывающий изменение расхода по длине коллектора: при ламинарном режиме пк = 0,5 , а при турбулентном — пк = 1/3 ; Хк — коэффициент гидравлического сопротивления наи-

500