Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Удельную массовую скорость квазижидкости находим по формуле, (кг·м2/с):
где G – массовый расход, кг/с;
S – площадь сечения трубы, м2.
|
|
|
|
|
G = Q , |
|
|
|
(14.3) |
G1 = 0,00014 · 830 = 0,12 кг/с |
|
|
|
|
|
G2 |
= |
0,0057 · 830 = 4,73 кг/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S = |
|
вн |
, |
(14.4) |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S1 = |
|
3.14 · 0,0752 |
= 0,0044 м2 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
= |
3.14 · 0,1522 |
=0,02 м2 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W = |
|
0,12 |
=27,27 кг·м2/с |
|
|
|
|
|
|
0,0044 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W2 = 4,730,02 =236,5 кг·м2/с
Так как |
|
н |
|
< 1000 на участке АВ и ВС, то применяем методику Фриделя. Согласно выбранной методике находим |
|
|
|
|
|
|
|
г |
|
|
|
|
потери по формуле:
Согласно данной методике потери давления на трение могут быть определены из соотношения:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
P = 1 − |
2 |
+ |
2 |
f |
g |
+ 3.23 F H Fr |
−0.045 |
W |
−0.035 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F = |
0.78 |
(1 − ) |
0.224 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.91 |
|
|
|
|
0.19 |
|
|
|
|
|
0.7 |
f |
|
g |
|
− |
g |
|
H = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
f |
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость движения жидкости в трубе равна:
Критерий Фруда определяется по формуле:
Найдем расход жидкой фазы в объёме трубопровода по формуле:
Q |
|
= Q (1 |
−) |
|
|
|
(14.10) |
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
1 |
= 0,00014 · (1- 0,29)= 0,0001 м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qf |
2 |
= 0,0057 · (1- 0,29)= 0,004 м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
Для первого участка: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vс1 |
= 0,0001 = 0,023 м/с |
|
|
|
|
|
|
|
0,0044 |
Для второго участка:
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
= |
0,004 |
= 0,2 м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с 2 |
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fr |
= |
|
|
|
0,0232 · |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,075 |
= 0,0007 |
|
|
|
|
|
|
|
c1 |
|
|
|
|
|
|
|
Fr |
= |
|
|
|
|
0,22 · |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,18·0,152 = 0,0269 |
|
|
|
|
|
|
|
c 2 |
|
|
|
|
|
|
F =0,0140.78 |
· (1-0,014) 0.224 = 0,04 |
|
|
|
830 |
0.91 |
|
|
|
|
|
|
|
0.19 |
|
|
|
|
|
|
0.7 |
|
|
|
0,0000083 |
|
|
|
0,0000083 |
|
=134,39 |
|
|
|
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
· |
|
|
1-( |
|
) |
|
|
1,159 |
|
0,00243 |
|
0,00243 |
|
|
|
|
|
|
По формуле (3.123) найдем потери давления на участке АВ и ВС:
1-0,014 |
2 |
+0,014 |
2 |
|
|
830 |
|
0,0000083 0.01 |
+ 3.23·0,04·134,39·0,0007 |
-0.045 |
-0.035 |
=22,58 Па |
|
|
|
|
· |
|
|
· |
|
|
·27,27 |
|
|
|
|
1,159 |
|
|
0,00243 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
830 |
|
0,0000083 0.01 |
|
|
|
|
1-0,0142 +0,0142 · |
|
|
· |
|
+ 3.23·0,04·134,39·0,0269-0.045 |
·236,5-0.035 =18,01 Па |
|
|
|
|
1,159 |
|
|
0,00243 |
|
|
|
|
Найдём общие потери давления при движении:
Вывод
Из расчётов можно сделать вывод, что газонасыщенная нефть, по выкидным линиям, по сборному коллектору,
способна дойти от скважины до ДНС за счёт собственного давления. Потери на трение незначительны. Следовательно,
дополнительных насосов не требуется.
235
15. Гидравлический расчет простого трубопровода, транспортирующего однофазную жидкость
Технические условия для выполнения расчета
Определить потери давления, которые возникнут при движении по трубопроводу подтоварной воды от КНС-5 до
ВРП-5 и от ВРП-5 до поглощающий скважины № 3п. Схема изображена на рис. 15.1.
|
|
|
|
|
Схема движения подтоварной воды |
|
|
|
|
ВРП-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скв. №3п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
КНС-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 15.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке AB, м |
|
|
D1 |
0,096 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Расход жидкости на участке AB, м3/с |
|
|
|
|
|
Q1 |
0,006 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Длина участка трубопровода AB, м |
|
|
|
|
|
L1 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Внутренний диаметр трубопровода на участке BC, м |
|
|
D2 |
0,062 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Расход жидкости на участке BC, м3/с |
|
|
|
|
|
Q2 |
0,00098 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Длина участка трубопровода BC, м |
|
|
|
|
|
L2 |
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
Абсолютная шероховатость трубопровода, м |
|
|
e |
0,002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
236
8. |
Плотность пластовой воды, кг/м3 |
ρ |
1000 |
|
|
|
|
9. |
Динамическая вязкость пластовой воды, Па·с. |
μ |
0,0005 |
|
|
|
|
Результаты расчета
Для горизонтального трубопровода потери вычисляем по формулам Дарси-Вейсбаха:
|
|
Pтр = |
|
L |
|
vc2 |
, |
(15.1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dв 2 |
|
где |
L - длина трубопровода, м; |
|
|
|
|
|
|
D |
в - внутренний диаметр трубопровода, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
- ускорение силы тяжести, м/с2; |
|
|
- плотность жидкости, кг/м3; |
|
|
|
|
|
|
hтр |
- потеря напора, м; |
|
|
|
|
|
|
Ртр |
- потеря давления, Па; |
|
|
|
|
|
|
|
- |
коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий в общем случае от режима течения жидкости и |
шероховатости стенок трубопровода; |
|
|
|
|
|
|
v |
c - средняя скорость течения жидкости, м/с, определяем по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
, |
|
|
|
(15.2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
237
где - динамическая вязкость жидкости, Па×с.
0,0005 |
= 0,0000005м2/сек |
1000 |
где - плотность жидкости, кг/м3.
Определим режим движения для трубопровода. Для этого определим числа Рейнольдса Re, Reпер1и Reпер2.
Re = |
v D |
вн |
= |
4 Q |
= |
4 Q |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
вн |
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
|
где v – средняя скорость движения жидкости в трубе, м2/с.
4 · 0,006
3.14 · 0,096 ·0,0000005 = 159235,67
4 · 0,00098
3.14 · 0,062 ·0,0000005 = 40271,22
Так как ReАВ 2320 и ReВС>2320, то режим течение на участке АВ, ВС - турбулентный. Турбулетное течение бывает трех типов:
если |
2320 |
труб; |
если |
Reпер1 |
,то это режим гидравлических гладких
,то это режим переходной зоны;
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
