Загорского месторождения-2
.pdf
95
10.Плотность дисперсной фазы
11.Вязкость дисперсной среды
|
|
= 823 кг / м |
3 |
|||
Ф |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 5,22*10 |
−3 |
Па *с |
|
С |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
Чертеж отстойника представлен на рисунке 2.1
РАСЧЕТ:
Расчет базируется на ряде следующих положений, качественно описывающих реальную картину гравитационного осаждения полидисперсной эмульсии в типа В/Н в стесненных условиях в двигающей жидкости.
1.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника концентрация дисперсной фазы изменяется как вдоль аппарата, так и по его высоте.
2.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее вязкость изменяется как вдоль аппарата,
так и по его высоте.
3.За время прохождения эмульсии от входа до выхода отстойника ее линейная скорость изменяется как
вдоль аппарата, так и по его высоте.
Такой сложный характер поведения реальной эмульсии в аппарате неизбежно требует ряда упрощений:
Консорциум « Н е д р а »
96
Рис 2.1
Консорциум « Н е д р а »
97
Пренебрежем толщиной входного слоя, который образуется между нефтью и водяной подушкой.
Будем вести расчет, используя понятие ( |
d |
MIN |
). |
|
Будем считать время отстоя равным среднему времени движения эмульсии вдоль зоны отстоя.
Схема горизонтального отстойника L
h |
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
D |
Э |
|
Э
Водянаяподушка
h |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н
h1
В
Зная
удаляются
Н и К , с помощью таблице в данном отстойнике.
2.1. определяют минимальный размер капель дисперсной фазы (
d
m
in |
), которые |
Таблица 2.1
Консорциум « Н е д р а »
98
Усредненное распределение дисперсной фазы по d
d м *10 |
−6 |
|
|
|
|
3 |
4 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
0,05 |
0,15 |
0,2 |
0,18 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
0,03 |
0,03 |
0,02 |
0,02 |
200
0,04
Для этого, вычисляют |
|
как |
|
указанные в ячейках величины |
|
||
превышая) . |
|
|
|
разницу |
Н |
до тех пор
и В , двигаясь справа налево по нижней строке табл., суммируются пока найденное слагаемое не станет равным (или минимальным не
Консорциум « Н е д р а »
99
|
|
d = (d |
|
) |
=10 |
*10 |
−6 |
; |
|
|
||||||||
|
|
m in |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рассчитываются критерий Архимеда, заменял |
d r |
на (d m in ) : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
( |
|
− |
|
|
) * |
|
* d |
3 |
* g |
|
|||||
|
r = |
д.ф |
д.с |
д.с |
r |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r = |
(1170 − 823) *823* (10*10−6 ) |
3 *9.81 |
= 0,025 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
(5,22*10−3 ) |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
При
Для
r 36, следовательно режим Ламинарный.
Ламинарных условий оседания:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qн |
= |
( |
д.ф − |
д.с ) * g * d m in |
|
* |
1 − ср |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
( д.ф |
− д.с ) * g * d |
|
m in |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
*18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
1 |
− (d |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
д.с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
m in |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* S Н |
* |
|
|
вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− h − h ) |
|
|
|
|
− h |
|
|
|
− 0,5( |
|
|
− |
|
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 − (d |
|
|
) |
2 |
|
(D |
0 |
|
(D |
в |
|
− h ) |
1 |
вх |
вых |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
1 − |
ср |
m in |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
(1170 − 823) ∙ 9,81 ∙ (10 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,277 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4,7 |
(1170 − 823) ∙ 9,81 ∙ (10 ∙ 10−6)2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
= { |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
[ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] + |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
5,22 ∙ 10−3 |
∙ 18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 ∙ 5,22 ∙ 10−3 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,277 ∙ √1 − (10 ∙ 10−6)2 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,277 |
|
|
|
|
|
|
|
4,7 |
|
|
19,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19,8 |
|
|
|
1 − 0,55 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
∙ [ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
] |
∙ |
|
|
|
|
} ∙ |
|
|
|
|
|
|
∙ 4,43 ∙ |
= |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3 − 1,25 − 1) |
(3,6 − 1,25 − 1) |
1 − 0,5(0,55 − 0,05) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 − 0,28 ∙ √1 − (10 ∙ 10−6) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
м3 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,0451 |
|
|
= 3987 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
|
сут |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Консорциум « Н е д р а »
где |
S н - часть аппарата занятого нефтью. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Для горизонтального отстойника: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
S |
|
= R |
2 |
− R |
2 |
|
|
|
|
|
|
− R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
в |
− sin * cos |
|
− sin * cos |
; (2.10) |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
|
в |
180 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
S |
|
= 3.14*1.52 |
−1.52 |
8,41*3,14 |
|
|
|
|
|
−1,52 |
80*3,14 |
− sin 80* cos80 |
|
= 4,3 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
H |
|
180 |
|
− sin 8,41* cos8,41 |
|
180 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
в |
1 |
; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= arccos |
1,5 −1,25 |
= 8,41 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
R |
− h |
|
|
|
= arccos |
в |
2 |
|
|
|
|
R |
; |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
= arccos |
1,5 − 0,28 |
= 80 |
|
|
|
1,5 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
н |
− |
к |
|
|
|
||||
ср |
|
|
2 |
; |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
100
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Консорциум « Н е д р а »
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»
101
|
|
= |
0,55 + 0,05 |
= 0,2775 |
|
||
ср |
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
расч = 3987 |
м3 |
< реал = 5000 |
м3 |
||||
|
с |
сут |
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Вывод по технологическому расчету:
Так как реальный объем эмульсии проходящей через отстойник, больше чем его расчетная способность,
следовательно, аппарат не справляется, он перегружен. Требуется установка дополнительного отстойника.
|
|
Механический расчет отстойника |
||||
|
Расчет отстойника на прочность. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные: |
|
|
|
|
|
|||
Характеристика |
|
Значения |
|
|||
1. |
Основной материал, применяемый в изделии |
|
Сталь 0,9Г2С-6 ГОСТ 5520-79 |
|
||
2. |
Гайки |
|
Сталь 25 ГОСТ 1050-88 |
|
||
3. |
Шпильки |
|
Сталь 35ГОСТ 10-50-88 |
|
||
4. |
Диаметр аппарата |
|
3000 мм |
|
||
5. |
Давление |
|
1 МПа |
|
||
6. |
Температура |
|
70 |
0 |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчет толщины стенки обечайки корпуса, работающей под внутренним давлением.
S |
p |
= |
|
|
|
|
|
S |
|
|
PD |
||
2 Э |
р |
− Р |
||
|
|
|
|
|
= S |
p |
+C |
; |
|
|
|
|
||
;
Консорциум « Н е д р а »
102
где - допускаемое напряжение при t = 20 C, для стали 0,9Г2С
принимается равной =196МПа;
р - коэффициент прочности для продольного и кольцевого швов,
принимается равной фр =1;
С1 - прибавка к расчетной толщине для компенсации коррозии,
принимается равной С1 = 2мм ;
С2 -прибавка к расчетной толщине на минусовой допуск по толщине листа, принимается равной С2 = 0,8мм ;
С - сумма прибавок к расчетным толщинам стенок;
Р - расчетное давление, Р =1МПа;
D - внутренний диаметр корпуса, мм
|
|
|
C = C |
+ C |
2 |
; |
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
С = 2 + 0,8 = 2,8 |
||||||
|
|
|
3000 *1*10 |
6 |
|
|
|
||
S |
|
= |
|
|
= 11,2мм |
||||
p |
2 *196 *1 −1*10 |
6 |
|||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
S = 2,8 +11,2 = 14мм |
||||||
;
Принимается S = 16 мм.
Проверим условия применения формул:
S − C |
0,1 |
|
D |
||
|
Консорциум « Н е д р а »
103
16 − 2.8 0,1
3000
0.0044 < 0,1 - Условие прочности выполняется.
Допускаемое внутреннее избыточное давление:
|
Р = |
2 |
p |
* (S −C |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
D + (S + C) |
|||
|
2 196*10 |
6 |
*1(14 − 2.8) |
||||
P = |
|
||||||
3000 + (14 |
− 2.8) |
||||||
|
|||||||
) ;
=1.8МПа
Т.к
Р
P
, т.е 1<1.8, то условие прочности обечайки по внутреннему давлению – Выполняется.
Расчет толщины стенки эллиптического днища, работающего под |
внутренним давлением. |
S |
1 p |
= |
|
|
P * R 2 − 0.5 * P
;
|
|
|
S |
|
= S |
+C |
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1p |
1 |
|
|
|
|
|
C = C |
+ C |
2 |
+ C |
3 |
= 2 + 0,8 + 3 = 5,8мм |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1*10 |
6 |
* 3000 |
|
|
|||||
S |
|
= |
|
|
= 11.2мм |
|||||||
1 р |
|
|
|
− |
|
|
|
6 |
||||
|
2 *1*196 |
0.5 *1*10 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
S = 11.2+5.8 = 17 мм.
Принимаем S1 = 18 мм .
Проверим условие применения формул:
Консорциум « Н е д р а »