Эквивалентная шероховатость труб (данные а.Д.Альтшуля)

Вид трубы	Состояние трубы	Кэ, мм
Бесшовные стальные	Новые чистые
Сварные стальные	После нескольких лет эксплуатации
То же	Новые чистые
То же	С незначительной коррозией после очистки
То же	Умеренно заржавленные
То же	Старые заржавленные
То же	Сильно заржавленные или с большими отложениями

________________________

Примечание. В знаменателе указаны средние значения эквивалентной шероховатости.

Условия существования различных зон трения:

− гидравлически гладкие трубы ;

− зона смешанного трения (переходная зона);

− зона квадратичного трения .

Для зоны гидравлически гладких труб коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле Блазиуса

.

(2.21)

Для зоны смешанного трения коэффициент рекомендуется вычислять по формуле Альтшуля

.

(2.22)

В зоне квадратичного трения значение коэффициента рекомендуется определять по формуле Шифринсона

.

(2.23)

Формула (2.17) может быть представлена в обобщенном виде (формула Лейбензона):

,

(2.24)

где β, m– коэффициенты,

.

Величины коэффициентов в формуле Лейбензона (2.24):

Режим течения	m	A1	β, с2/м
Ламинарный	1	64	4,15
Турбулентный:
Зона Блазиуса	0,25	0,3164	0,0246
Зона смешанного трения	0,1	0,206ε0,15	0,0166ε0,15
Зона квадратичного трения	0	λ	0,0827

Приведенные формулы применимы для расчета труб любого поперечного сечения.

Гидравлический уклон – потеря напора на трение на единицу длины трубопровода:

.

(2.25)

Если трубопровод имеет вставку другого диаметра d_в, гидравлический уклон в этой вставке определяют через гидравлический уклон и диаметр основной трубы

.

(2.26)

Если параллельно с трубопроводом уложен лупинг диаметром d_луп, гидравлический уклон на сдвоенном участке также определяют через гидравлический уклон и диаметр одиночного трубопровода

,

(2.27)

где ω – расчетный коэффициент,

.

(2.28)

Когда d_луп=d, то при ламинарном течении (m = 1) ω = 0,5, при турбулентном течении в зоне гидравлически гладких труб (m = 0,25) ω = 0,296 и в зоне квадратичного трения (m= 0) ω = 0,25.

Если к трубопроводу длиной Lи диаметромdподключена параллельная нитка длинойX_лупи диаметромd_луп, то потери напора в таком сложном трубопроводе можно определить по формуле

.

(2.29)

Аналогичная зависимость получается и для вставки

,

где

.

(2.30)

Если на трубопроводе есть и лупинг и вставка, то потери напора определяются по формуле

.

(2.31)

На линейной части трубопровода имеются местные сопротивления – задвижки, повороты, сужения и т.п. Потери напора на них определяют по формуле

,

(2.32)

где ξ_т– коэффициент местного сопротивления, зависящий как от вида сопротивления, так и от характера течения жидкости.

Для магистральных трубопроводов потери напора на местные сопротивления незначительны, их принимают равными до 2 % от потерь на трение.

Кроме того, в конце трубопровода должен поддерживаться остаточный напор H_кп, необходимый для закачки нефти в резервуары.

 В соответствии с Нормами проектирования магистральные нефтепроводы протяженностью более 600 км делятся на эксплуатационные участки длиной от 400 до 600 км. Соответственно их число составляет

,

где L_г– геометрическая длина трубопровода (включая самотечные участки).

На станциях, расположенных на границе эксплуатационных участков, вместимость резервуарного парка должна составлять 0,3-0,5 суточной пропускной способности трубопровода. Эта емкость должна быть увеличена до 1,0-1,5Q_сутв случае обеспечения приемно-сдаточных операций [1]. Следовательно, напорH_кпбудет использованN_эраз.

Таким образом, полный напор, необходимый для ведения перекачки,

,

(2.33)

где Δz – разность геодезических отметок конца z_к и начала z_н трубопровода.

Станции, расположенные на границах эксплуатационных участков, являются головными для своих участков. Поэтому на них устанавливаются подпорные насосы, развивающие суммарный напор N_эh_пн. Следовательно, суммарный напор, развиваемый насосными станциями нефтепровода, складывается из напора, развиваемого всеми подпорными насосами головных насосных станцийN_эh_пни суммарного напораnстанций, т.е.

,

(2.34)

где H_cт– расчетный напор одной станции, м,

.

(2.35)

 В магистральном трубопроводе устанавливается такой расход Q, при котором суммарный развиваемый напор, определяемый по формуле (2.34), равен полным потерям напора в трубопроводе, вычисляемым по формуле (2.33).

Соответственно, уравнение баланса напоров имеет вид:

.

(2.36)

Из формулы (2.36) следует, что расчетное число насосных станций

.

(2.37)

Расчетное число насосных станций, как правило, получается дробным. Оно может быть округлено как в сторону большего (n′), так и в сторону меньшего (n′′) числа станций.

Если заказчика устраивает, что фактическая производительность нефтепровода отличается от проектной, то принимается соответствующий вариант. При округлении числа станций в большую сторону требуемая производительность трубопровода достигается при его работе на переменных режимах.

Если же заказчик настаивает на точном обеспечении проектной производительности нефтепровода, то необходимо прибегнуть к регулированию либо характеристик станций, либо трубопровода, либо того и другого.