Глава 7. ТехнОлогический расчет
7.1. Гидравлический расчет нефтепровода
Определим полные потери напора в трубопроводе.
Таблица 7.1 - Исходные данные
|
Qг, млн.т/год |
34,181 |
|
Длина трассы L, км |
196 |
|
Разность отметок начала и конца трубопровода AZ=Z2-Z1, м |
15 |
|
Средняя расчетная кинематическая вязкость при температурах грунта на глубине заложения трубопровода νp, см2/сек |
0,55 |
|
Средняя плотность при данном диапазоне измерения температур ρ, т/м3 |
0,835 |
|
Средняя абсолютная шероховатость для нефтепроводных труб после нескольких лет эксплуатации е, мм |
0,2 |
|
Потери в местных сопротивлениях hмс, м |
0,02hтр |
|
Толщина стенки трубы δ, мм |
12 |
|
Наружный диаметр трубопровода D, мм |
1220 |
|
Высота грунта над верхней образующей трубы h, м |
1 |
Секундный расход нефти:
,
м3/с
(7.1)
где Nг =353 дней – расчетное число рабочих дней для магистрального нефтепровода.
м3/с
Внутренний диаметр трубопровода:
(7.2)
Средняя скорость течения нефти рассчитывается по формуле:
м/с
(7.3)
Проверка режима течения:
(7.4)
Re>ReKp=2320, режим течения турбулентный. Находим ReI и ReII.
;
;
;
(7.5)
;
2320 < Re < ReI – зона гидравлически гладких труб.
Коэффициент гидравлического сопротивления определяется для зоны гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса:
(7.6)
Гидравлический уклон находим по формуле:
(7.7)
Потери напора на трение в трубопроводе:
м
(7.8)
Потери напора на местные сопротивления:
м
(7.9)
Полные потери напора в трубопроводе:
(7.10)
7.2 Определение толщины стенки трубопровода
Расчетную толщину стенки трубопровода, см, следует определять по формуле:
,
(7.11)
где n=1,15 – коэффициент надежности по нагрузке – внутреннему рабочему давлению в трубопроводе;
Р=4,91 МПа – рабочее давление в трубопроводе;
Dн=1,22 м – наружный диаметр трубы;
R1 – расчетное сопротивление растяжению, определяется по формуле:
,
(7.12)
где m0=0,9 – коэффициент условий работы трубопровода;
k1=1,4 – коэффициент надежности по материалу;
kн=1 – коэффициент надежности по назначению трубопровода;
R1н – нормативное сопротивление растяжению металла труб и сварных соединений, принимается равным минимальному значению временного сопротивления σвр =550 МПа;
МПа;
мм
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия:
,
(7.13)
где ψ1 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:
,
(7.14)
где σпрN – продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб, определяется по формуле:
,
(7.15)
где α=1,2*10-5 град – к-т линейного расширения металла трубы;
Е=2,06*105 МПа – переменный параметр упругости (модуль Юнга);
μ=0,3 – переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);
Dн=1220 мм – диаметр трубы.
–расчетный
температурный перепад.
Находим величину продольных осевых сжимающих напряжений:
МПа
Так
как
МПа
– отрицательное значение, это означает,
что присутствуют сжимающие напряжения.
Коэффициент, учитывающий 2–х осное напряженное состояние металла:
При наличии продольных напряжений расчетную толщину стенки пересчитывают:
мм
С учетом припуска на коррозию 2 мм и на неравномерность проката 1мм толщина стенки принимается равной 12 мм.