Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Томский Политехнический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Практические работы по ПТХСП

.pdf

Скачиваний:

224

Добавлен:

29.05.2015

Размер:

9.66 Mб

Скачать

☆

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................	3
1. Технологические расчеты трубопроводов.................................................................	4
1.1. Гидравлический расчёт простых напорных........................................................	4
трубопроводов ............................................................................................................	4
1.2. Определение потерь напора на трение................................................................	6
1.3. Графоаналитический способ решения задач.....................................................	10
1.4. Задания для самостоятельной работы...............................................................	12
2. Гидравлические расчёты сложных трубопроводов.................................................	28
2.1. Гидравлический расчет трубопровода I категории...........................................	28
2.2. Гидравлический расчет трубопровода II категории.........................................	30
2.3. Гидравлический расчет трубопровода III категории........................................	31
2.4. Увеличение пропускной способности трубопровода.......................................	31
2.5. Задания для самостоятельной работы...............................................................	34

3. Расчет трубопроводов при неизотермическом движении однофазной жидкости 46

3.1. Основы гидравлического расчета......................................................................		46
3.2. Задания для самостоятельной работы...............................................................		52
4. Технологические расчёты газопроводов..................................................................		58
4.1. При движении реального газа по трубопроводу происходит значительное
падение давления по длине в результате преодоления гидравлических
сопротивлений.................................................................................................		58
4.2. Гидравлический расчет простых газопроводов................................................		59
4.3. Определение коэффициента гидравлического	сопротивления...........	61
4.4. Задания для самостоятельной работы...............................................................		63
5. Коррозионные осложнения при транспорте скважинной продукции ....................		69
5.1. Основные термины и определения....................................................................		71
5.2. Особенности внутренней коррозии трубопроводов в условиях Западной
Сибири.............................................................................................................		78

5.3. Факторы, влияющие на внутреннюю коррозию промысловых трубопроводов

..........................................................................................................................	79
5.4. Задачи для самостоятельной работы...............................................................	102
6. Гидраты...................................................................................................................	105
6.1. Гидраты в природном газе...............................................................................	105
6.2. Условия образования гидратов........................................................................	108
6.3. Типы гидратов и гидратообразующие вещества ............................................	113
6.4. Физические свойства гидратов........................................................................	120
6.5. Задания для самостоятельной работы.............................................................	125
7. Отложения парафинов............................................................................................	129
7.1. Механизм отложения парафина ......................................................................	129
7.2. Факторы влияющие на отложение парафинов................................................	130
7.3. Последствия выпадения парафина..................................................................	132
7.4. Задания для самостоятельной работы.............................................................	133
Список литературы.....................................................................................................	137
Приложения................................................................................................................	138
2

ВВЕДЕНИЕ

……

1.Технологические расчеты трубопроводов

1.1.Гидравлический расчёт простых напорных

трубопроводов

Гидравлический расчет трубопроводов охватывает решения трёх типов задач:

·определение диаметра трубопровода;

·определение начального давления (P1) при известном конечном;

·оценка пропускной способности (Q).

Основные уравнения гидродинамики:

1.Объемный расход:

Q = ω × S,	м3	с .	(1)

где ω – линейная скорость, м/с;

S– площадь поперечного сечения трубы, м2.

2.Массовый расход:

G = Q × ρ = ω × S × ρ, кг	с	.	(2)
	с

Для трубопроводов круглого сечения, так как	S = π× d 2	= 0,785 × d 2 ,
	4
то формула (1) примет вид:
Q = 0,785 × d 2 × ω .		(3)

3. Уравнение неразрывности: в любой точке трубопровода массовый расход должен быть постоянным – частный случай выражения закона сохранения вещества:

G = Q × ρ = ω × S		× ρ		= ω × S		× ρ		= const, кг	с	.	(4)
1	1		1	2	2		2		с
1	1		1	2	2		2

Если жидкость слабосжимаема (несжимаема), то ρ1 = ρ2 и тогда

Q = ω1 × S1 = ω2 × S 2 = const,	м3	.	(5)
	с

то есть это уравнение материального баланса потока.

4. За основу гидравлических расчетов трубопроводов принимается уравнение Бернулли, частный случай выражения закона сохранения энергии, которое для идеальной жидкости имеет вид:

Z1 +	P	+	ω 2	= Z2 +	P	+	ω 2	(6)
	ρ × g		2 × g		ρ × g		2 × g ,
	1		1		2		2

где Р1, Р2 - давления в сечениях 1 и 2, Па;

ρ- плотность, кг/м3;

ω1, ω2 - средние линейные скорости в сечениях 1 и 2, м/с;

g- ускорение свободного падения, м/с2.

Каждый член уравнения (6) имеет размерность высоты и носит соответствующее название:

Zi – определяет высоту положения различных точек линии тока над плоскостью сравнения, геометрический напор; удельная потенциальная энергия положения;

	Pi	,	м –	называется пьезометрический напор или статический
	ρ × g
напор; удельная потенциальная энергия давления;
	ω 2	,	м –	называется динамический или скоростной напор, или
	i
	2 × g

удельная кинетическая энергия.

Сумма всех трех напоров определяет запас полной механической энергии потока в соответствующем сечении, отнесенной к единице силы тяжести, и называется полным напором H:

H i = Zi +	P	+	ω 2		(7)
	i		i
				.
	ρ × g		2 × g

Реальная жидкость обладает вязкостью. В уравнении Бернулли появляется слагаемое, учитывающее потери энергии вследствие гидравлических сопротивлений на участке 1-2:

ω 2

Z1 +

= Z2 +

+ hП ,

(8)

ρ × g

2 × g

ρ × g

2 × g

где

hП –

напор на преодоление путевых сопротивлений, то есть на

преодоление сил трения и местных сопротивлений

трубопроводов:

hП = hТ + hМ ,

(9)

где

hТ –

потеря напора за счет преодоления сил трения по длине

трубопровода;

hМ –

потеря напора за счет местных сопротивлений.

При Z1 =Z2 и ω1= ω2:

hП

P1 - P2

м.

(10)

ρ × g

DP = ρ × g × hП ,

Па.

(11)

1.2. Определение потерь напора на трение

Потеря напора на преодоление трения hT по длине трубопровода круглого сечения при любом режиме течения определяется по формуле Дарси-Вейсбаха:

hT	= λ ×	l	×	ω 2	, м.	(12)
hT	= λ ×	d	×	2 × g	, м.	(12)
		d		2 × g
Из (11) следует, что
DP = h × ρ × g, Па.						(13)

Тогда потери давления составят

DP = λ ×	l	× ω 2	× ρ, Па.	(14)

	d 2

Если скорость ω выразить через объемный расход и площадь сечения из уравнения (1):

ω =	Q	, м / с.	(15)

то уравнение (12) примет вид:

= 2320)

hT = λ ×

(4×Qπ ×d 2 )2

0,083 × λ ×

× Q

(16)

2 × g

d 5

В наклонном трубопроводе:

= λ ×

ω 2

± DZ , м.

(17)

2 × g

DP = λ × l ×

× ρ ± DZ × ρ × g,

(18)

«плюс» – когда сумма участков подъема по высоте больше суммы участков спуска; «минус» – когда наоборот.

где l – длина трубопровода, м;

d - внутренний диаметр, м;

ρ - плотность жидкости, кг/м3;

∆Z - разность геодезических отметок начала и конца трубопровода, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с2;

λ – коэффициент гидравлического сопротивления, который в общем случае зависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости стенки трубопровода:

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется:

		λ = f (Re ,ε ),	(19)
где	ε –	относительная шероховатость:
		ε =	(20)
		ε =
		d ,
где	∆ –	абсолютная эквивалентная шероховатость выбирается по

таблице, мм;

d - внутренний диаметр трубы, мм.

Абсолютная эквивалентная шероховатость – это такая высота шероховатости, при которой в квадратичной зоне сопротивления потери напора равны потерям напора для данной естественной шероховатости трубы.

Для ламинарного режима движения (Rе < Reкр

коэффициент гидравлического сопротивления зависит только от параметра Рейнольдса:

λ =

(21)

Если учесть, что

Rе = ω × d × ρ

= ω × d =

4 ×Q

(22)

π × d ×ν

и подставить выражение (21) в (22), то получим:

λ =

64 × μ

64 ×ν

(23)

ω × d × ρ

ω × d

В этом случае выражение (12) принимает вид формулы Пуазейля:

128 × l ×ν × Q

(24)

π × d 4 × g

DP =

32 × μ ×l ×ω

(25)

d 2

При турбулентном режиме движения (Rе > Rекр) различают три

зоны сопротивления.

1. Зона гидравлически гладких труб ( ReКР < Re £ 10 ×

; λ = f (Re) ):

λ =

0,3164

(26)

Re0,25

Выражение (6.26) – формула Блазиуса, используемая при Rе ≤ 105. Здесь сопротивление шероховатых и гладких труб одинаково.

В зависимости от скорости течения и вязкости жидкости одна и та же труба может быть гидравлически гладкой и гидравлически шероховатой.

2.Переходная зона (смешанного трения) определяется соотношением

(10 ×	d	< Re £ 500 ×	d	; λ = f (Re, ε ) )		и	коэффициент	гидравлического
	D		D

сопротивления рассчитывают по формуле Альтшуля:
				68		D	0,25
				λ = 0,11×	+		.	(27)

Re d

3.Зона шероховатых труб или квадратичная зона определятся

соотношением	( Re > 500 ×	d	; λ = f (ε ) )	и	коэффициент
		D

гидравлического сопротивления рассчитывают по формуле Шифринсона:

	D	0, 25	(28)
λ = 0,11×		.	(28)
d

Для нефтепроводов наиболее характерны режимы гладкого или смешанного трения.

Разновидностью формулы Дарси-Вейсбаха, часто применяемой при технологических расчетах трубопроводов, является формула академика Лейбензона:

			2− m	×ν		m		(29)
h = β ×	Q						× l,

T			d 5− m

4		2 − m			A
β =			×				,	(30)
					2 × g
π

где β, А, m - коэффициенты, зависящие от режима течения

жидкости

Формула (29) в явной форме выражает зависимость h от Q и получается из выражения (12) при условии, что λ определяется выражением вида

λ =	А	.	(31)

	Re m

Формулы для расчета коэффициента гидравлического сопротивления в зависимости от режима течения приведены в табл. 1.

Потеря напора на единицу длины трубопровода называется гидравлическим уклоном, который определяют из формулы

i =	hT	.	(32)

	l
Для наглядности и представления о гидравлическом			уклоне

сделаем построение гидравлического треугольника: отложим от начальной А' и конечной B' точек на профиле трассы трубопровода

статические (пьезометрические) напоры	H1 =	P		, и H2 =	P		, и концы
		1			2
		ρ ×			ρ ×
			g			g
полученных отрезков соединим прямой AB. Эта прямая называется
линией падения напора или линией	гидравлического				уклона. Она

показывает характер распределения напора по длине трубопровода.

Таблица 1

Формулы для расчета коэффициента гидравлического сопротивления

Ламинарный режим

Турбулентный режим

Re < 2320

Зона Блазиуса

Переходная зона

Квадратичная зона

λ =

0,3164

0, 25

0,25

λ = 0,11×

λ = 0,11

4 Re

Зона гидравлически гладких

Зона гидравлически шероховатых

труб

m = 1

m = 0,25

m = 0,125

m = 0

128

0,241

β = 0,0185 × ε 0,125

β =

8 λ

β =

π g

π 2 g

Из построения следует, что гидравлический уклон является тангенсом угла наклона этой прямой к горизонту:

i =	H1 ×	(H2 + DZ )	,	(33)

		l
то есть i = const.
Величина H1 (H 2 + Z ) = hT		и характеризует потери напора на трение

в трубопроводе и показывает, что разность статических напоров целиком затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений, возникающих при течении жидкости по трубопроводу.

Перед началом гидравлического расчета исследуется профиль трассы трубопровода для определения на нем перевальных точек и нахождения его расчетной длины. Эта длина может быть значительно меньше геометрической, а перевальная точка не обязательно является наивысшей точкой трассы. Достаточно закачать жидкость на перевальную точку, чтобы она самотеком достигла конца трубопровода.

1.3. Графоаналитический способ решения задач

Определение пропускной способности трубопровода по заданным параметрам его и жидкости, а также определение минимального диаметра трубопровода по заданным напору, параметрам жидкости и трубопровода, пропускной способности проводится графоаналитическим методом.

Рассмотрим алгоритм решения задач этого типа на примере второй задачи.

Графоаналитический способ решения основан на предварительном построении графической зависимости hT = f(Q) – гидравлической характеристики трубопровода (рис.1). Для этого выполняются операции:

1.последовательно задаемся рядом произвольных значений Q;

2.находим соответствующие средние линейные скорости ω;

3.рассчитываем соответствующие параметры Re;

4.рассчитываем соответствующие параметры λ;

5.для каждого принятого значения Q находим потери напора hT;

6.по полученным данным строим график hT = f(Q);

7.отложив на оси ординат известное значение H, на оси абсцисс находят соответствующее ему искомое значение Q.

Аналогично решается и третья задача.

Задаются рядом d, находят для них hT, строят график hT = f(d) и по заданной величине H по графику находят соответствующее ему значение d.

а) б)

Рис. 1. Графоаналитический метод определения пропускной способности (а) и диаметра (б) простого напорного трубопровода

1 / 141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
28.04.20192.39 Mб32Практикум по НБНиГС.doc
#
29.05.20152.92 Mб169Практикум по экологии3.doc
#
07.09.2019642.56 Кб4Практическая работа по ГНП и ГНХ, Куземин Д. А....doc
#
29.05.20152 Mб53Практическая работа №2.pdf
#
29.05.2015494.59 Кб56Практические занятия по материаловедению -1.doc
#
29.05.20159.66 Mб224Практические работы по ПТХСП.pdf
#
29.05.201594.21 Кб31Практическое занятие 1.doc
#
29.05.2015197.12 Кб11Практическое занятие 2.doc
#
16.08.201977.82 Кб1Пред.практика_новый.doc
#
29.05.201516.75 Кб65Презентация английский (авиац. тех) текст.docx
#
21.11.2019237.06 Кб2приближ.выч.doc