Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Edigarov / ЧАСТЬ 1 / Часть первая Глава 2.doc
Скачиваний:
298
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
634.37 Кб
Скачать

§ 2. Расчет времени слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

Задача об определении времени опорожнения цистерн вследствие непрерывного изменения напора, а следовательно, и скоростей во времени является примером неустановившегося движения жидкости. Поэтому при решении этой

задачи следует воспользоваться известным приемом, по которому полное время истечения разделяют на бесконечно малые промежутки времени, в течение каждого из которых напор считают постоянным, а движение жидкости установившимся. Это позволяет использовать определенные зависимости установившегося движения.

В общем случае слив из цистерн может происходить через сливной трубопровод и при избыточном давлении в цистерне. При этом режим истечения может быть турбулентный в начале слива, ламинарный — в конце. В частных случаях возможно истечение только при одном режиме (рис. 2.6).

Рис. 2.6. К расчету времени слива нефтепродуктов из железобетонных цистерн.

Рассмотрим решение этой задачи в целом. Положим, что за время d уровень нефтепродукта в цистерне понизился на dz. Слитый из цистерны объем составит qd. Из условия неразрывности потока

(2.27)

где q — расход нефтепродуктов в м3/с; f — площадь поперечного сечения потока нефтепродукта, вытекающего через сливной патрубок, в м2; w— скорость истечения нефтепродукта из цистерны в м/с; F — площадь свободной поверхности нефтепродукта в цистерне в м2.

Значение F, как функцию переменной ординаты z, можно получить из рассмотрения треугольника АОВ (см. рис. 2.6):

или

где L — длина котла цистерны в м.

Для определения w воспользуемся уравнением Бернулли

где к — коэффициент местного сопротивления сливного клапана; lnp, d — приведенные длина и диаметр сливного трубопровода в м; — плотность сливаемого нефтепродукта в кг/м3.

Остальные обозначения даны на рис. 2.6.

Решая уравнение Бернулли относительно скорости, получаем

(2.28)

где — коэффициент расхода системы.

Подставив значения F и w в уравнение (2.27) и разделив переменные, получим

(2.29)

Дифференциальное уравнение (2.29) представляет собой общий вид функциональной зависимости времени истечения от переменных величин z и с. Для решения этого уравнения необходимо знать закономерность изменения с. в процессе истечения. Но такая закономерность может быть установлена только экспериментально для конкретных условий слива. По этой причине рассмотрим частные случаи слива, для которых известен характер изменения с.

Первый случай. Слив через короткий патрубок

Дано: h0 = 0; ри = 0, р1 = р2 и равно атмосферному давлению ра. Тогда уравнение (2.29) упростится и примет вид

(2.29а)

где 0 — коэффициент расхода сливного клапана с патрубком.

Рис. 2.7. Экспериментальная зависимость коэффициента расхода универсального сливного прибора железнодорожной цистерны от Re .

Натурные экспериментальные исследования по сливу нефтепродуктов из цистерн объемом 50 и 60 м3, оборудованных универсальным сливным прибором (d = 0,2 м), позволили получить зависимость 0 = f (Reт).

Из кривой 0 = f (Reт), приведенной на рис. 2.7, следует, что коэффициент расхода сливного прибора резко меняется при малых текущих Reт = достигая постоянного значения при

Следовательно, для практических расчетов =const только при Reт.

Таким образом, уравнение (2.29а) правомерно интегрировать при 0 = const только в пределах от D до zкр, соответствующей границе перехода турбулентного режима в ламинарный. Для определения же полного времени слива необходимо весь процесс истечения разделить на две части: на время истечения при турбулентном режиме (т) и ламинарном (л). Тогда =т + л. Но, как отмечалось выше, const и для определения л необходимо в уравнение (2.29а) ввести =f (Reт). Это обстоятельство значительно усложняет решение и затрудняет практическое пользование полученными формулами вследствие их громоздкости. Поэтому для упрощения расчетов времени слива полученные экспериментальные значения 0 в процессе слива каждой цистерны были усреднены во времени и таким образом получены приведенные значения о для различных вязкостей. Опыты проводились в интервале изменения кинематической вязкости от 1 до 650 см2/с Полученная кривая о = f (Reт) затем была апроксимирована зависимостью

(2.30)

где v — кинематическая вязкость в см2/с.

Полагая, что вязкость нефтепродукта за время слива постоянна, и зная v при температуре слива, можно по (2.30) найти о, положив его постоянным при интегрировании уравнения (2.29а) в пределах от D до 0:

или

(2.31)

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.