Постановка задачі

Скласти програму алгоритмічною мовою та побудувати графічний алгоритм для виконання гідравлічного розрахунку трубопроводу, який перекачує нафту кількістю М млн.т за рік. Довжина трубопроводу L км змінюється від початкового значення до кінцевого (згідно варіанта), діаметр D мм, різниця нівелірних позначок кінця та початку трубопроводу м. Середня розрахункова в’язкість см²/с, густина кГ/м³ . Напір однієї насосної станції H м водяного стовпця. Визначення гідравлічної пропускної здатності виконати в процедурі. Результати обчислення зберегти у файлі.

Таблиця 6.24 - Вхідні дані

№	М, млн.т рік	L, км	мм	м	сСт	кг/м3	Н, м
1	0,9	330≤L≤340 ∆L=0.5	2194	106	17	800	600
2	1,5	295≤L≤315 ∆L=2	2735	72	14	850	650
3	2,1	406≤L≤416 ∆L=2	3256	-56	6	820	320
4	2,8	509≤L≤519 ∆L=2	3776	49	22	840	250
5	3,7	423≤L≤443 ∆L=0.5	4266	86	10	880	100
6	5,6	308≤L≤318 ∆L=0.5	5307	-80	16	870	530
7	10,7	394≤L≤404 ∆L=0.5	6308	54	23	860	450
8	14,4	496≤L≤506 ∆L=0.5	7209	17	8	815	600
9	21	402≤L≤408 ∆L=0.2	82011	-36	30	810	570
10	35	330≤L≤340 ∆L=0.5	5307	92	27	825	480

Задача №6.17 Тема: Розрахунок втрат напору на тертя з використанням узагальненої формули Лейбензона

Основні відомості

Під час переміщення рідини в трубопроводі відбувається робота по подоланню сил тертя, сил ваги та сил інерції. У відповідності з рівняння Бернуллі, тиск в будь-якій точці трубопроводу визначається наступною залежністю

(6.125)

де P – тиск на віддалі l від початку трубопровода, Па; Р₁ – тиск на початку трубопровода, Па;

h – втрати напору на тертя на дільниці довжиною l, м;

Δz = z₁ – z – різниця геодезичних відміток дільниці довжиною l, м;

V₁ і V – швидкість потоку нафти на початку та в кінці дільниці, м/с.

Швидкість потоку нафти залежить від об’ємної продуктивності трубопроводу і площі його поперечного січення

(6.126)

де Q – об’ємна продуктивность трубопроводу, м³/с; F – площа поперечного січення трубопроводу, м².

У випадку ізотермічних нафтопроводів вважається, що густина рідини по довжині трубопровода не змінюється і в цьому випадку не змінюється продуктивность та швидкість потоку.

Повні (загальні) втрати напору Н в трубопроводі складають

Н=h+Δz.

(6.127)

Із урахуванням цього можна записати

,

(6.128)

Втрати напору на тертя визначаються як сума втрат напору по довжині трубопровода і втрат напору на місцевий опір

.

(6.129)

Втрати напору на місцевий опір визначаються рівнянням

,

(6.130)

де ζ_i – коефіцієнт місцевого опору i-ої дільниці.

Для випадку “довгого трубопроводу” втрати на місцевий опір приймають рівним (1-2)% від втрат по довжині або нехтують ними.

При розрахунках магістральних нафтопроводів широко використовується для визначення втрат напору на тертя узагальнене рівняння Лейбензона

,

(6.131)

де Q – продyктивність нафтопроводу, м³/с; ν – в’язкiсть нaфти, м²/с; L – довжина трубопроводу, м; D – внутрішній діаметр трубопроводу, м; m і β – коефіцієнти, що залежать від режиму потоку нафти:

• ламінарний режим: m = 1, β = 4.15 c²/м;

• зона Блазіуса: m = 0.25, β = 0.0246

• зона змішаного тертя m = 0.123, .

Визначається фактичне значення числа Рейнольдса та переходні значення чисел Рейнольдса:

;	(6.132)
;	(6.133)
;	(6.134)

де k – коефіцієнт еквівалентної шорсткості труб,

k = (0,1-0,2) мм.

Якщо Re<2320, то маємо ламінарний режим руху течії.

Якщо Re < Re_I , то має місце турбулентний режим, зона гідравлічно гладких труб (зона Блазіуса)

При Re_I < Re < Re_II , трубопровід працює в зоні змішаного тертя.

Однією з основних характеристик нафтопроводу є гідравлічний нахил, що показує втрати напору на тертя на одиницю довжини трубопроводу

,

(6.135)

де i - гідравлічний нахил; h – втрати напору на тертя, м; l – довжина трубопроводу.

Для визначення фактичного значення гідравлічного відхилення необхідно визначити величину фактичних втрат напору на тертя в відрізку

,

(6.136)

де H – повні втрати напору у відрізку,

,

(6.137)

де Р₁ і Р₂ – тиск на початку і в кінці відрізка нафтопровода, Па.

Допустима величина підпору НПС h_Д визначається наступною залежністю:

,

(6.138)

де Δh_Д – можливий кавітаційний запас, визначений за робочою характеристикою насосу, м.

Враховуючи, що напір на початку відрізка дорівнює напору на виході станції, розміщеної на початку відрізка, а напір в кінці відрізка напору на вході НПС, розміщеної в кінці відрізка, розраховуються значення повних втрат напору Н на всіх відрізках. Беручи до уваги профіль траси МН, визначаються фактичні значення втрат напору на тертя у відрізках h_ф. За формулою Лебейзона вираховуються значення ефективного діаметра відрізків МН.