- •Вопрос 1
- •Вопрос 2
- •Вопрос 3
- •Вопрос 4
- •Вопрос 5
- •Вопрос 7
- •Вопрос 8
- •Вопрос 9 Железнодорожные вагоны-цистерны
- •Вопрос 10
- •Вопрос 11 Автомобильные перевозки нефтей и нефтепродуктов
- •Вопрос 12 Классификация резервуаров и их назначение.
- •Вопрос 13 конструкции резервуаров
- •Вопрос 14 оборудование стальных вертикальных резервуаров
- •Вопрос 15 Оборудование горизонтальных резервуаров.
- •Вопрос16 Железобетонные резервуары.
- •17 Подземные нефтехранилища.
- •Вопрос 18 Эксплуатация резервуаров.
- •Вопрос 19 Учет нефтепродуктов
- •Вопрос 20 Калибровка резервуаров.
- •22 Источники и причины потерь нефтепродуктов
- •26 Мероприятия по сокращению потерь
- •Вопрос 31
- •Вопрос 33
- •Вопрос 39
- •Вопрос 40
- •42 Методы и средства подогрева нефтепродуктов
- •Вопрос 45
- •Вопрос 46
- •Вопрос 49
- •Характеристики азс
- •52 Эксплуатация объектов и оборудования
- •53Прием и отпуск нефтепродуктов
Вопрос 31
Гидравлический расчет трубопроводов
Перед гидравлическим расчетом трубопроводов выполняют технологический план нефтебазы, по которому определяют отметки плановое положение любого трубопровода и получают данные необходимые для гидравлического расчета. Расчет ведут исходя из максимальных расходов приемо-раздаточных устройств (нефтепричалов, железнодорожных эстакад и др.), заданной производительности (грузооборота), вязкости и плотности нефтепродуктов и разности отметок основных технологических сооружений (резервуаров, насосных станций). В процессе гидравлического расчета трубопроводов определяют обычно оптимальный диаметр трубопроводов, исходя из обеспечения заданной производительности перекачки с учетом потерь напора, и производят подбор насосно-силового оборудования.
Внутренний диаметр трубопровода, м,
(5.1)
где Q — производительность перекачки нефтепродуктов по трубопроводу, м3/ч; v — скорость движения нефтепродуктов, м/сек.
Внутренний диаметр рекомендуется принимать не менее 50 мм..
Потери напора на трение по длине трубы и преодоление местных сопротивлений, м,
(5-2)
где Lпр - приведенная длина трубопровода, м; dвн внутренний диаметр трубопровода, м, — коэффициент гидравлического сопротивления-, v—скорость движения нефтепродукта, м/сек. Приведенная длина трубопровода, м,
(5-3)
где L - геометрическая длина трубопровода, определенная по . плану технологических трубопроводов, м; Lэкв - эквивалентная длина местного сопротивления отдельного участка. Необходимый напор насоса, м,
(5.4)
где - потери напора на трение; hCK — скоростной напор z—. разность отметок конечного и начального пунктов перекачки (обычно принимается максимальная разность отметок уровней нефтепродукта в железнодорожной цистерне и резервуаре).
Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от режима движения в трубе (ламинарный или турбулентный), характеризуемого значением числа Рейнольдса Re и относительной шероховатостью стенок трубы.
(5.5)
где v - кинематическая вязкость перекачиваемого нефтепродукта.
При Re <2000 режим движения нефтепродукта ламинарный. В этом случае
= 64/Re. (5.6)
При Re > 2800 режим движения нефтепродукта турбулентный. Коэффициент гидравлического сопротивления для этой зоны зависит от Re, эквивалентной шероховатости трубы Kээ (для стальных труб принимается равной примерно 0,2мм) и Dy.
На основании результатов гидравлического расчета по требуемым подаче и напору подбирается насос, а затем по его характеристикам определяется действительная подача для данного трубопровода. При расчете сложных систем трубопроводов, т. е. трубопроводов с ответвлениями при изменяющихся по длине диаметрах труб, исходят из следующего.
1. Потеря напора в трубопроводе, состоящем из ряда последовательных участков с разными диаметрами труб, определяется как сумма .потерь на всех участках трубопровода .
2. Потери напора для каждого участка системы трубопроводов, состоящей | из нескольких параллельно включенных участков, по которым происходит перекачка нефтепродуктов, будут равны между собой, а подача по всей системе - равна сумме подач по каждому трубопроводу.
-
Потери напора для системы разветвленного трубопровода при одинаковой подаче в каждый резервуар определяются следующим образом: сначала определяются диаметр и потеря напора по наиболее протяженному трубопроводу, а затем по каждому из участков трубопроводов, которые ответвляются от этого, наиболее протяженного трубопровода.
Потери напора в кольцевой системе трубопроводов, когда нефтепродукт может быть подан в одну точку (в резервуар) по двум и более трубопроводам, вычисляют исходя из положения, что сопротивления линий между точками разветвления трубопроводов должны быть одинаковыми
32
Расчет всасывающих трубопроводов для транспортировки светлых нефтепродуктов с высокой упругостью паров /бензин и др./ необходимо вести при максимальной температуре нефтепродукта, чтобы избежать разрыва струи и обеспечить нормальную работу насоса. Всасывающие трубопроводы для темных нефтепродуктов рассчитывают для наиболее низкой температуры нефтепродукта, при которой потери напора на трение будут наибольшими.Расчет нагнетательных трубопроводов для перекачки светлых и темных нефтепродуктов ведется по минимальной температуре нефтепродуктов для наиболее удаленных и высоко расположенных точек коммуникаций и объектов.Следует иметь в виду, что при выполнении технологических операций один и тот же трубопровод может быть как всасывающим, так и нагнетательным.Теоретически необходимый внутренний диаметр трубопровода определяется из уравнения неразрывности потока по формуле:
где Q - производительность трубопровода, м3/с, определяемая в зависимости от сроков слива или налива, грузоподъемности судов и маршрутов и т.д.; V - скорость движения жидкости в трубах, м/с, принимаемая в зависимости от вязкости нефтепродуктов /табл.7.1/.
Фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен:
где - наружный диаметр трубы, м; δ - толщина стенки трубы, м.
Фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе:
Общие потери напора в трубопроводе равны:
- потери напора на трение в трубопроводе, м;
- скоростной напор жидкости в трубопроводе, м;
- разность нивелирных отметок конца и начала трубопровода, м.
Потери напора на трение в трубопроводах нефтебазы определяются по формуле Дарси - Вейсбаха:
где λ - коэффициент гидравлического сопротивления; lпр - приведенная длина трубопровода, м.
Коэффициент гидравлического сопротивления λ зависит от характера движения жидкости в трубопроводе и относительной шероховатости стенок труб.
Характер движения жидкости в трубопроводе определяется безразмерным параметром Рейнольдса:
/23/
Относительная шероховатость стенок труб:
/24/
где - абсолютная высота выступов шероховатости, м /табл. 7.2/.
При ламинарном режиме движения жидкости /Re< 2320/ коэффициент λ зависит только от критерия Re и определяется по формуле Стокса:
/25/
При турбулентном режиме движения коэффициент λ определяется /зона гидравлически гладких труб/:
/26/
При турбулентном режиме / /
коэффициент λ определяется по формуле Черникина:
/27/
При турбулентном режиме /Re≥Re2/ коэффициент λ зависит только от степени шероховатости труб и определяется по формуле Никурадзе /квадратичная зона/:
/28/
Приведенная длина трубопровода lпр. определяется по формуле
/29/
где lф - фактическая длина трубопровода, м; lэ - эквивалентная местным сопротивлениям, м.
Эквивалентная длина определяется по формуле:
/30/
где - коэффициент, соответствующий местному сопротивлению.
Для ламинарного режима значения коэффициентов местных сопротивлений определяются:
/31/
где коэффициент φ в зависимости от значения параметра Re.
Скоростной напор жидкости в трубопроводе рассчитывается по формуле:
/32/
Расчет всасывающей и нагнетательных частей трубопровода производится раздельно с целью проверки работы насоса на всасывание.
Условием бесперебойной работы насоса при всасывании является
/33/
где - потери напора на всасывающей линии насоса, м;
- допустимая высота всасывания насоса, м.
Проверяя работу насоса на всасывание при перекачке светлых нефтепродуктов, необходимо учитывать упругость паров:
/34/
Если расчетная высота всасывания окажется больше допустимой, уменьшения ее можно достигнуть:
1/ расположением насосной ближе к резервуарам, чтобы уменьшить длину всасывающего трубопровода;
2/ увеличением диаметра всасывающего трубопровода для снижения скорости движения жидкости;
3/ заглублением насосной для уменьшения разности нивелирных отметок;
4/ установкой воздушного колпака на всасывающем трубопроводе при работе поршневых насосов;
5/ уменьшением температуры перекачиваемой жидкости для снижения упругости паров;
6/ увеличением высоты фундамента резервуара, если производится выкачка из резервуара.
Во многих случаях потери напора на трение удобнее вычислять по формуле Лейбензона, представляющей разновидность формулы Дарен - Бейсбаха, в которой принимается
Тогда:
/35/
Обозначая получим /35a/
где β и m - коэффициенты, зависящие от режима течения жидкости.