Выполнить расчет нефтепровода для перекачки G млн.т/год. Протяженность нефтепровода составляет L км, разность геодезических отметок конца и начала трубопровода - ΔZ=Z_к-Z_н. По нефтепроводу перекачивается нефть с плотностью ρ кг/м³ и вязкостью ν мм²/с. Подобрать стандартный диаметр трубопровода и насосное оборудование. Рассчитать толщину стенки трубы. Определить потери напора при заданном объеме перекачки. Определить число перекачивающих станций. Построить совмещенную характеристику трубопровода и перекачивающих станций и выбрать способ регулирования.

Исходные данные:

G = 48,5млн.т/г,

L = 1776 км,

ρ = 857кг/м³ ,

ΔZ = 82м,

ν = 24,2мм² /с.

1) Определим расчетную часовую пропускную способность нефтепровода по формуле:

Q = , (1)

где Q - объемная производительность, м³/ч; м³/с.

G_Г – массовый годовой расход нефти, кг/г.

N_p – расчетное число рабочих дней в году, N_p=350 суток.

ρ_p – расчетная плотность нефти, кг/м³.

Q_p= =6737,23м³/ч;

2) Ориентировочное значение внутреннего диаметра нефтепровода определяется по формуле:

D₀ = , (2)

где Q - секундная подача, м³ /с;

W - скорость перекачки, определяется по графику на рис.1.

Рис.1 Зависимость рекомендуемой скорости перекачки от плановой пропускной способности нефтепровода.

Q = 6737,23м³/ч = 1,87 м³/с

W = 2,3 (определили по графику на рис.1)

D₀ = = 1,02 м

Примем ближайший наружный диаметр трубопровода равным D_н = 1020 мм.

Используем марку стали труб 14Г2САФ с пределом прочности σ_В = 550 МПа.

3) Расчетное сопротивление металла трубы определяется по формуле:

R₁= , (3)

где m - коэффициент условий работы трубопровода, который зависит от его категории; для подземных магистральных нефтепроводов III, IV категории m=0,9;

σ_в - предел прочности металла трубы;

K₁ – коэффициент надежности по материалу; для сварных труб из горячекатаной и нормализованной низколегированной стали K₁=1,47;

K_н - коэффициент надежности по назначению трубопровода K_н=1 для нефтепровода с диаметром 1020 мм и менее.

R₁= =336,735МПа.

4) Основные магистральные и подпорные насосы нефтеперекачивающих станций.

НМ 7000-210 – магистральный спиральный насос с производительностью 7000 м³/ч и напором равным 210 м.

НМП 3600-78 – два подпорных насоса с производительностью 3600 м³/ч и напором равным 78 м.

При расчетной подаче напоры, развиваемые насосами равны h_m = 210 м; h_п = 77 м.

5) Рабочее давление, развиваемое насосной станцией, определяется по формуле:

P = ρ ^. g ^. (m_p ^. h_м +h_п ) ≤ P_d, (4)

где h_м, h_п – соответственно напор, развиваемый магистральным и подпорным насосом при расчетной подаче Q по рабочим характеристикам насосов.

m_p – число рабочих магистральных насосов (обычно 3).

P_d – допустимое давление нефтеперерабатывающей станции, определяется исходя из прочности корпуса насоса или запорной арматуры P_D=7,4 МПа

ρ - плотность нефти , кг/м³;

g=9,81 м/с² – ускорение свободного падения.

P = 857 ^. 9,81 ^. (3 ^. 210 +77) = 5,944 МПа ≤ 7,4 МПа.

6) Толщина стенки трубы определяется по формуле:

δ = , (5)

где P – рабочее давление в трубопроводе.

D_н – наружный диаметр трубы.

n – коэффициент надежности по нагрузке (рабочему давлению), для труб с диаметром от 720 до 1220 мм - n=1,15.

R₁ – расчетное сопротивление металла трубы;

δ = = 10,15 мм.

Ближайшая большая толщина стенки для труб 14Г2САФ и D_н=1020 мм равна δ=10,5 мм.