 |
|
Технологическая схема с указанием всех местных сопротивлений и длин отдельных участков трубопроводов.
Гидравлический расчет трубопроводов, перекачивавших нефтепродукта. выполняется для наиболее неблагоприятных условий.
Расчет всасывающих трубопроводов для транспортировки светлых нефтепродуктов с высокой упругостью паров (бензин и др.) необходимо вестипри максимальной температуре продукта, чтобы взбежать разрыва струи и обеспечить нормальную работу насоса.
Всасывающие трубопроводы для темных нефтепродуктов рассчитываютдля 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:
(7.18)
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. 7.15).
Таблица 7.15
| Кинематическая вязкость нефтепродуктов х106, м2/с | Средняя скорость, м/с | |
| для всасывания | для нагнетания | |
| 1,0¸1,4 | 1,5 | 2,5 |
| 11,4¸28,4 | 1,3 | 2,0 |
| 28,4¸74,0 | 1,2 | 1,5 |
| 74,0¸148,2 | 1,1 | 1,2 |
| 148,2¸444,6 | 1,0 | 1,1 |
| 444,6¸889,2 | 0,8 | 1,0 |
По сортаменту на трубы подбирается ближайший больший наружный диаметр трубы.
Фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен:
(7.19)
где dн – наружный диаметр трубы, м; – толщина стенки трубы, м.
Фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе:
(7.20)
Общие потери напора в трубопроводе равны:
(7.21)
где hтр – потери напора на трение в трубопроводе, м; hск – скоростной напор жидкости в трубопроводе, м; Z – разность нивелирных отметок конца и начала трубопровода, м.
Потеря напора на трение в трубопроводах определяются по Формуле Дарси - Вейсбаха:
(7.22)
где – коэффициент гидравлического сопротивления; lпр – приведенная длина трубопровода, м.
Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от характера движения жидкости в трубопроводе и относительной шероховатости стенок труб.
Характер движения жидкости в трубопроводе определяется безразмерным параметром Рейнольдса:
(7.23)
Относительная шероховатость стенок труб:
(7.24)
где – абсолютная высота выступов шероховатости, м (табл. 7.16).
При ламинарном режиме движения жидкости (Re<2320) коэффициент зависит только от критерия Re и определяется по формуле Стокса:
(7.25)
Таблица 7.16
Абсолютная высота выступов шероховатости
| Трубы | , мм |
| Новые цельнотянутые стальные | 0,05¸0,15 |
| Стальные с незначительной коррозией | 0,20¸0,30 |
| Новые чугунные | 0,30 |
| Асбоцементные | 0,30¸0,80 |
| Старые стальные | 0,50¸2,00 |
При турбулентном режиме движения ( 
) коэффициент определяется по формуле Блазиуса (зона гидравлически гладких труб):
(7.26)
При турбулентном режиме ( 
) коэффициент определяется по формуле Черникена:
(7.27)
При турбулентном режиме ( 
) коэффициент зависит только от степени шероховатости труб и определяется по формуле Никурадзе (квадратичная зона):
(7.28)
Приведенная длина трубопровода lпр определяется по формуле
(7.29)
где lф – фактическая длина трубопровода, м; lэ – длина эквивалентная местным сопротивлениям, м.
Эквивалентная длина определяется по формуле:
(7.30)
где i – коэффициент, соответствующий местному сопротивлению (табл. 7.17).
Для ламинарного режима значения коэффициентов местных сопротивлений определяются:
(7.31)
где коэффициент в зависимости от значения параметра Re принимается по табл. 7.18.
Скоростной напор жидкости в трубопроводе рассчитывается по формуле:
(7.32)
Расчет всасывающей и нагнетательных частей трубопровода производится раздельно с целью проверки работы насоса на всасывание.
Условием бесперебойной работы насоса при всасывании является:
(7.33)
где Hвс – потери напора на всасывающей линии насоса, м; Нвс.нас – допустимая высота всасывания насоса, м.
Проверяя работу насоса на всасывание при перекачке светлых нефтепродуктов, необходимо учитывать упругость паров:
(7.34)
Если расчетная высота всасывания окажется больше допустимой, уменьшения ее можно достигнуть:
1) расположением насосной ближе к резервуарам, чтобы уменьшить длину всасываемого трубопровода;
2) увеличением диаметра всасывавшего трубопровода для снижения скорости движения жидкости;
З) заглублениемнасосной 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.
Таблица 7.17
Значения коэффициентов местного сопротивления
| № п/п | Сопротивления | |
| 1. | Выход из резервуара без хлопушки | 0,50 |
| 2. | Выход из резервуара через хлопушку | 0,90 |
| 3. | Выход из резервуара через подъемную трубу | 2,20 |
| 4. | Колено сварное под углом 45° | 0,30 |
| 5. | Колено сварное под углом 90° | 1,30 |
| 6. | Фильтр для светлых нефтепродуктов | 1,70 |
| 7. | Фильтр для темных нефтепродуктов | 2,20 |
| 8. | Приемный сетчатый фильтр | 9,50 |
| 9. | Гидравлический затвор 53 мм | 3,50 |
| -----"----- 80,5 мм | 2,00 | |
| 10. | Счетчик | 10,0÷15,0 |
| 11. | Обратный клапан в зависимости от диаметра трубы, мм: | |
| 22,00 | ||
| 18,00 | ||
| 13,50 | ||
| 10,00 | ||
| 8,00 | ||
| 7,00 | ||
| 6,50 | ||
| 5,50 | ||
| 4,50 | ||
| 3,50 | ||
| 3,00 | ||
| 2,50 | ||
| 2,00 | ||
| 1,80 | ||
| 12. | Вентиль при полном его открытии: | |
| Прямоточный | 0,44÷0,80 | |
| Нормальный | 2,90÷5,00 |
Продолжение таблицы 7.17
| 13. | Задвижка в зависимости от степени ее открытия: | |
| Полностью открытая | 0,05 | |
| Закрытая на 1/8 | 0,07 | |
| Закрытая на 2/8 | 0,26 | |
| Закрытая на 3/8 | 0,81 | |
| Закрытая на 4/8 | 2,06 | |
| Закрытая на 5/8 | 5,52 | |
| Закрытая на 6/8 | 17,00 | |
| Закрытая на 7/8 | 97,80 | |
| 14. | Кран в зависимости от угла поворота пробки (в градусах): | |
| 0,25 | ||
| 1,56 | ||
| 5,47 | ||
| 17,30 | ||
| 52,60 | ||
| 206,00 | ||
| 486,00 | ||
| 15. | Дроссельный клапан в зависимости от угла поворота (в градусах): | |
| 0,52 | ||
| 1,54 | ||
| 3,91 | ||
| 10,80 | ||
| 32,60 | ||
| 118,00 | ||
| 751,00 | ||
| 16. | Тройник в зависимости от направления течения жидкости: | |
| 0,05 | |
| 1,00 | |
| 1,50 | |
| 3,00 | |
| 0,05 | |
| 0,10 | |
| 0,15 | |
| 2,00 | |
| 3,00 |
Продолжение таблицы 7.17
| 17. | Внезапное расширение потока при отношении меньшей площади сечения к большей: | |
| 0,9 | 0,01 | |
| 0,7 | 0,09 | |
| 0,5 | 0,25 | |
| 0,3 | 0,49 | |
| 0,1 | 0,81 | |
| 0,01 | 0,98 | |
| 18. | Внезапное сужение потока при отношении меньшей площади сечения к большей: | |
| 0,9 | 0,09 | |
| 0,7 | 0,20 | |
| 0,5 | 0,30 | |
| 0,3 | 0,38 | |
| 0,1 | 0,47 | |
| 0,01 | 0,50 | |
| 19. | Диафрагма при отношении меньшей площади сечения к большей: | |
| 0,9 | 0,06 | |
| 0,7 | 0,79 | |
| 0,5 | 3,77 | |
| 0,3 | 18,30 | |
| 0,1 | 243,00 | |
| 20. | Компенсаторы: | |
| круглый, лирообразный | 2,50 | |
| П-образный | 2,00 | |
| Сальниковый | 0,50 | |
| линзовый со вставкой | 0,30 |
Таблица 7.18
| Re | | Re | | Re | |
| | 3,22 | 2,90 | |||
| 3,81 | 3,12 | 2,84 | |||
| 3,53 | 3,01 | 2,48 | |||
| 3,37 | 2,95 | 2,26 |
Во многих случаях потери напора на трение удобнее вычислять во формуле Лейбензона, представляющей разновидность формулы Дарси - Вейсбаха, в которой принимается 
. Тогда
(7.35)
Обозначая 
, получим
(7.35а)
где и m – коэффициенты, зависящие от режима теченья жидкости.