Проиллюстрируем раздел 1.1.2. решением типичной задачи.

Задача 4.

На УПСВ отстой осуществляется в РВС с внутренним диаметром 10 м. В РВС непрерывно поддерживается уровень воды равный 6 м и нефти равный 2 м.

Плотность пластовой воды 1100 кг/м³, нефти 900 кг/м³. Вязкость нефти и воды 20 мПа ^. с и 2 мПа ^. с соответственно.

Для осуществления ремонтных работ было решено осуществить перепуск жидкости в РВС УКПН, имеющий внутренний диаметр 12 м.; приёмный штуцер которого расположен на 22 м ниже раздаточного штуцера первого РВС.

Соединительная труба представляет собой старую стальную линию длиной 60 м с внутренним диаметром 100 мм.

Определить время, необходимое для перепуска, с точностью до 5 мин., если раздаточный штуцер расположен на высоте 0,5 м от днища резервуара, а приёмный на расстоянии 0,2 м.

Потери напора на местных сопротивлениях перепускной трубы принять равными 2 м.в.с.

Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ:

 

 

Дано:                    СИ:

                                           Все остальные величины уже    

                                               находятся в системе СИ.

                                                 Значение абсолютной   

                                                    шероховатости внутренней

 = 1100 кг/м³                                         стенки трубы «е» берётся из

    = 900 кг/м³                                           теоретической части

      

             

Н== 22 м                                        

L= 60 м   

        

          

                  

         = 0 м                                                  

е= 1 мм           е= 0,001 м         

Δτ= 5 мин            Δτ= 300 с           

 = 2 м.в.с.     

   τ - ?

 

Допустим, что в первые 5 минут перепуска режим течения был турбулентный (гидравлически гладкие трубы), а изменением уровней в резервуарах можно пренебречь.

Допустим, что в первые 5 минут перепуска по трубопроводу текла только вода.

Допустим, что в первые 5 минут перепуска уровень жидкости в первом резервуаре не достиг оси раздаточного штуцера, а уровень жидкости во втором резервуаре не достиг оси приёмного штуцера.

Тогда, для определения коэффициента гидравлического сопротивления «λ» по формуле (1.12) необходимо задаться критерием Рейнольдса, но так, чтобы:

Рассчитаем  по формуле (1.9), предварительно определив относительную шероховатость внутренней стенки трубы «ε» по формуле (1.11).

 

Зададимся критерием Рейнольдса на первые 5 минут истечения.

Пусть:

Тогда:

По формуле (1.37) рассчитаем коэффициент расхода трубопровода:

Рассчитаем напор, под которым происходит истечение жидкости в течении первых 5 минут:

При этом, поскольку первые два слагаемых измеряются в м.в.с., а  в третьем слагаемом в м.н.с., его приходится пересчитывать на м.в.с., для чего оно и умножается на соотношение соответствующих плотностей.

Определим площадь поперечного сечения соединительной трубы:

После этого по формуле (1.35) найдём пропускную способность трубопровода:

= 0,023 м³/с

Осуществим проверку правильности выбора режима течения в трубопроводе в первые 5 минут, для чего по формуле (1.6) рассчитаем истинный критерий Рейнольдса:

   

Поскольку:

 и

выбранный нами режим течения (гидравлически гладкие трубы) не соответствует действительности.

Зададимся другим режимом течения и повторим расчёт.

Во избежание ещё одной ошибки, предварительно рассчитаем  по формуле (1.10):

Поскольку:

 

Зададимся квадратичным режимом течения.

Тогда, согласно формулы (1.19):

  

Соответственно:

 

 

= 0,04 м³/с

Осуществим проверку правильности выбора режима течения в трубопроводе в первые 5 минут, для чего вновь по формуле (1.6) рассчитаем истинный критерий Рейнольдса:

Поскольку:

 

то режим течения в течении первых 5 минут выбран правильно.

Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за 5 минут:

Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за это время:

Поскольку:

то по переливной трубе действительно текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.

Проверим, действительно ли можно пренебречь изменением уровня в первом резервуаре за первые 5 минут, принимая допустимое в инженерных расчетах расхождение ± 5 %.

Поскольку:

и это допущение сделано верно.

Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:

Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре явно не достигнет оси приёмного штуцера.

Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:

Тогда:

=   = 0,039 м³/с

Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:

Поскольку:

 

то режим течения в течение вторых 5 минут выбран правильно.

Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за вторые 5 минут:

Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 10 минут:

Таким образом, и во вторые 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.

Поскольку за вторые 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за первые 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.

Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:

Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре ещё не превысил оси приёмного штуцера.

 

Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:

Тогда:

=   = 0,038 м³/с

Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:

Поскольку:

 

то режим течения в течении третьих 5 минут выбран правильно.

Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за третьи 5 минут:

Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 15 минут:

Таким образом, и в третьи 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.

Поскольку за третьи 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за вторые 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.

Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:

Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре превысил ось приёмного штуцера на 0,11 м, что в силу своей незначительности вряд ли скажется на точности проделанных расчетов.

А вот в последующих действиях это превышение уже будет учтено.

Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:

Тогда:

=   = 0,037 м³/с

Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:

Поскольку:

 

то режим течения в течении четвёртых 5 минут выбран правильно.

Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за четвёртые 5 минут:

Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 20 минут:

Таким образом, и в четвёртые 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно  не достигнет оси раздаточного штуцера.

Поскольку за четвёртые 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за третьи 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.

Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:

Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре превысил ось приёмного штуцера уже на 0,21 м, что и будет учтено в последующих действиях.

Действуя и дальше подобным образом (не забывая проверять выбранный режим течения и тип перетекающей жидкости) определим искомое суммарное время перепуска, которое окажется равным 280 мин.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

Основные вопросы

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1029; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!