Проиллюстрируем раздел 1.2. решением типичных задач.

Задача 5.

В начало раздаточного коллектора длиной 10 км, выполненного из старых стальных труб с внутренним диаметром 0,2 м, подают товарную нефть в количестве 180 т/час, с вязкостью 20 мПа ^. с и плотностью 800 кг/м³.

Из раздаточного коллектора нефть отбирают в трёх точках с расходами 20, 50 и 100 т/час соответственно. Расстояние от начала коллектора до точек отбора 4000, 4200 и 7200 м соответственно.

Определить общий перепад давления на коллекторе, если начальное давление равно 1,6 МПа. Коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ, составив соответствующую схему коллектора:

Р_к

G_п

L₃

L₂

L₁

G_п+ G_т

G_т

g₃

g₂

g₁

Р₃

Р₂

Р₁

Рис. 1.10

Рис.1.10.

Дано: СИ:

+ = 180 т/час. G_т= 50 кг/с Все остальные величины уже

= 800 кг/м³ находятся в системе СИ.

= 20 мПа ^. с = 0,02Па ^. с Значение абсолютной

L= 10 км L = 10000 м шероховатости внутренней

D_в= 0,2 м стенки трубы «е» берётся из

= 0 м теоретической части.

е= 1 мм е= 0,001 м

Р_н= 1,6 МПа Р_н=1,6^. 10⁶ Па

= 0 м

= 20 т/час. g₁ = 5,6 кг/с

= 50 т/час. g₂ = 13,8 кг/с

= 100 т/час. g₃ = 27,6 кг/с

=4000 м

=4200 м

=7200 м

ΔР - ?

Рассчитаем потерю давления на трение на первом участке от начала раздаточного коллектора до первой точки отбора.

Для этого, прежде всего, по формуле (1.31) переведём массовый расход на участке в объёмный:

После чего, по формуле (1.6) найдём критерий Рейнольдса на первом участке:

Итак, поскольку:

то режим течения нефти на первом участке коллектора турбулентный.

Выясним, какой именно тип турбулентного течения имеется в данном случае, для чего по формуле (1.9) рассчитаем , предварительно вычислив по формуле (1.11) величину относительной шероховатости внутренней стенки трубы «ε»:

Поскольку:

то режим гидравлически гладких труб на первом участке коллектора исключается.

Тогда, по формуле (1.10) рассчитаем :

Поскольку:

то режим квадратичного трения на первом участке коллектора исключается.

Таким образом, на первом участке коллектора переходный режим.

Для определения потерь давления на трение на первом участке коллектора воспользуемся уравнением Лейбензона (1.21), предварительно определив коэффициенты «А₁», «m₁» и «β₁», входящие в эту формулу и пересчитав значение динамической вязкости в кинематическую согласно уравнения (1.7).

Но, для переходного режима:

А₁= 0,3164

m₁= 0,25

А согласно выражению (1.22):

Рассчитаем потерю давления на трение на втором участке от первой точки отбора до второй точки отбора.

Для этого, прежде всего, по формуле (1.31) переведём массовый расход на участке в объёмный:

После чего, по формуле (1.6) найдём критерий Рейнольдса на втором участке:

Итак, поскольку:

то режим течения нефти на втором участке коллектора турбулентный.

Выясним, какой именно тип турбулентного течения имеется в данном случае.

Поскольку:

то режим гидравлически гладких труб на втором участке коллектора исключается.

Поскольку:

то режим квадратичного трения на втором участке коллектора исключается.

Таким образом, на втором участке коллектора переходный режим.

Для определения потерь давления на трение на втором участке коллектора воспользуемся уравнением Лейбензона (1.21), предварительно определив коэффициенты «А₂», «m₂» и «β₂», входящие в эту формулу.

Но, для переходного режима:

А₁= А₂= 0,3164

m₁= m₂= 0,25

β₁= β₂= 0,24

Рассчитаем потерю давления на трение на третьем участке от второй точки отбора до третьей точки отбора.

Для этого, прежде всего, по формуле (1.31) переведём массовый расход на участке в объёмный:

После чего, по формуле (1.6) найдём критерий Рейнольдса на третьем участке:

Итак, поскольку:

то режим течения нефти на третьем участке коллектора турбулентный.

Выясним, какой именно тип турбулентного течения имеется в данном случае.

Поскольку:

то режим гидравлически гладких труб на третьем участке коллектора исключается.

Поскольку:

то режим квадратичного трения на третьем участке коллектора исключается.

Таким образом, на третьем участке коллектора переходный режим.

Для определения потерь давления на трение на третьем участке коллектора воспользуемся уравнением Лейбензона (1.21), предварительно определив коэффициенты «А₃», «m₃» и «β₃», входящие в эту формулу.

Но, для переходного режима:

А₁= А₂= А₃= 0,3164

m₁= m₂= m₃= 0,25

β₁= β₂= β₃= 0,24

Рассчитаем потерю давления на трение на последнем четвёртом участке от третьей точки отбора до конца коллектора.

Для этого, прежде всего, по формуле (1.31) переведём массовый расход на участке в объёмный:

После чего, по формуле (1.6) найдём критерий Рейнольдса на четвёртом участке:

Итак, поскольку:

то режим течения нефти на четвёртом участке коллектора ламинарный.

Для определения потерь давления на трение на четвёртом участке коллектора воспользуемся уравнением Лейбензона (1.21), предварительно определив коэффициенты «А₄», «m₄» и «β₄», входящие в эту формулу.

Но, для ламинарного режима:

А₄= 64

m₄= 1

А согласно выражению (1.22):

Определим искомый общий перепад давления на раздаточном коллекторе:

Задача 6.

На нефтепроводе, выполненном из новых стальных труб с внутренним диаметром 500 мм, при прохождении через водную преграду организован участок из сдвоенных труб (лупинг) с внутренними диаметрами 500 и 300 мм соответственно.

По трубопроводу перекачивается 70 т нефти в час с плотностью 820 кг/м³ и вязкостью 0,4 см²/с. Расстояние от ДНС, где поддерживается давление 20 атм., до начала разветвления 2500 м., длина лупинга 500 м., а расстояние от места соединении ветвей лупинга до следующей ДНС 4500 м.

Определить давление на приёме второй ДНС, если трубопровод проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ, составив соответствующую схему трубопровода:

ДНС-1

ДНС-2

Рис.1.11.

Дано: СИ:

= 0,5 м

= 500 мм

= 300 мм

= 0,5 м

= 0,3 м

= 70 т/час. G_т= 19,4 кг/с Все остальные величины уже

= 820 кг/м³ находятся в системе СИ.

= 0,4 см²/с = 0,4 ^. 10^-4 м²/с Значение абсолютной

L₁= 2500 м шероховатости внутренней

L₂=500 м стенки трубы «е» берётся из

L₃= 4500 м теоретической части.

= 0 м

е= 0,1 мм е= 0,001 м

Р_н= 20 атм Р_н=2,0 ^. 10⁶ Па

= 0 м

Р_к - ?

Рассчитаем потерю давления на трение на первом участке от ДНС-1 до начала разветвления.

Для этого, сначала, по формуле (1.5) определим скорость нефти в трубопроводе, предварительно переведя массовый расход в объёмный:

Теперь по формуле (1.6) найдём критерий Рейнольдса:

Поскольку:

То на первом участке режим течения ламинарный.

Но для ламинарного течения:

m₀ =1

A₀ = 64

Тогда:

Наконец:

Давление в точке разветвления будет равно:

Допустим, что режим течения в каждой ветви лупинга ламинарный.

Тогда:

m₁ = m₂ =1

A₁ = A₂ = 64

β₁ = β₂ =40,76

Воспользуемся формулой (1.56) и найдём расход в первой ветви лупинга:

Тогда:

Проверим правильность выбора режимов течения в ветвях лупинга, предварительно определив соответствующие скорости течения нефти:

Поскольку:

То режим течения в обеих ветвях лупинга выбран правильно.

В результате:

Согласно закону сообщающихся сосудов во второй ветви лупинга потери давления на трение должны быть такими же.

Проверим, так ли это:

Результаты совпали, что подтверждает правильность расчетов.

Давление в точке объединения ветвей лупинга будет равно:

На последнем участке трубопровода расход нефти равен расходу до разветвления и внутренний диаметр по условию тот же самый.

Значит, и режим течения тоже будет ламинарный, а потери давления на трение по сравнению с потерями до разветвления увеличатся пропорционально увеличению длины последнего участка, т.к. все остальные параметры, входящие в формулу Лейбензона, идентичны.

Таким образом:

Определим давление на второй ДНС:

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

Основные вопросы

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 777; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!