Файл: Образовательное учреждение высшего образования воронежский государственный технический университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 63
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
zн = 12 м), дифференциального напора насоса 210 и кавитационного запаса (примем кавитационный запас равным 48 м), таким образом:
Н1 = zн+ hп + Hст(Q); (1)
Н1 = 12 + 48 + 230 = 290 м.
Конечный напор состоит из давления, равного 0,2 МПа и геометрической высоты равной 57 м:
Н2= zк + (рк / (???? ∙ g)); (2)
H2 = 57 + (0,15 ∙ 106 / (860 ∙ 9,81)) = 80,7062 м.
Таким образом, будем подбирать диаметры участков основной магистрали, чтобы гидравлический уклон был не менее:
i= (hн – hк) / L;(3)
i= (290 – 81) / 81000 = 2,58·10-3 м/м.
3 Расчет участков трубопровода
3.1 Подбор диаметра 5-го участка
Подберем диаметр 5 участка, чтобы гидравлический уклон был не хуже 2,58·10-3 м/м, при условии, что конечное давление равно p3= 0,2 МПа и расход не менее Q3 = 1200 м3/ч.
В первом приближении диаметр трубопровода вычислим по формуле:
. (4)
Рисунок 3 – Зависимость скорости перекачки от производительности нефтепровода
Скорость течения в трубопроводе можно определить по формуле:
где Q – объемный расход жидкости, м3/с;
d – внутренний диаметр трубопровода, м.
Число Рейнольдса находится по формуле:
где
– кинематическая вязкость, м2/с;
– относительная шероховатость:
Коэффициент гидравлического сопротивления можно вычислить следующим образом. Для режима гидравлически гладких труб, когда выполняется условие 104 < Re < 27/1,143, то пользуемся формулой Блазиуса:
Гидравлический уклон вычислим по формуле:
Полный напор в конце трубопровода определим по формуле:
Полный напор в начале трубопровода определим по формуле:
H1 = H2 + i ∙ L.(11)
В первом приближении диаметр трубопровода составит:
Примем начальный диаметр трубопровода 630х8. Рассчитаем H–Q характеристику для диаметра 630х8 и выше и расходами не менее 1200, результаты сведем в таблицу 3.
Таблица 3 – H – Q характеристика для диаметра 630х8
Расчет показал, для того чтобы обеспечить гидравлический уклон не хуже 2,58·10-3 м/м, необходимо использовать трубопровод 630х8, полный напор в начале 5-го участка составляет 121,82 м.
3.2 Подбор диаметра 4-го участка
Подберем диаметр (4) участка, чтобы начальный напор на участке был не более 121,82 м. Конечное давление не менее 0,2 МПа и расход не менее 870 м
3/ч. Примем начальный диаметр равным 630х8 мм. Расчеты сведем в таблицу 4.
Таблица 4 – H – Q характеристика для диаметра 530х8
Расчет показал, что для 4-го трубопровода 630х8 начальный напор требуется меньший, чем располагает наша система на главном направлении. Таким образом, для участка 4 будем иметь напор больше, чем необходимо, что приведет к увеличению расхода для участка 4, по сравнению с расходом, заданным в исходных данных. Построим H–Q характеристики и линии тренда для участков 4 и 5 (рисунок 4). Графическим способом определим увеличенный расход на участке 4.
Рисунок 4 – Определение увеличенного расхода на участке 4
Зная, что напор на главной диагонали составляет 121,82 м, определим расход на участке 4 с учетом новой величины напора. По графику определяем, что расход равен примерно:
Q4* = 1100 м3/ч.
3.3 Подбор диаметра 3-го участка
Подберем диаметр на участке (3), с учетом того, что гидравлический уклон должен быть не хуже 2,58·10-3 м/м, расход на участке не менее 1160 + 1200 = 2360 м3/ч и полный напор в конце участка не менее 121,82 м (в пересчете на давление (121,82 – 111) · 9,81 · 860 = 0,8МПа).
Примем начальный диаметр трубопровода 820х10. Результаты расчетов сведем в таблицу 5.
Таблица 5 – H – Q характеристика для диаметра 820х10
Расчет показал, что для трубопровода 820х10 гидравлический уклон не хуже, чем требуемый, и полный напор в начале участка 3 составляет 216,22 м.
3.4 Подбор диаметра 2-го участка
Подберем диаметр (2) участка, чтобы начальный напор на участке был не более 216,2 м при условии, что расход на участке не менее 1150 м3/ч, а конечное давление не менее 0,4 МПа.
Примем начальный диаметр равным 630х8 мм. Расчет сведем в таблицу 6.
Таблица 6 – H – Q характеристика для диаметра 630х8
Построим H–Q характеристики 2 и 3 (рисунок 5). Графическим способом определим увеличенный расход на 2 участке.
Рисунок 5 – Определение увеличенного расхода на участке 2
Зная, что напор главной диагонали составляет 216,2 м, определим расход на 2 участке с учётом новой величины напора. Расход составил Q2* = 1250 м3/ч.
3.5 Подбор диаметра 1-го участка
Подберем диаметр на участке (1), с учетом того, что гидравлический уклон должен быть не хуже 2,58·10-3 м/м, начальный полный напор не более 290 м, расход на участке не менее 3220 м3/ч (фактический расход на участке составляет 1250 + +2360 = 3610 м3/ч), полный напор в конце участка не менее 216,2 м (в пересчете на давление (216,2 – 115) · 9,81 · 860 = 0,85 МПа). Примем начальный диаметр трубопровода 920х10. Результаты сведем в таблицу 7.
Таблица 7 –
Н1 = zн+ hп + Hст(Q); (1)
Н1 = 12 + 48 + 230 = 290 м.
Конечный напор состоит из давления, равного 0,2 МПа и геометрической высоты равной 57 м:
Н2= zк + (рк / (???? ∙ g)); (2)
H2 = 57 + (0,15 ∙ 106 / (860 ∙ 9,81)) = 80,7062 м.
Таким образом, будем подбирать диаметры участков основной магистрали, чтобы гидравлический уклон был не менее:
i= (hн – hк) / L;(3)
i= (290 – 81) / 81000 = 2,58·10-3 м/м.
3 Расчет участков трубопровода
3.1 Подбор диаметра 5-го участка
Подберем диаметр 5 участка, чтобы гидравлический уклон был не хуже 2,58·10-3 м/м, при условии, что конечное давление равно p3= 0,2 МПа и расход не менее Q3 = 1200 м3/ч.
В первом приближении диаметр трубопровода вычислим по формуле:
. (4) Рисунок 3 – Зависимость скорости перекачки от производительности нефтепровода
Скорость течения в трубопроводе можно определить по формуле:
где Q – объемный расход жидкости, м3/с;
d – внутренний диаметр трубопровода, м.
Число Рейнольдса находится по формуле:
где
– кинематическая вязкость, м2/с; – относительная шероховатость: Коэффициент гидравлического сопротивления можно вычислить следующим образом. Для режима гидравлически гладких труб, когда выполняется условие 104 < Re <
27/1,143, то пользуемся формулой Блазиуса:
Гидравлический уклон вычислим по формуле:
Полный напор в конце трубопровода определим по формуле:
Полный напор в начале трубопровода определим по формуле:
H1 = H2 + i ∙ L.(11)
В первом приближении диаметр трубопровода составит:
Примем начальный диаметр трубопровода 630х8. Рассчитаем H–Q характеристику для диаметра 630х8 и выше и расходами не менее 1200, результаты сведем в таблицу 3.
Таблица 3 – H – Q характеристика для диаметра 630х8
| Q, м3/ч | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 | 1700 |
| V,м/с | 1,126 | 1,220 | 1,313 | 1,407 | 1,501 | 1,595 |
| Re | 57602 | 62402 | 67203 | 72003 | 76803 | 81603 |
| λ | 0,020423 | 0,020019 | 0,019651 | 0,019315 | 0,019006 | 0,018720 |
| i, м/м | 0,002149 | 0,002472 | 0,002814 | 0,003175 | 0,003555 | 0,003953 |
| Hн, м | 121,82 | 127,96 | 134,47 | 141,33 | 148,54 | 156,10 |
Расчет показал, для того чтобы обеспечить гидравлический уклон не хуже 2,58·10-3 м/м, необходимо использовать трубопровод 630х8, полный напор в начале 5-го участка составляет 121,82 м.
3.2 Подбор диаметра 4-го участка
Подберем диаметр (4) участка, чтобы начальный напор на участке был не более 121,82 м. Конечное давление не менее 0,2 МПа и расход не менее 870 м
3/ч. Примем начальный диаметр равным 630х8 мм. Расчеты сведем в таблицу 4.
Таблица 4 – H – Q характеристика для диаметра 530х8
| Q, м3/ч | 870 | 970 | 1070 | 1170 | 1270 | 1370 |
| V,м/с | 0,816 | 0,910 | 1,004 | 1,098 | 1,191 | 1,285 |
| Re | 41762 | 46562 | 51362 | 56162 | 60962 | 65763 |
| λ | 0,022133 | 0,021539 | 0,021017 | 0,020553 | 0,020136 | 0,019758 |
| i, м/м | 0,001224 | 0,001481 | 0,001758 | 0,002056 | 0,002373 | 0,002709 |
| Hн, м | 111,513 | 115,877 | 120,592 | 125,650 | 131,043 | 136,764 |
Расчет показал, что для 4-го трубопровода 630х8 начальный напор требуется меньший, чем располагает наша система на главном направлении. Таким образом, для участка 4 будем иметь напор больше, чем необходимо, что приведет к увеличению расхода для участка 4, по сравнению с расходом, заданным в исходных данных. Построим H–Q характеристики и линии тренда для участков 4 и 5 (рисунок 4). Графическим способом определим увеличенный расход на участке 4.Рисунок 4 – Определение увеличенного расхода на участке 4
Зная, что напор на главной диагонали составляет 121,82 м, определим расход на участке 4 с учетом новой величины напора. По графику определяем, что расход равен примерно:
Q4* = 1100 м3/ч.
3.3 Подбор диаметра 3-го участка
Подберем диаметр на участке (3), с учетом того, что гидравлический уклон должен быть не хуже 2,58·10-3 м/м, расход на участке не менее 1160 + 1200 = 2360 м3/ч и полный напор в конце участка не менее 121,82 м (в пересчете на давление (121,82 – 111) · 9,81 · 860 = 0,8МПа).
Примем начальный диаметр трубопровода 820х10. Результаты расчетов сведем в таблицу 5.
Таблица 5 – H – Q характеристика для диаметра 820х10
| Q, м3/ч | 2360 | 2460 | 2560 | 2660 | 2760 | 2860 |
| V,м/с | 1,304186 | 1,359448 | 1,414711 | 1,469973 | 1,525235 | 1,580497 |
| Re | 86945,76 | 90629,9 | 94314,04 | 97998,18 | 101682,3 | 105366,5 |
| λ | 0,018426 | 0,018236 | 0,018055 | 0,017883 | 0,017718 | 0,017561 |
| i, м/м | 0,001997 | 0,002147 | 0,002302 | 0,002462 | 0,002626 | 0,002795 |
| Hн, м | 199,0073 | 204,5723 | 210,3096 | 216,2175 | 222,2944 | 228,5387 |
Расчет показал, что для трубопровода 820х10 гидравлический уклон не хуже, чем требуемый, и полный напор в начале участка 3 составляет 216,22 м.
3.4 Подбор диаметра 2-го участка
Подберем диаметр (2) участка, чтобы начальный напор на участке был не более 216,2 м при условии, что расход на участке не менее 1150 м3/ч, а конечное давление не менее 0,4 МПа.
Примем начальный диаметр равным 630х8 мм. Расчет сведем в таблицу 6.
Таблица 6 – H – Q характеристика для диаметра 630х8
| Q, м3/ч | 1150 | 1250 | 1350 | 1450 | 1550 | 1650 |
| V,м/с | 1,079 | 1,173 | 1,266 | 1,360 | 1,454 | 1,548 |
| Re | 55202 | 60002 | 64803 | 69603 | 74403 | 79203 |
| λ | 0,02064 | 0,02022 | 0,01983 | 0,01948 | 0,01916 | 0,01886 |
| i, м/м | 0,00199 | 0,00231 | 0,00264 | 0,00299 | 0,00336 | 0,00375 |
| Hн, м | 202,25 | 211,34 | 220,99 | 231,19 | 241,93 | 253,20 |
Построим H–Q характеристики 2 и 3 (рисунок 5). Графическим способом определим увеличенный расход на 2 участке.
Рисунок 5 – Определение увеличенного расхода на участке 2
Зная, что напор главной диагонали составляет 216,2 м, определим расход на 2 участке с учётом новой величины напора. Расход составил Q2* = 1250 м3/ч.
3.5 Подбор диаметра 1-го участка
Подберем диаметр на участке (1), с учетом того, что гидравлический уклон должен быть не хуже 2,58·10-3 м/м, начальный полный напор не более 290 м, расход на участке не менее 3220 м3/ч (фактический расход на участке составляет 1250 + +2360 = 3610 м3/ч), полный напор в конце участка не менее 216,2 м (в пересчете на давление (216,2 – 115) · 9,81 · 860 = 0,85 МПа). Примем начальный диаметр трубопровода 920х10. Результаты сведем в таблицу 7.
Таблица 7 –