Файл: Методические указания по выполнению курсового проекта для обучающихся направления 21. 03. 01 Нефтегазовое дело.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 227
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
и конечную к скорости истечения нефтепродукта из цистерны по формулам:
, (3.3.5)
где
- возможный уровень нефтепродукта над концом сливного трубопровода в резервуаре – приемнике в начале слива; z2k -тот же уровень в конце слива.
Рис. 3.1. Кривая зависимости коэффициента kс от k.
Таблица 3.2
Коэффициенты местных сопротивлений при турбулентном режиме
По найденным скоростям истечения определяют начальное и конечное значения параметра Рейнольдса, и по формуле Блазиуса подсчитывают λн и λк. Принятая в начале величина должна соответствовать среднеарифметическому λн и λк.
Когда слив нефтепродукта начинается при наличии , значение Н – уменьшается на эту величину.
Значения коэффициентов местного сопротивления при турбулентном режиме можно принимать по табл. 11.16.
Гидравлическое сопротивление шлангов учитывается в формуле для потери напора коэффициентом λшл=0,10.
Ламинарный режим истечения
Время слива при ламинарном режиме истечения определяется по основной формуле:
(3.3.6)
или по упрощенной формуле
(3.3.7)
Здесь - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта. Коэффициенты и для ламинарного режима связаны с приведенной длинной трубопровода и параметром Рейнольдса следующим образом:
, (3.3.8)
где приведенная длина трубопровода lпр есть сумма геометрической длины трубопровода lи длины, эквивалентной местным сопротивлениям lм:
, (3.3.9)
а теоретический параметр Рейнольдса
(3.3.10)
Рис. 3.2. Схемы самотечного слива и налива
Если теперь построить график уравнения (3.3.10) в координатах
, то прямая отсечет на оси 
отрезок α, равный геометрической длине трубопровода l, выраженной числом диаметров трубопровода: 
. Тангенс угла наклона прямой выражается величиной : 
.
Таким образом, величина α определяется геометрическими размерами трубопровода, а - числом и характером местных сопротивлений трубопровода.
При ламинарном режиме течения местные сопротивления зависят не только от их типа, но и от числа Рейнольдса. Коэффициенты местных сопротивлений при Re=2000 можно принимать по таблице 3.2.
Таблица 3.2
Коэффициенты местных сопротивлений при ламинарном режиме
Таблица 3.3
Рекомендуемое количество сливо-наливных устройств
Таблица 3.4
Расчетные формулы для различных случаев самотечного
налива и слива нефтепродукта
Таблица 3.5
Техническая характеристика железнодорожных цистерн
Таблица 3.6
Основные данные эстакад для налива в железнодорожные цистерны
3.4.Гидравлический расчет сифонных трубопроводов
Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. Сифонные трубопроводы используются при верхнем сливе маловязких нефтепродуктов через горловину железнодорожных цистерн.
Нормальная работа сифонного трубопровода возможна при условии, когда остаточное давление в любой его точке больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. В противном случае нарушается сплошность потока нефтепродукта.
Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям (=1,52,5 м/с).
Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень нефтепродукта в цистерне наинизший.
Сначала вычерчивают сливную коммуникацию в масштабе, а затем вверх от зеркала нефтепродукта (см. рис. 3.3) откладывают отрезок, равный
, (3.4.1)
где Pa – минимально возможное атмосферное давление, Па; – плотность нефтепродукта, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Потери напора на каждом участке складываются из потерь напора на трение и на преодоление высотных отметок.
Остаточный напор в любой точке коммуникации определяется из уравнения
, (3.4.2)
где Zax – разность нивелирных отметок начальной точки a трубопровода и точки х;
– сумма потерь напора на трение на участках трубопровода, расположенных до рассматриваемой точки х.
Ломаная линия, соединяющая точки a
, b, c, d, e, f есть линия падения напора в сливной коммуникации. Любая ордината между линией падения напора и коммуникацией представляет остаточный напор в данной точке трубопровода.
Рис. 3.3. График остаточных напоров и вакуумов:
ab – участок гибкого шланга; bc – горизонтальный или наклонный участок сливного стояка; cd – вертикальный участок сливного стояка;
de – коллектор; ef – отводная труба от коллектора к насосу
Линию упругости паров откладывают ниже и эквидистантно линии падения напора на расстоянии Hу=Pу/g, где Pу – давление упругости, паров сливаемого нефтепродукта для самой высокой температуры для данной местности. Если линия упругости паров не пересекает линию коммуникации, то система запроектирована правильно и слив осуществляется нормально. Если линия упругости паров пересекает коммуникацию, то образования газовых пробок в трубопроводе можно избегать одним из следующих методов:
уменьшается высота всасывания.
Если линию падения напора отложить под уровень нефтепродукта, то получится линия вакуума a”b”c”d”e”f”. Любая ордината, проведенная между линией вакуума и линией коммуникации. представляет собой величину разряжения в данной точке коммуникации. Ордината ff” характеризует разряжение, которое должен создать насос для выкачки нефтепродуктов с заданной производительностью. Если линия вакуума пересекает коммуникацию, то это означает, что участки трубопровода, лежащие ниже линии вакуума, находятся под избыточным давлением.
4. Расчет причалов
4.1. Количество причалов
Транспортировка наливных грузов по водным коммуникациям осуществляется с помощью нефтеналивных судов, которые, в зависимости от способа передвижения, подразделяются на самоходные (морские и речные танкеры) и несамоходные (лихтеры и речные баржи).
Погрузочно-разгрузочные работы производятся на причалах.
, (3.3.5)где
- возможный уровень нефтепродукта над концом сливного трубопровода в резервуаре – приемнике в начале слива; z2k -тот же уровень в конце слива. Рис. 3.1. Кривая зависимости коэффициента kс от k.
Таблица 3.2
Коэффициенты местных сопротивлений при турбулентном режиме
| Наименование сопротивления | |
| Вход в трубу с острыми краями Вход в трубу, если она вдается внутрь резервуара Угольник с углом поворота 450 Угольник с углом поворота 900 Тройник Задвижка открытая Фильтр для светлых нефтепродуктов Фильтр для темных нефтепродуктов Колено плавное с углом поворота 900 Плавный переход Внезапное расширение потока | 0,50 1,00 0,44 1,32 0,32 0,15 1,70 2,20 0,23 0,26 1,00 |
По найденным скоростям истечения определяют начальное и конечное значения параметра Рейнольдса, и по формуле Блазиуса подсчитывают λн и λк. Принятая в начале величина должна соответствовать среднеарифметическому λн и λк.
Когда слив нефтепродукта начинается при наличии
, значение Н – уменьшается на эту величину.Значения коэффициентов местного сопротивления при турбулентном режиме можно принимать по табл. 11.16.
Гидравлическое сопротивление шлангов учитывается в формуле для потери напора коэффициентом λшл=0,10.
Ламинарный режим истечения
Время слива при ламинарном режиме истечения определяется по основной формуле:
(3.3.6)или по упрощенной формуле
(3.3.7)Здесь - коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта. Коэффициенты и для ламинарного режима связаны с приведенной длинной трубопровода и параметром Рейнольдса следующим образом:
, (3.3.8)где приведенная длина трубопровода lпр есть сумма геометрической длины трубопровода lи длины, эквивалентной местным сопротивлениям lм:
, (3.3.9)а теоретический параметр Рейнольдса
(3.3.10) Рис. 3.2. Схемы самотечного слива и налива Если теперь построить график уравнения (3.3.10) в координатах
, то прямая отсечет на оси отрезок α, равный геометрической длине трубопровода l, выраженной числом диаметров трубопровода: . Тангенс угла наклона прямой выражается величиной : .Таким образом, величина α определяется геометрическими размерами трубопровода, а - числом и характером местных сопротивлений трубопровода.
При ламинарном режиме течения местные сопротивления зависят не только от их типа, но и от числа Рейнольдса. Коэффициенты местных сопротивлений при Re=2000 можно принимать по таблице 3.2.
Таблица 3.2
Коэффициенты местных сопротивлений при ламинарном режиме
| Наименование сопротивления | |
| Вход в трубу с острыми краями Вход в трубу, если она вдается внутрь резервуара Угольник с углом поворота 450 Угольник с углом поворота 900 Тройник Задвижка открытая Колено плавное с углом поворота 900 Плавный переход Внезапное расширение потока | 0,75 1,50 0,70 1,60 0,38 0,19 0,27 0,30 1,77 |
Таблица 3.3
Рекомендуемое количество сливо-наливных устройств
| Количество маршрутов | Количество сливо-наливных устройств | Примечание |
| от 0,35 до 1 включительно | на 1/3 маршрута | Распределительная нефтебаза |
| более 1 до 3 включительно | на 1/2 маршрута | Распределительная нефтебаза |
| более 3 до 6 включительно | на 1 маршрут | Перевалочная нефтебаза |
Таблица 3.4
Расчетные формулы для различных случаев самотечного
налива и слива нефтепродукта
| а)  | б)  | в)  | г)  | д) |
Таблица 3.5
Техническая характеристика железнодорожных цистерн
| Груз | Модель цистерны | Параметры котла | |||
| Вместимость, м3 | Диаметр, м | Длина, м | |||
| полная | полезная | ||||
| Бензин и светлые нефтепродукты | 15-890 15-892 15-894 | 61,2 | 60,0 | 2,8 | 10,300 |
| | 15-1443 15-1427 15-1428 | 73,1 | 71,7 | 3,0 | 10,770 |
| 15-1547 | 85,6 | 83,9 | 3,2 | 11,194 | |
| 15-871 | 140,0 | 137,2 | 3,0 | 19,990 | |
| 15-1500 | 161,6 | 156,2 | 3,2 | 20,650 | |
| Вязкие нефтепродукты | 15-897 | 62,3 | 60,3 | 2,8 | 10,520 |
| 15-1566 | 73,2 | 70,0 | 3,0 | 10,770 | |
Таблица 3.6
Основные данные эстакад для налива в железнодорожные цистерны
| Показатели | НС-2 | НС-3 | НС-4 | НС-5 | НС-6 | НС-7 | НС-8 | НС-9 | НС-10 |
| Длина эстакады, м | 72 | 108 | 144 | 180 | 216 | 252 | 288 | 324 | 360 |
| Число средних звеньев | - | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Число стояков: при трех коллекторах при четырех коллекторах | 34 44 | 52 68 | 70 92 | 88 116 | 106 140 | 124 164 | 142 188 | 160 212 | 178 236 |
| Число четырехосных цистерн | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 48 | 54 | 60 |
| Грузоподъем- ность маршрута (по бензину), т | 800 | 1170 | 1540 | 1910 | 2280 | 2650 | 3010 | 3380. | 3750 |
3.4.Гидравлический расчет сифонных трубопроводов
Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. Сифонные трубопроводы используются при верхнем сливе маловязких нефтепродуктов через горловину железнодорожных цистерн.
Нормальная работа сифонного трубопровода возможна при условии, когда остаточное давление в любой его точке больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. В противном случае нарушается сплошность потока нефтепродукта.
Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям (=1,52,5 м/с).
Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень нефтепродукта в цистерне наинизший.
Сначала вычерчивают сливную коммуникацию в масштабе, а затем вверх от зеркала нефтепродукта (см. рис. 3.3) откладывают отрезок, равный
, (3.4.1)где Pa – минимально возможное атмосферное давление, Па; – плотность нефтепродукта, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.
Потери напора на каждом участке складываются из потерь напора на трение и на преодоление высотных отметок.
Остаточный напор в любой точке коммуникации определяется из уравнения
, (3.4.2)где Zax – разность нивелирных отметок начальной точки a трубопровода и точки х;
– сумма потерь напора на трение на участках трубопровода, расположенных до рассматриваемой точки х.Ломаная линия, соединяющая точки a
, b, c, d, e, f есть линия падения напора в сливной коммуникации. Любая ордината между линией падения напора и коммуникацией представляет остаточный напор в данной точке трубопровода.
Рис. 3.3. График остаточных напоров и вакуумов:
ab – участок гибкого шланга; bc – горизонтальный или наклонный участок сливного стояка; cd – вертикальный участок сливного стояка;
de – коллектор; ef – отводная труба от коллектора к насосу
Линию упругости паров откладывают ниже и эквидистантно линии падения напора на расстоянии Hу=Pу/g, где Pу – давление упругости, паров сливаемого нефтепродукта для самой высокой температуры для данной местности. Если линия упругости паров не пересекает линию коммуникации, то система запроектирована правильно и слив осуществляется нормально. Если линия упругости паров пересекает коммуникацию, то образования газовых пробок в трубопроводе можно избегать одним из следующих методов:
-
Изменением конфигурации сливного стояка. -
Увеличением диаметра отдельных участков коммуникации. -
Уменьшением длины последнего участка коммуникации. -
Заглублением насосной станции. -
Применением погружного эжектора, с помощью которого
уменьшается высота всасывания.
Если линию падения напора отложить под уровень нефтепродукта, то получится линия вакуума a”b”c”d”e”f”. Любая ордината, проведенная между линией вакуума и линией коммуникации. представляет собой величину разряжения в данной точке коммуникации. Ордината ff” характеризует разряжение, которое должен создать насос для выкачки нефтепродуктов с заданной производительностью. Если линия вакуума пересекает коммуникацию, то это означает, что участки трубопровода, лежащие ниже линии вакуума, находятся под избыточным давлением.
4. Расчет причалов
4.1. Количество причалов
Транспортировка наливных грузов по водным коммуникациям осуществляется с помощью нефтеналивных судов, которые, в зависимости от способа передвижения, подразделяются на самоходные (морские и речные танкеры) и несамоходные (лихтеры и речные баржи).
Погрузочно-разгрузочные работы производятся на причалах.