Гидравлический расчет нефтебазовых коммуникаций

Гидравлический расчет нефтебазовых коммуникаций

 

Задание.

 

Вариант 1.

Выполнить гидравлический расчет технологических коммуникаций для слива нефтепродуктов из железнодорожных  цистерн через нижнее сливное  устройство при следующих исходных данных:

G_{мес.макс.}=30100 т;

ν=1,98 сСт;

ρ=787 кг/м³;

Δz= 5м;

h_взл.=10,5м (максимальный уровень взлива нефтепродукта в резервуар);

l_вс=60 м, l_наг=136 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

1 Определяем требуемое количество сливных устройств

,

где G_{мес.макс.} - месячный грузооборот, т;

       V_ц – объем цистерн, примем равной 60м³;

        ρ – плотность нефтепродукта,  т/м³;

       

Полученное значение округляем в большую сторону, следовательно n=22 шт.

2. Для полученного числа сливных устройств вычерчивается технологическая схема (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Технологическая  схема нефтебазовых коммуникаций.

 

3  Технологическая  схема разбивается на участки,  в пределах которых расход  постоянен:

I – устройство нижнего слива;

II – коллектор;

III – всасывающий трубопровод;

IV – нагнетательный трубопровод.

 

4  Определяем значения  коэффициентов местных сопротивлений  для каждого участка и сводим  их в таблицу 1.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Перечень местных сопротивлений и значения их коэффициентов

 

Наименование местных сопротивлений	Значение ζi	УСН		Коллектор		Всасыв. т/п		Нагнетат.т/п
		кол- во	Σζ	кол- во	Σζ	кол- во	Σζ	кол- во	Σζ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сливн.приб.	1,3	1	1,3
Плавный повор. на 900	0,69	6	4,14	1	0,69	1	0,69	2	1,38
Поворотное устройство	2	2	4
Тройник на слияние	3			6	18
Задвижка	0,5					3	1,5	2	1
Фильтр	1,7					1	1,7
Вход в резервуар	1							1	1
Всего			9,44		18,69		3,89		3,38

 

5  Определяем потери  напора для каждого участка.

 

Участок I

 

1  Определяем расход жидкости через устройство

,

где  V_ц – объем цистерн, примем равной 60м³;

         τ – среднее время слива  одной цистерны, примем равной 80 мин;

.

2  Определяем ориентировочный  диаметр сливного устройства

,

где w₀ – ориентировочная скорость перекачки, зависит от вязкости и назначения трубопровода.

 

При ν ≤ 11,5·10^-6 м²/с, w_{0 вс}=1,5 м/с, w_{0 наг}=2,5 м/с.

 

 

 

.

Полученное значение d₀ округляем до ближайшего по ГОСТу: d₀^ГОСТ=150мм.

3  Определяем скорость движения  жидкости

.

4  Определяем параметр Re

.

5  Определяем переходные числа Re

,   k_э=0,15мм;

 

6  Определяем коэффициент  гидравлического сопротивления  λ

Re_I < Re < Re_II, следовательно режим течения турбулентный, зона смешанного трения. Для расчета гидравлического сопротивления λ будем использовать формулу Альтшуля

.

7  Определяем приведенную длину нижнего сливного устройства

.

8  Определяем потери  напора в нижнем сливном устройстве

.

 

Участок II

 

1  Определяем расход  жидкости через коллектор

,

где  N – количество сливных устройств, подключаемых к коллектору

.

2  Определяем ориентировочный  диаметр коллектора

.

Полученное значение d₀ округляем до ближайшего по ГОСТу: Выбираем сварную трубу диаметром 273мм и толщиной стенки 4мм, d₀=273-2·4=265мм.

 

3  Определяем скорость движения  жидкости

.

4  Определяем параметр Re

.

5  Определяем переходные числа Re

,   k_э=0,15мм;

 

6  Определяем коэффициент гидравлического  сопротивления λ

Re_I < Re < Re_II, следовательно режим течения турбулентный, зона смешанного трения. Для расчета гидравлического сопротивления λ будем использовать формулу Альтшуля

.

7  Определяем приведенную  длину коллектора

.

8  Определяем потери  напора в коллекторе

,

где k – коэффициент неравномерности, зависит от режима течения жидкости.

 

Участок III

 

1  Определяем расход  жидкости через всасывающий трубопровод

,

где  N – количество сливных устройств, подключаемых к всасывающему трубопровоу;

.

2  Определяем ориентировочный  диаметр всасывающего трубопровода

Полученное значение d₀ округляем до ближайшего по ГОСТу: Выбираем сварную трубу диаметром 351 мм и толщиной стенки 4мм. d₀=351-2·4=343мм.

3  Определяем скорость  движения жидкости

.

4  Определяем параметр Re

.

5  Определяем переходные числа Re

,   k_э=0,15мм;

 

 

6  Определяем коэффициент  гидравлического сопротивления  λ

Re_I < Re < Re_II, следовательно режим течения турбулентный, зона смешанного трения. Для расчета гидравлического сопротивления λ будем использовать формулу Альтшуля

.

7  Определяем приведенную  длину всасывающего трубопровода

.

8  Определяем потери  напора во всасывающем трубопроводе

.

 

Участок IV

 

1  Определяем ориентировочный диаметр нагнетательного трубопровода

Полученное значение d₀ округляем до ближайшего по ГОСТу: Выбираем сварную трубу диаметром 273мм и толщиной стенки 4мм. d₀=273-2·4=265мм.

2  Определяем скорость  движения жидкости

.

3  Определяем параметр Re

.

4  Определяем переходные числа Re

,   k_э=0,15мм;

 

5  Определяем коэффициент  гидравлического сопротивления  λ

Re_I < Re < Re_II, следовательно режим течения турбулентный, зона смешанного трения. Для расчета гидравлического сопротивления λ будем использовать формулу Альтшуля

.

6  Определяем приведенную длину нагнетательного трубопровода

.

7  Определяем потери  напора в нагнетательном трубопроводе

.

6  Определяем полные  потери напора

При пустом резервуаре

При полном резервуаре

По Q и H подбираем насос.

Для полученных H=21,257 м и Q=0,1375м³/с=137,5л/с подбираем насос 8НДв с диаметром рабочего колеса D= 500 мм (рисунок 2).

 

7   По программе Paket 1 определяем потери напора на участках коммуникаций при различных значениях расхода. Результаты расчета сводим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Потери напора на участках коммуникаций

УСН		Коллектор			Всас. т/п		Нагнет. т/п		Полные потери напора	Потери в коммуни-кациях при пустом резервуаре	Потери в коммуни-кациях при заполненном резервуаре
Q	H	Q	H	1/3H	Q	H	Q	H
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
10	0	50	0,2	0,06666667	90	0	90	0,5	0,56666667	5,566667	16,06667
20	0,1	100	0,6	0,2	180	0,1	180	2	2,4	7,4	17,9
30	0,1	150	1,3	0,43333333	270	0,3	270	4,3	5,13333333	10,13333	20,63333
40	0,2	200	2,3	0,76666667	360	0,5	360	7,5	8,96666667	13,96667	24,46667
45	0,258	225	2,82	0,94	405	0,651	405	9,48	11,4571	16,4571	26,9571
50	0,3	250	3,5	1,16666667	450	0,8	450	11,6	13,8666667	18,86667	29,36667
60	0,5	300	5	1,66666667	540	1,1	540	16,5	19,7666667	24,76667	35,26667
70	0,6	350	6,8	2,26666667	630	1,5	630	22,3	26,6666667	31,66667	42,16667

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По полученным результатам  строим совмещенную характеристику трубопровода и насоса (рисунок 3).

 

Рисунок 2 – Характеристика насоса 8НДв – Нм; n=960 об/мин

 

                 1 – потери напора в коммуникациях  при заполненном резервуаре

                 2 – потери напора в коммуникациях  при пустом резервуаре

                 3 – характеристика насоса 8НДв  с диаметром рабочего колеса D= 500мм

 

Рисунок 3 – Совмещенная характеристика трубопровода и насоса

Вывод: В процессе слива цистерн расход в коммуникациях изменяется от   

Q₁= 582 м³/ч до Q₂=496 м³/ч.