Тәжірибелік жұмыс
Мұнай тұтқырлығын эмпирикалық формулалар
Бойынша есептеу
Тапсырма:
1) Тұтқырлықты Вальтер, Рейнольдс-Филоновтың эмпирикалық
формулалары бойынша есептеу
2) Коэффициеттерді таңдау
Қысқаша теориялық мағлұмат
Тұтқырлық – мұнайдың қорын анықтауға, мұнайды өндіруді жобалауда, оны тасымалдаудың түрін таңдауда және оны өңдеудің сұлбасын анықтаудағы - негізгі параметр болып табылады. Мұнай мен мұнай өнімдерінің тұтқырлығы сұйықтың құбырөткізгіштегі қохғалысы кезіндегі кедергіге ие болу қасиеті болып табылады. Тұтқырлықтың температураға тәуелділігі Вальтер мен Рейнольдс-Филонов (басқа да формулалар бар) формулалары арқылы анықталады. Вальтер формуласының дәлдігі жоғары, алайда, формула өте күрделі. Сондықтан да есептеулерде Рейнольс-дс-Филоновтың формуласын жиі қолданады.
(1)
мұндағы и – вискограмманың күрт өзгері коэффициенті болып табылады. Егер екі түрлі температурадағы тұтқырлық шамасы белгілі болса, онда
(2)
Бұл формула Т 2 <T<T 1 аралығын ғана қанағаттандырады.
Вольтер формуласы төмендегідей сипатталады:
lg lg (ν +0,8)= a + b ∙lg T (3)
мұндағы эмпирикалық коэффициенттер
a = lg lg (ν 1+0,8) - b ∙lg T 1, b =lg[lg(ν 1+0,8)/ lg(ν 2+0,8)]/lg(T 1/ T 2) (4)
мұндағы ν – кинематикалық тұткырлық (ν - T температурасында, ν 1 - T 1 температурасында, ал ν 2 - T 2 температурасында), мм2/с; Т – абсолютті температура, К.
1-кесте- Кейбір мұнай мен мұнай өнімдерінің шақтамалы параметрлері
| Мұнай және мұнай өнімдері | ρ 293, кг/м3 | Т қат, К | Берілген температурадағы кинематикалық тұтқырлық, мм2/с | ||||||
| Өзен мұнайы | - | - | - | ||||||
| Жетібай мұнайы | - | - | - | ||||||
| Қыстық дизель отыны | - | 3,1 | - | - | - | ||||
| Жазғы дизельдік отын | - | 4,5 | 4,2 | - | |||||
| Авиабензин Б-70 | - | 0,85 | - | 0,7 | - | 0,56 | - | 0,46 | |
| Бензин А76 | - | 0,64 | - | 0,58 | 0,52 | 0,47 | - | - | |
| Бензин АИ-93 | - | 0,70 | - | 0,63 | 0,57 | 0,53 | - | - |
мұндағы ρ 293 – мұнайдың құбырға жабысып қалатындай қатаю темтемпературасы.
Рейнольдс саны (ағылшын ғалымы О.Рейнольдстың атымен) — инерциялық күш пен тұтқырлық күш арасындағы қатынасты анықтайтын, тұтқыр сұйықтық пен газ ағысының ұқсастық критерилерінің бірі: Re=m/lur ағынның жылдамдығы мен сызықтық өлшемі. Сұйықтық ағысының режимі кризистік Рейнольдс саны (Reкр) арқылы сипатталады. Егер Рейнольдс саны өзінің кризистік мәнінен төмен болса (l және u — газ немесе сұйықтық тұтқырлығының динамикалық коэффицентімен, m — тығыздық, r, мұндағы Reк<Re), онда сұйықтық ағысы ламинарлық ағысқа, жоғары болса (Reк>Re) турбуленттік ағысқа жатады. Мысалы: дөңгелек цилиндр құбырдағы тұтқыр сұйықтықтың ағысы үшін Reкр=230
Сораптардың негізгі техникалық көрсеткіштері
Сораптың көлемдік берілісі Q (м3/с) — сораптың бірлік уақыт ішіндегі беретін көлемі. Бұдан басқа массалық беріліс Qm (кг/с) және иверстік беріліс деген ұғымдар да қолданылады.
Сораптың берілісі – сораптың геометриялық өлшемдеріне, қозғалатын бөліктерінің жылдамдығына және құбырөткізгіштің сорапқа байланысты гидравликалық кедергісіне де байланысты.
Сораптың идеал берілісі QИД — сорап берілісі Q мен сораптың көлемдік шығының, яғни саңылаулардаан ағып кеткен берілістің қосындысы ΔQш:
QИД = Q + ΔQш (5)
Көлемдік сораптың жұмыстық көлеміq — жұмыстық бөліктің қос жүрісіндегі немесе біліктің бір айлалымы кезіндегі жұмыс камерасының ең үлкен және ең кіші көлемдерінің айырмашылығы.
Сораптың р қысымы келесі тәуелділікпен анықталады.
р = р н- р в+ρ·(υ н2- υ в2)/2+ρ·g·(z н- z в) (6)
мұндағы р н және р в- сораптың кіре берістегі және шыға берістегі қысымы (сору мен айдау қысымы); υ н және υ в – кіре беріс пен шыға берістегі сұйықтың орташа жылдамлықтары; z н и z в – кіре берістің және шыға берістің қимасының ауырлық центрлерінің биіктіктері
Сораптың сындық қысымы —сорыптың конструкциясына есептелген шыға берісіндегі ең үлкен қысым
Сораптың арыны (Н) — айдалып жатқан сұйықтың биіктігімен сипатталатын, сораптын кіре берісін мен шыға берісіндегі меншікткі энегиялар айырмашалағы. Сораптың арыны қысыммен мынайдай тәуелділікте байланысқан: Н = р /γ. Сораптың арының оған қосылған манометрлер мен мановакуумметрлер көмегімен төмендегі форуламен анықтауға болады:
Н= (р ман/γ) +(р вак/γ)+ h 0+(υ н2- υ в2 )/(2·g) (7)
мұндағы р ман және р вак- манометр мен мановакууметрдің қысым көрссеткіштері; h 0 – манометр мен мановакууметрдің байланысу арасындағы вертикаль арақашықтық; υ н және υ в – қысымды таңдау аймағындағы сұйықтың жылдамдығы.
Егер сораптың кіру аймағындағы қысым атмосфералықтан төмен болса, онда теңдіутің екінші мүшесі теріс сан болып табылады. Егер айдау жіне сору құбырлаырының диаметрилері бірдей болса (d в = d н), онда теңдіктің соңғы мүшесі нолге тең.
Сораптың қуаты N — сораптың тұтынатын қуаты:
N=M ·ω (8)
мұндағы M – сорап білігіндегі айналдырушы момент; ω – біліктің айналу жиілігі.
Сорапты агрегаттың қуаты — сорапты агрегаттың немесе сораптың өзі тұтынатын қауты, конструкцияға қозғалтқыштың буындары да кіреді.
сораптың пайдалы қуаты Nn — сораптың сұыққа беретін қуаты:
Nn=Q · р = Q·γ·H = G·H (9)
Сораптың ПӘК-і η – пайдалы қуаттың сорап қуатына қатынасыа:
η=Nn/N (10)
Жұмыстың орындалуы
Ортадан тепкіш сораптардың паспортында оның суға қарасты сипаттамалры көрсетілген. Тұтқырлығы төмен мұнай мен мұнай өнімдерінде осы сипаттамалры өзгерілмейді. Алайда тұтқырлығы асқан сайын сорап көрсеткіштері төмендейді.
Мұнайды айдайтын сораптардың H v, Q v,η v сипаттамалары, судың белгілі H в, Q в,η в параметрлерін қолдана отырып, былайша анықтайды:
; 
; 
(11)
мұндағы kH, kQ, kη, - сораптың арыны, ПӘК-і және берілімін судағы есептеген сипаттамаларды тұтқырлығына көшіруге арналған коэффициенттер.
Жұмыстық дөңгелегі бар сораптың, біржақты немесе екіжақты кірістері бар сораптарда бұл kH, kQ, kη коэффициенттерді есептеуге арналған формулалар бөлек.
Шапшаңдылық коэффициенті 50≤ns≤130, магистральдықтан басқа, сораптарда коэффициенттерді есептеу тек мына шарт
(12)
-орындалғанда ғана жүзеге асыруға болады. Мұндағы; v-температурадағы тұтқырлығы жоғары мұнайды айдауғандағы кинематикалық тұтқырлық: 
- сораптың сипаттамаларын қайта есептеуді қажет ететін, тұтқырлықтың ең төмен және ең жоғары мәндері.
(13)
(14)
-судағы ПӘК-і ең жоғары мәнеге ие болғандағы, сораптың берілісі. 
жұмыстық дөңгелектің сыртқы диаметрі мен қалақшаларының ені. Егер v≤vH болса, онда сипаттамаларды қайта есептеу керек емес, себебі сорап автомодельді аймақта жұмыс істейді. Ал егер v≥vH болса, онда сорапты басқа сорапты қолдану керек.
Анықтаушы сипаттама ретінде Рейнольдс санының келесі жазбасы қолданылады;
(15)
мұндағы 
жұмыстық дөңгелектің сыртқы диаметрі мен қалақшаларының ені.
Сұйықтың бір жақты кіреберісі, жұмыстық дөңгелегі бар ортадан тепкіш сораптарының kH, kQ, kη коэффициеттерінің өзгеруіне байланысты, үш зона бар. Сол аймақтардың аралығында гидравликалық кедергінің өзіндік заңдары әсер етеді.
(16)
(17)
(18)
Басты сипаттама ретінде жұмыстық дөңгелектегі ағыны болатын магистральды ортадан тепкіш сораптырды есептегедегі әдістемеде Рейнольдс санының басқа жазбасын қолданады:
(19)
мұндағы n –ротордың айналым саны (айн/сағ).
Суда есептелген сипаттамаларды тұтқылығы жоғары мұнайдікіне ауыстыру,
(20)
-формуласымен анықталатын өтпелі 
Рейнольдс санының мәні 
шамасы артық болғанда есептеу керек. Мұндағы 
– сораптың шапшаңдылығы, ол:
(21)
мұндағы және 
– сораптың суда ең жоғары ПӘК-те жұмыс істегендегі берілімі (м3/с) мен арыны (м), 
сораптың сору жағының саны мен сатылар саны. Бұл кезде судан тұтқырлығы жоғары мұнайға арының, берелімнің және ПӘК-тің шамаларын қайта есептеуде келесі формулалар қолданылады.
(22)
(23)
(24)
мұндағы 
- Рейнольдс санының шеткі мәні, 
- түзету коэффициенті.
және өлшемдері функциясы болып табылады.
(25)
kH, kQ, kη біле отырып, аппроксимациондық коэффициенттерді (10) және (11) формулаларын қолдана отырып;
(26)
(27)
-суда (“в” индексі) және тұтқырлығы жоғары мұнайда (“v” индексі) жұмыс істейтін сораптың аппроксимациондық коэффициенттерін есептеуге болады.
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1) Тугунов П.И., Новосельцев В.Ф, Коршак А.А, Шаммазов А.М. типовые расчеты при проектировании и экспулатации нефтебаз и нефтепроводов. Москва -2002. 92-94б
2) Қиябаев С.Н. Магистральные трубопроводы (1-часть). Студенттің оқу-әдістемелік құралы. Алматы 2010. 17-18б
3) http//www.wikihedia.org
4) Интернет ресурс.
