Лекции.Орг
 

Категории:


Архитектурное бюро: Доминантами формообразования служат здесь в равной мере как контекст...


Объективные признаки состава административного правонарушения: являются общественные отношения, урегулированные нормами права и охраняемые...


Теория отведений Эйнтховена: Сердце человека – это мощная мышца. При синхронном возбуждении волокон сердечной мышцы...

Физико-химические свойства нефтепродуктов



Приведем основные физические свойства нефти: плот­ность ρ, вязкость ν, сжимаемость, испаряемость и др.

Плотность нефти - это масса единицы объема, при тем­пературе 20°С и атмосферном давлении колеблется от 700 до 1040 кг/м3. Нефть с плотностью ниже 900 кг/м3 называют легкой, выше - тяжелой.

При изменении температуры эти параметры меняются в широких значениях. С ростом температуры уменьшается плотность и вязкость нефти и нефтепродуктов. Зависимость плотности от температуры определяется по формуле Менделеева:

,

где ρ и ρ293 – соответственно плотности нефти при температурах T и 293К, βр- коэффициент объемного расширения, который определяется из таблицы;

кг/м³;

Вязкость нефти и нефтепродуктов определяется свойством жидкости оказывать сопротивление при их движении по трубопроводам. Зависимость вязкости от температуры определяется по формуле Рейнольдса-Филонова:

,

где u – крутизна вискограммы. Если известны вязкости для двух температур, то

; 1/К

 

мм2/с.

 

К исходным данным задачи проектирования относятся масса нефти, нефтепродуктов G, транспортируемые трубопроводом за год; длинна трассы трубопровода Lтр, физико-химические свойства нефти/нефтепродукта, сжатый профиль трассы, разность начальных и конечных нивелирный высот ∆z, рабочая температура, напорные характеристики предполагаемых насосов.

Зная эти исходные данные, можно рассчитать количество нефтеперекачивающих станций, точки их расположения на трассе, внешний и внутренний диаметр трубы трубопровода, фактическую пропускную способность трубопровода.

В первый очередь определяются средние значения суточного Qсут, часового Qч.ср и секундного Q объемных расходов:

.

В этих выражениях Тр – число рабочих дней трубопровода за год, которое определяется при помощи специальной таблицы в зависимости от объема перевозимого груза (если нет данных, то берется Тр =350 сутки).

м3/с.

Во-вторых, из таблицы данных выбирается внешний диаметр Dн трубы проектируемого нефтепровода в зависимости от длинны трубопровода L и от массы перекачиваемого продукта в год G: Dн = 630мм.

По среднему значению часового расхода Qч.ср подбирается марка насоса (то есть из таблицы находится параметры H0 и b для магистрального и H02 и b2 подпорного насосов), для номинальной подачи Qном которой, должно выполняться следующее условие:

0,8Qном Qч.ср ≤1,5Qном.

Если это условие выполняется для двух типов насоса, то расчеты ведутся в двух вариантах для каждого из насосов в отдельности, выбирается наиболее оптимальный вариант. Максимальное рабочее давление будет на выходе ГНПС, и оно равно:

Рg(3hмн+H2),

здесь hмн и H2 – напоры основного (магистрального) и подпорного насосов при подаче Qч.ср. Они вычисляются при помощи формул:

, .

Обычно считается, что в каждой станции есть три последовательно соединенные основные насосы. Согласно условием прочности закрепляющнй арматуры

Р Рарм ≈6,4 МПа.

В нашем случае подбирается марка насоса НМ 1250-260 как основной и НПВ 1250-60 как подпорный. Справочные данные по этим типам насосов:

Нo =289,8м,

b =34,8∙10-6 ч²/м2 (основной) и

Н02 =74,8,8м,

b2 =9,5∙10-6 ч²/м2 (подпорный).

Далее находим напоры, развиваемые насосами при подаче Qч.ср:

= м;

=74,8-9,5 м.

Находим номинальное рабочее давление на выходе ГНПС:

Рg(3hмн+H2)= МПа.

Давление маловато. Берем следующий насос:

Типоразмер Ро-тор Н0, м b, 10-6 ч25
НМ 1250-260* 318,8 38,7
НПВ 1250-60*   77,1 11,48

Еще раз находим напоры, развиваемые насосами при подаче Qч.ср:

= м;

=77,1-11,48 м.

Находим номинальное рабочее давление на выходе ГНПС:

Рg(3hмн+H2)= МПа.

После подбора насоса, рабочее давление которой, удовлетворяет условию прочности, определяется толщина стенки трубопровода, выдерживающей эту давлению:

,

где п - коэффициент надежности по нагрузке (для трубопровода, работающей по схеме «из насоса в насос» п =1,15, а в других случаях п =1,1), R1 – расчетное сопротивление металла сжатию (растяжению):

;

Rн1в – нормативная сопротивление, k1 - коэффициент надежности по материалу (задается в таблице, обычно k1=1,34÷1,55), kн - коэффициент надежности по назначению трубопровода (задается в таблице). m - коэффициент условии работы трубопровода. Относительно назначения и диаметров трубы с учетом меры безопастности, магистральные трубопроводы делятся на 5 категорий: В, I, II, III и IV, относительно этих категорий значение m задается в таблице, для линейных участков m =0,9. Пусть для МТП категория II: m =0,75

Выбираем трубу:

Наруж. диаметр, Dн, мм Рабоч. давление Р, МПа Толщина стенки δ, мм Марка стали σвр, МПа σт, МПа k1
5,4-7,4 8; 9;10;11;12 12 Г2С 1,4

 

мм.

После определения толщины стенки трубопровода внутрений диаметр трубы определяется следующим способом:

D =Dн - 2δ =630 –2∙8=614 мм.

Полные потери напора в трубопроводе для подачи Qч.ср находится по формуле:

.

Здесь коэффициент 1,02 учитывают потери напора в местных сопротивлениях (в ответвлениях трубопровода, на задвижках, и т. д.). пэ – количество эксплуатационных участков в трассе, пэ=L/(400÷600), Нкп – остаточный напор в конечных пунктах эксплуатационных участков, этот напор расходуется при перекачке нефти, или нефтепродуктов в резервуары. В нашем случае: , значить

пэ=2.

Для нахождения функции потеря напора от трений имеется следующий алгоритм:

- определяются переходные числа Рейнольдса:

.

шерховатость внутренней стенки трубы kэ=0,2 мм, отсюда

.

 

- определяется секундная подача:

=0,3964 м3/с;

- скорость потока течения жидкости в трубопроводе:

м/с;

- число Рейнольдса:

8431.

- определяется коэффициент гидравлического сопротивления от трения:

, если Re≤2320 (формула Стокса),

, если 2320<ReReI (формула Блазиуса),

, если ReI < Re < ReII (формула Альтшуля), , если Re ReII (формула Шифринсона).

В данном случае 2320<8341<30700 и используется формула Блазиуса:

≈0,03302.

- потери напора от трения (g=9,8 м/с2):

= 4130,4 м.

Тогда полные потери напора в трубопроводе для подачи Qч= Qч.ср находится по формуле:

=4298,0 м.

Число нефтеперекачивающих станций (НПС) равно:

=6,11≈7. То есть n=7.

Здесь 240,00 м, =53,72 м.

Найдем фактическую пропускную способность Qр=Qч трубопровода при полученном значении числа станции n. Она (так называемая рабочая точка Qр) соответствует точному решению уравнении при целом п:

Hнпс(3п, Qр)=H(Qр), (33)

Здесь Hнпс(mн, Qч)= mнhмн(Qч)+ пэH2(Qч) - суммарный напор всех станций, mн=3п- количество основных насосов, пэ - количество подпорных насосов,

, .

Это трансцендентное уравнение решается графическим способом.

Для получения напорной характеристики трубопровода возьмем несколько значений подачи, расположенных вокруг среднего значения Qч.ср и для всех этих значений найдем полные потери в трубопроводе и суммарный напор всех станций.

Отсюда

Qч1=1400м³/ч, Q1= 0,3889м³/с

Qч2=1500 м³/ч, Q2= 0,4167м³/с

Qч3=1600 м³/ч, Q3= 0,4444м³/с.

 

1. Qч1=1400м³/ч, Q1= 0,3889м³/с.

м/с;

- число Рейнольдса:

8271,7.

- определяется коэффициент гидравлического сопротивления от трения:

≈0,033177.

- потери напора от трения (g=9,8 м/с2):

= 3994,8 м.

Тогда полные потери напора в трубопроводе для подачи Qч= Qч.ср находится по формуле:

=4189,7 м.

2. Qч2=1500 м³/ч, Q2= 0,4167м³/с.

м/с;

- число Рейнольдса:

8862,5.

- определяется коэффициент гидравлического сопротивления от трения:

≈0,032610.

- потери напора от трения (g=9,8 м/с2):

= 4507,4 м.

Тогда полные потери напора в трубопроводе для подачи Qч= Qч.ср находится по формуле:

=4712,5 м.

3. Qч3=1600 м³/ч, Q3= 0,4444м³/с.

м/с;

- число Рейнольдса:

9453,4.

- определяется коэффициент гидравлического сопротивления от трения:

≈0,032088.

- потери напора от трения (g=9,8 м/с2):

= 5046,3 м.

Тогда полные потери напора в трубопроводе для подачи Qч= Qч.ср находится по формуле:

=5262,3 м.

Теперь найдем суммарный напор всех станций при количестве основных насосов, равных mн=3п, 3п-1, 3п-2 (mн=3∙7=21, 20, 19) при тех же значениях подач:

Hнпс(mн, Qч)= mнhмн(Qч)+ пэH2(Qч), , .

Н0 =318,8м, b =38,7∙10-6 ч²/м2 (основной) и

Н02 =77,1м, b2 =11,48∙10-6 ч²/м2 (подпорный). Тогда

, .

1. Qч1=1400м³/ч.

=242,95.

=54,60.

Hнпс(21,1400)=21∙hмн(1400)+2∙H2(1400)= 21∙242,95+2∙54,60=5211,1

Hнпс(20,1400)= 20∙242,95+2∙54,60=4968,2

Hнпс(19,1400)= 19∙242,95+2∙54,60=4725,2

2. Qч2=1500м³/ч.

=231,725.

=51,27.

Hнпс(21,1500)=21∙hмн(1500)+2∙H2(1500)= 21∙231,725+2∙51,27=4968,8

Hнпс(20,1500)= 20∙231,725+2∙51,27=4737

Hнпс(19,1500)= 19∙231,725+2∙51,27=4505,3

3. Qч3=1600м³/ч.

=219,728.

=47,711.

Hнпс(21,1600)=21∙hмн(1600)+2∙H2(1600)= 21∙219,728+2∙47,711=4709,7

Hнпс(20,1600)=20∙hмн(1600)+2∙H2(1600)= 20∙219,728+2∙47,711=4490

Hнпс(19,1600)=19∙hмн(1600)+2∙H2(1600)= 19∙219,728+2∙47,711=4270,3

Полученые результаты занесем в таблицу.

Qч Н(Qч) Hнпс(19, Qч) Hнпс(20, Qч) Hнпс(21, Qч)
4189,7 4725,2 4968,2 5211,1
4712,5 4505,3 4968,8
5262,3 4270,3 4709,7

 

Построим график напорных характеристик трубы и насосных станции. Напорные характеристики трубопровода и НПС в данной задаче пересекаются в трех точках (Qр1, Qр2, Qр3). Эти точки показывают фактических пропускных способностей трубопровода при работе 3п-2, 3п-1, 3п числа магистральных насосов. В качестве рабочей точки Qр берется самая близкая точка к среднему значению Qч.ср и не меньшей ее: Qчi Qч.ср (i=1,2,3). То, есть трубопровод будет работать с такой пропускной способностью. Фактическая годовая (массовая) пропускная способность трубопровода тогда будет равным: .

В нашей задаче из графика найдем, что Qр1=1472,7; Qр2=1503,2; Qр3=1532,3; так, как , то Qр= Qр1=1472,7 м3/час и количество магистральных насосов 19 (3-3-3-3-3-2-2).

Напор станции с 3-мя насосами (первые 5 станции):

H ст.1=3∙ =704,60 м.

Напор станции с 2-мя насосами (последние 2 станции):

H ст.2=2∙ =469,73 м.

Теперь делаем расстановку НПС на сжатый профиль трассы.

Qр1=1472,7, Q= =0,4091м³/с. м/с;

8701,2.

≈0,032698.

 

 

Значение гидравлического уклона iм при учете местных сопротивлений:

=0,00530014.

Для нахождения линий гидравлического уклона рассчитаем местоположение станции с 3-мя и 2-мя насосами в случае горизонтального профиля трассы:

=132,93 м.

=88,63 м.

Тогда и , и образуют прямоугольные треугольники с гипотенузами в виде линий гидравлического уклона. Расстановка НПС в сжатом профиле трассы показана на рис.





Дата добавления: 2015-10-01; просмотров: 817 | Нарушение авторских прав


Рекомендуемый контект:


Похожая информация:

  1. I. Общие свойства хрящевых тканей
  2. IV. Изложение нового материала. 1. Физико-химические свойства крови
  3. XI. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СВОЙСТВА. СПОСОБНОСТИ И ДАРОВАНИЯ АРТИСТА
  4. А). Структурно-функциональные свойства полисахаридов
  5. Активные диэлектрики. Состав, свойства, применение
  6. Алгоритм. Свойства алгоритма, схема алгоритма
  7. Алкадиены, их строение, химические свойства (реакции присоединения и полимеризации), практическое значение
  8. Алкалоиды: группа тропана (атропин, кокаин) – строение, основные свойства, характеристика реакционной способности
  9. Алкалоиды: химическая классификация; основные свойства, образование солей. Представители: хинин, никотин, атропин
  10. Алкины, их общая формула. Этин (ацетилен), строение молекулы, химические свойства (горение, реакции присоединения), получение и применение
  11. Альдегиды и кетоны: физические и химические свойства. Механизм реакции нуклеофильного присоединения (AN)
  12. Амины: строение, номенклатура, основные методы синтеза, физические и химические свойства. Нитрозосоединения, их канцерогенное действие и образование в атмосфере


Поиск на сайте:


© 2015-2019 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.019 с.