Гидравлический расчёт сливо-наливных коммуникаций

V. Нефтебазы.

Тема 7. Гидравлический расчёт сливо-наливных коммуникаций.

Пример 1.

Определить условия работы всасывающего трубопровода при выкачке бензина, имеющего вязкость при температуре перекачки ν=1сст. Упругость паров бензина Р_У=400мм рт.ст. Удельный вес γ=0,75т/м³. Бензин выкачивают из цистерны, емкость которой 61м³, за 1,5 часа (2 часа). Минимальное атмосферное давление 750мм рт.ст. Внутренний диаметр сливного стояка d=102мм, коллектора d_К=207мм (рис.2), длина коллектора l_К=54м, длина всасывающего трубопровода l_вс=40м. Отметки днища цистерны и оси насоса одинаковы.

Гидравлическое сопротивление шлангов учитывается в формуле для потери напора коэффициентом λ_шл=0,10.

Решение. 

Расход нефтепродукта через стояк

Средняя скорость жидкости

 

Рис.2. Расчетная схема коллектора и главного стояка

Параметр Рейнольдса  

Коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Н.И. Белоконя

Потеря напора на участке 1-2 (см.рис.2)

,

где ξ - коэффициент местного сопротивления (см.табл.1 в приложении 4)

Потеря напора на участке 2-3

Потеря напора на участке 3-4

Расход нефтепродукта через одну половину коллектора

Скорость жидкости при выходе из коллектора

Параметр

При гидравлическом расчёте с изменяющимся расходом вводится полный расход, но потеря напора уменьшается при лам.реж. в 2, при турб. в 3 раза.

Потеря напора на участке 4-5 (в коллекторе), как в трубопроводе с переменным расходом

Потеря напора на участке 5-6 (во всасывающем трубопроводе)

Построим график остаточных напоров. На чертеже коммуникации, выполненном в масштабе (рис.3), наносим уровень минимального атмосферного давления, отмеряя его от нижней образующей цистерны (т.1).

Рис.3. График остаточных напоров всасывающего трубопровода.

От уровня атмосферного давления откладываем вниз потери напора на участке 1-2 и получаем т.2'. Ордината 2-2' представляет собой остаточный напор в т.2. Аналогичным образом получаем точки 3', 4', 5', 6'. Ломаная 1'-2'-3'-4'-5'-6' есть график остаточных напоров для данной коммуникации.

Упругость паров бензина определится:

Параллельно линии остаточных напоров на расстоянии 7,25м строим линию упругости паров бензина. Из полученного графика видно, что линия упругости нигде не пересекает коммуникацию, следовательно, во всей всасывающей линии не будет вскипания бензина. Наименее надёжной точкой коммуникации, с точки зрения образования газовой пробки, является точка 3, где ордината 3-3'' наименьшая.

Тема 8. Потери нефти, нефтепродуктов и газов и меры их сокращения.

Пример 1.

Определить потери бензина от "малых дыханий" из резервуара емкостью V при изменении температуры с t₁=12⁰С до  t₂=30⁰С для двух случаев: резервуар пустой и заполненный. Рассмотреть наличие дыхательного клапана, рассчитанного на избыточное давление Р_ИЗБ=200мм.рт.ст. Давление насыщенных паров бензина при t₁, Р_S1=250мм рт.ст., а при t₂, Р_S2=420мм рт.ст. Температура начала кипения бензина t_Н.К.=60⁰С. Атмосферное давление Р=760мм рт.ст. Коэффициент закипения резервуара У=0,95. Мертвый остаток принять равным 5% от объема резервуара.

Решение. Основное уравнение для расчета веса теряемых из резервуара паров бензина может быть записано:

где G_Б - вес теряемых бензиновых паров, V₁ и V₂ - соответственно, начальный и конечный объёмы газового пространства резервуара, м³; С₁ и С₂ - начальная и конечная концентрация паров бензина в газовом пространстве:

    

Р₁ и Р₂ - начальное и конечное давление в газовом пространстве резервуара, кг/м²; Т₁ и Т₂ - начальная и конечная температура в газовом пространстве резервуара, ⁰К; М_Б - молекулярный вес паров бензина, кг/моль;

М_Б = 60 + 0,3∙t_Н.К.+0,001∙t²_Н.К.

R - универсальная газовая постоянная

R = 8314 Кдж/град∙кмоль = 8,2∙10^-5м³∙атм/град∙моль

При "малых дыханиях" резервуара объем газового пространства остается постоянным V₁=V₂=V. Если на резервуаре нет дыхательного клапана, то давление в газовом пространстве также не меняется Р₁=Р₂=Р.

Определяем объёмные концентрации:

 Молекулярный вес паров бензина

Для пустого резервуара G_Б=0,65∙0,95∙5000=3090кг.

Для заполненного резервуара G_Б=0,65∙0,05∙5000=162,5кг.

Если на резервуаре установлен дыхательный клапан, то конечное давление в газовом пространстве резервуара Р₂ больше начального Р₁=Р на 200мм вод.ст.  1мм.рт.ст.(тор)=1,36∙10^-3ат.=13,6мм.рт.ст.

В этом случае изменится конечная объёмная концентрация паров бензина в газовом пространстве резервуара.

;          .

Тогда вес теряемых паров бензина:

.

Для пустого резервуара:

.

Для заполненного резервуара:

.

Проанализировав полученные результаты, можно сделать вывод, что уменьшить потери от малых "дыханий" можно сокращением объёма газового пространства, сокращением амплитуды колебания температуры газового пространства и хранением продукта под давлением.

Примечание.

VI.Трубопроводные сети нефтебаз.

Тема 9. Расчёт сложного трубопровода.

Пример 1. Определить диаметры трубопровода по участкам.

L₁=100 м;              L₅=160 м;

         L₂=120 м;               L₆=180 м;       

L₃= 80 м;               L₇=200 м.

L₄=140 м;

Общее количество выкачиваемого из резервуара А бензина Q=600 м³/ч. В каждый пункт (т. 4,5,6 и 7) поступает по 150 м³/ч (Q4=Q5=Q6=Q7=150 м³/ч). Насос при производительности 600 м³/ч развивает давление Р=2 атм. Удельный вес бензина , вязкость  . для расчёта принять режим гидравлически гладких труб. Коэффициенты .

Решение. Расчёт ведётся методом "критического пути". Выбираем на схеме "критический путь" бензина и определяем уклон на этой длине.

.

Напор, развиваемый насосом:

.

Тогда уклон       .

Основное расчётное уравнение - формула Дареи-Лейбензона, Из которой имеем:

.

Определяем диаметры участков 1,2,3 и 7.

.

.

.

.

Для определения диаметров  необходимо знать остаточные напоры в т. 1,2 и 3.

,

где - потери напора на трение на n-ом участке.

         

Уклоны на участках 4,5 и 6 соответственно равны:

Определяем диаметры на участках 4,5 и 6.

Для всех рассчитанных диаметров по ГОСТу ввыбираем ближайшее значение.