Целесообразность последовательной перекачки. Приближенная теория смесеобразования. Прием и реализация смеси на конечном пункте трубопровода, страница 2

Если учесть, что время образования смеси , то можем переписать ф-лу (1.3):                          ,                                              (4)

где    L - пройденный смесью путь;     u_см - скорость смеси.

Соответственно объем смеси будет равен

,  (5)где        F - площадь сечения трубопровода.

Из полученных формул видно, что длина и объем смеси меняются пропорционально корню квадратному из пройденного смесью расстояния и зависят также от площади сечения трубопровода и коэффициента продольного перемешивания (диффузии) D_э.

Длину и объем смеси, часто выражают, через безразмерное число Пекле , что дает                 .                           (6)

Объем примеси одного продукта в другом  описывается формулой

.                                  (7)

Если взять отношение объема примеси к объему смеси, то получим

, то есть объем примеси составляет около 1/12 объема смеси, определенной в пределах концентрации от 1 до 99 %. В рассмотренном примере этот объем равен 19 м³ в каждом из продуктов.

В примере мы задавались величиной эффективного коэффициента диффузии. На самом деле для его расчета имеется ряд эмпирических формул:

- формула Асатуряна ;                                                (8)

- формула Нечваля - Яблонского         ;                 (9)

- формула Съенитцера         .              (10)

Кинематическую вязкость в данных формулах определяют следующим образом. При n_А/n_Б £ 5 пользуются формулой Кадмера .

Если же , то .                                (11)

Выразим величину числа Пекле с использованием формулы Съенитцера

.

Подставив его в формулу для нахождения объема смеси, получим

.                                        (12)

Из этой формулы, в частности, видно, что чем меньше значение коэффициента гидравлического сопротивления l, тем меньше объем образующейся смеси. Поскольку для всякой жидкости коэффициент l уменьшается при увеличении средней скорости потока u_ср, то мы приходим к важному выводу: чем больше скорость перекачки, тем меньше образуется смеси. Строго говоря, полученная формула для V_см справедлива лишь для нефтепродуктов, обладающих одинаковой вязкостью. Если вязкость нефтепродуктов различны, то, используя формулы (10), (11), получаем

.                          (13)

18. Влияние различных факторов на процесс смесеобразования и

 борьба с ним

Опыт эксплуатации магистральных трубопроводов, по которым последовательно перекачиваются различные нефти или нефтепродукты, показывает, что объем смеси при прямом контактировании равен 0,5...1 % объема трубопровода. Однако для трубопроводов большого диаметра и протяженности объем смеси довольно велик. Так на участке Уфа- Челябинск нефтепродуктопровода Уфа-Омск он составляет около 785 м³. Поскольку смесь является некондиционным продуктом, то необходимо всемерно стремиться к уменьшению ее объема.

На образование смеси оказывают влияние режим перекачки, остановки перекачки, конструктивные особенности обвязки перекачивающих станций и резервуарных парков, объем партии, соотношение вязкостей и плотностей перекачиваемых жидкостей.

Влияние режима перекачки

Выше было показано, что при турбулентном режиме перекачки объем образующейся смеси значительно меньше, чем при

Рис. 1.7 Зависимость изменения относительного объема смеси от              скорости в пределах концентрации 95-5% при плотности    нефтепродуктов ( в т/м3 )

ламинарном. Выбор скоростей перекачки в рамках турбулентного режима лимитируется следующими соображениями. Если скорость перекачки низкая, то может произойти расслоение потока и объем смеси возрастет. В связи с этим установлены следующие минимально допустимые скорости при D = 300...350 мм - 0,8 м/с, при D = 400...500 мм - 0,75 м/с.

Чем больше скорость перекачки, тем объем образующейся смеси меньше. Однако бесконечно увеличивать скорость перекачки нецелесообразно. При скоростях больше 2 м/с существенно возрастают затраты электроэнергии на перекачку, а объем смеси уменьшается незначительно.