Нефтепровод протяженностью L =350 км перекачивает за год
Q = 2,8 млн т. нефтепродуктов в год в виде: Nдт = 30% дизельного топлива летнего (ДТЛ) и Nб = 70 % автомобильного бензина (Аи-80). Разность отметок начала и конца трубопровода ΔZ = 180м, остаточный напор в конечной точке hост = 50м. Расчетная температура – Tр = 282К.
Характеристика нефтепродуктов:
Дизельное топливо (ДТЛ): ρ293= 835 кг/м3, ν273= 11 мм2/с, ν293= 6 мм2/с;
Бензин Аи-80: ρ293= 730 кг/м3, ν273= 0,95 мм2/с, ν293= 0,75 мм2/с;
Требуется: Произвести расчет и подбор насосного оборудования одной из нефтеперекачивающих станций, выполнить эскизное проектирование НПС.
Решение
Расчет диаметра магистрального нефтепровода
Диаметр однониточного магистрального трубопровода для перекачки нефтепродуктов рассчитывается по часовой пропускной производительности нефтепровода
D=4Qч3600πVо,
где Qч-расчетная часовая производительность нефтепровода, V0 – рекомендуемая скорость перекачки, в зависимости от диаметра, обычно принимается равной 1,5 – 2,5 м/с.
Qч=Кнп24NгодGiρрх109, м3/ч,
где Gi – годовое массовое количество перекачиваемого i нефтепродукта, млн.т/год;
Кн п – коэффициент неравномерности перекачки 1,05 – 1,1,
Nгод – число рабочих дней в году, обычно 350 суток;
ρр– расчетная плотность нефтепродукта, кг/м3.
Gi=Q Ni100, млн.т/год
где Q - годовая массовая производительность нефтепровода, млн.т/год;
Ni – процентное количество перекачиваемого нефтепродукта, %;
Плотность перекачиваемых нефтепродуктов ρр при расчетной температуре перекачки находится по формуле Менделеева
ρр=ρ2931+β(Тр-293),
где βр – коэффициент объемного расширения, 1/К.
Для дизтоплива βр дт =0,857∙10-3 , для бензина АИ-80 βр=1,248∙10-3.
ρр дт=8351+0,857∙10-3282-293=842.9 кг/м3,
ρр бенз=7301+1,248∙10-3282-293=740,2 кг/м3,
Gдт=2,8×30100=0,84 млн.т./год,
Gбенз=2,8×70100=1,96 млн.т./год,
Qч=1,124×350×0,84842.9+1,96740,2×109=477.2 м3/час.
Среднюю скорость перекачки V0 принимаем равную 2,0 м/с,
D=4×477.23600×3,14×2=0,290 м.
Округляем до ближайшего стандартного: D=0,300 м.
Расчетный напор насосов перекачки нефтепродуктов
Расчетный общий напор, необходимый для перекачки нефтепродуктов от места забора до точки доставки определяется для самого невыгодного для перекачки нефтепродукта – самого вязкого.
Hр=1,02hт+∆z+hост,
где hт – потери напора по длине трубопровода; м
Δz – разность отметок забора и подачи нефти, м;
hост – свободный (остаточный) напор в конечной точке доставки, м.
Потери напора по длине трубопровода по формуле Дарси-Вейсбаха:
hт=λl v2D 2g ,
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления.
Для определения λ, сначала требуется установить зону работы трубы
. Для этого нужно вычислить число Рейнольдса.
Re=VDν
где υ - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с;
D - диаметр трубопровода, м;
V – средняя фактическая скорость движения нефтепродукта при принятом по сортаменту диаметре труб, м/с,
V=4Qч3600πD2
Коэффициент кинематической вязкости жидкости для данной температуры вычисляется по формуле Рейнольдса-Филонова:
νp=υ2∙e-u(Tp-Т2),
где u – коэффициент крутизны вискограммы, который находят по формуле
u=1Т1-Т2lnν2ν1 ,
где ν2 и ν1- известные вязкости нефтепродукта при каких-либо двух температурах Т1 и Т2.
u=1293-273ln116=0,0303 ,
νp=11∙e-0,0303282-273=15,37 мм2/с,
V=4×477.23600×3,14×0,302=1,88 м/с
Re=1.88×0,3009,77×10-6=57612
Пограничные числа Рейнольдса:
Re1 = 10/е;
Re11 = 500/е,
где е = kэ/d – относительная шероховатость труб, выраженная через эквивалентную шероховатость kэ, мм, и диаметр d, мм.
Для новых стальных сварных труб kэ =0,2 мм.
е = 0,2/300=0,000667,
Re1 = 14992;
Re11 = 749625;
Определяем зону из условия:
Re <2300, то режим потока ламинарный;
2300 < Re < Re 1пер – поток турбулентный в зоне гидравлически гладких труб;
Re 1 пер < Re < Re 2 пер – поток турбулентный в переходной зоне;
Re > Re 2 пер – зона квадратичного трения
Полученное число Рейнольдса находится в интервале
[Re 1 пер < Re < Re 2 пер ], поэтому расчет коэффициента гидравлического сопротивления ведется для потока турбулентного в переходной зоне по формуле Альтшуля:
λ=0,11∙kDвн+38Re0.25
Примем толщину стены трубопровода δ = 10 мм, тогда внутренний диаметр трубопровода будет равен:
Dвн=Dн-2∙δ=300-20=280 мм
Тогда
λ=0,11∙0,2280+38614120.25=0,021
Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси-Вейсбаха:
hт=λL V2D 2g ;
где L – длина трубопровода,
D - диаметр трубопровода,
V - скорость движения жидкости,
g - ускорение свободного падения
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
