Необходимо произвести расчет диаметров высоконапорных трубопроводов и давлений на кустах

Исходя из уравнения неразрывности потока жидкости, запишем выражение для определения минимально необходимого внутреннего диаметра -го высоконапорного водопровода так, чтобы средняя скорость движения в нем равнялась допустимому значению
(1)
где – объемный расход воды в -ом трубопроводе, м3/с.
По полученному значению внутреннего диаметра необходимо выбрать больший стандартный внешний диаметр трубопровода, указанный в номенклатуре (исходных данных задачи).
Согласно требованиям ВНТП 3-85 толщина стенки стальных труб высоконапорных водоводов (мм), работающих под давлением 10 МПа и более, должна определяться по формуле
(2)
где – испытательное гидравлическое трассовое давление, согласно таблице 13 ВНТП 3-85 принимаем как для высоконапорных водоводов пластовой воды II категории, то есть
(3)
– наружный диаметр -го высоконапорного водопровода, мм;
– коэффициент, учитывающий минусовый допуск на разностенность, если , то , если , то ;
– допускаемое напряжение, равное 40 % от временного сопротивления разрыву для данной марки стали -го высоконапорного водопровода, МПа;
– прибавка на общую коррозию для труб, не имеющих внутренних антикоррозийных покрытий, для пластовых вод ; для пластовых вод, содержащих сероводород .
При расчетах принимаем прибавку на общую коррозию для труб – как для пластовых вод, не содержащих сероводород.
Полученное значение толщины стенки округляем в большую сторону к стандартному значению (по ГОСТу).
Фактический внутренний диаметр -го высоконапорного трубопровода находим по формуле
(4)
Поскольку величина испытательного давления
больше чем 20 МПа, то согласно требованиям ВНТП 3-85 высоконапорные водоводы должны изготовляться по ГОСТ 550-75 . Принимаем, что все трубопроводы будут изготовлены (согласно ГОСТ 550-75) из стали марки 12МХ горячедеформированные с временным сопротивлением на разрыв , тогда допускаемое напряжение будет равно
(5)
Используя указанный выше алгоритм, находим необходимые внутренние диаметры всех высоконапорных водоводов (см. рис. 1):
- первого трубопровода (от узла 2 к первому кусту К1) с расходом
принимаем большее стандартное значение наружного диаметра трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем необходимую толщину стенки трубопровода
принимаем большее стандартное значение по ГОСТ 550-75 , а по формуле (4) определяем внутренний диаметр первого водовода
- второго трубопровода (от узла 2 к второму кусту К2) с расходом
принимаем большее стандартное значение наружного диаметра трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем необходимую толщину стенки трубопровода
принимаем большее стандартное значение по ГОСТ 550-75 , а по формуле (4) определяем внутренний диаметр второго водовода
- третьего трубопровода (от узла 1 к третьему кусту К3) с расходом
принимаем большее стандартное значение наружного диаметра трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем необходимую толщину стенки трубопровода
принимаем большее стандартное значение по ГОСТ 550-75 , а по формуле (4) определяем внутренний диаметр третьего водовода
- четвертого трубопровода (от узла 1 к узлу 2) с расходом
принимаем большее стандартное значение наружного диаметра трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем необходимую толщину стенки трубопровода
принимаем большее стандартное значение по ГОСТ 550-75 , а по формуле (4) определяем внутренний диаметр четвертого водовода
- пятого трубопровода (от КНС к узлу 1) с расходом
принимаем большее стандартное значение наружного диаметра трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем необходимую толщину стенки трубопровода
принимаем большее стандартное значение по ГОСТ 550-75 , а по формуле (4) определяем внутренний диаметр пятого водовода
Последовательно проводим расчет таких параметров высоконапорных водоводов:
- средней скорости движения воды
(6)
- числа Рейнольдса (принимаем кинематическую вязкость пластовой воды )
(7)
- первого переходного числа Рейнольдса
(8)
- второго переходного числа Рейнольдса
(9)
- коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Альтшуля, для турбулентного режима движения воды в зоне смешанного трения, поскольку для всех указанных водоводов выполняется условие
(10)
(11)
- потерь давления в водоводах по формуле Дарси-Вейсбаха (принимаем плотность пластовой воды )
(12)
По проведенным расчетам делаем вывод, что условие по ограничению скорости движения воды в трубопроводах и условие по ограничению потерь напора в водоводах выполняются.
Далее находим давление в узловых точках и кустах (см