Определить, какое давление р2 будет в конце горизонтального составного трубопровода, если давление в начале его равно р1. Трубы новые, стальные; диаметры: d1=0,15; d2=0,125; d3=0,1 м. Длина: l1=20; l2=15; l3=10 м. Расход нефти равен Q. Рассчитать и построить пьезометрическую линию.
Учесть местные потери в местах внезапного сужения трубопровода. Кинематический коэффициент вязкости нефти принять равным ν= 0,09 см2/с.
Строка условий
4: Q=25 л/с, р1 = 220 Н/см2.
Решение
Рассчитаем средние скорости нефти в трубах:
v1=4Qπd12=4∙25∙10-3π∙0,152=1,42мс,
v2=4Qπd22=4∙25∙10-3π∙0,1252=2,04мс,
v3=4Qπd32=4∙25∙10-3π∙0,12=3,13мс.
Число Рейнольдса при движении нефти по участкам трубопровода:
Re1=v1d1ν=4Qπd1ν=4∙25∙10-3π∙0,15∙0,09∙10-4=23590,
Re2=4Qπd2ν=4∙25∙10-3π∙0,125∙0,09∙10-4=28308,
Re3=4Qπd3ν=4∙25∙10-3π∙0,1∙0,09∙10-4=35385.
Таким образом, на всех участках режим движения турбулентный.
Для новых стальных сварных труб эквивалентная шероховатость принимается равной kэ = 0,06 мм[1].
Коэффициенты гидравлического трения по участкам трубопровода для турбулентного режима вычислим по универсальной формуле Альтшуля [1]:
λ1=0,1168Re1+kэd10,25=0,116823590+0,061500,25=0,0263,
λ2=0,1168Re2+kэd20,25=0,116828308+0,061250,25=0,0255,
λ3=0,1168Re3+kэd30,25=0,116835385+0,061000,25=0,0246.
Линейные потери напора на участках определим по формуле Дарси-Вейсбаха:
h1=λ1l1d1v122g=0,0263200,151,4222∙9,81=0,36 м,
h2=λ2l2d2v222g=0,0255150,1252,0422∙9,81=0,65 м,
h3=λ3l3d3v322g=0,0246100,13,1322∙9,81=1,23 м.
Местные потери вызваны внезапными сужениями трубопровода
. Коэффициент местного сопротивления при внезапном сужении [1]
ξ=1ε-12,
где ε – коэффициент сжатия струи, зависящий от степени сжатия потока
n1 = ⍵2/⍵1 = d22/d12 = 0,1252/0,152=0,7; n2 = d32/d22 = 0,12/0,1252=0,64.
Коэффициент сжатия найдем по формуле [1]:
ε1=0,57+0,0431,1-n1=0,57+0,0431,1-0,7=0,678,
ε2=0,57+0,0431,1-n2=0,57+0,0431,1-0,64=0,663.
Тогда коэффициенты местных сопротивлений
ξ1=1ε1-12=10,678-12=0,23,
ξ2=1ε2-12=10,663-12=0,26.
Определим потери напора в местных сопротивлениях:
hм1=ξ1v222g=0,232,0422∙9,8=0,05 м,
hм2=ξ2v322g=0,263,1322∙9,8=0,13 м.
Принимая плотность нефти ρ ≈ 850 кг/м3 [1], найдем пьезометрический напор в начальном сечении Нп = р1/ρg = 220∙104/(850∙9,8) = 264 м.
Результаты расчетов сведем в таблицу.
Участок Пьезометрический напор, м
1-я труба:
начало
конец
264
264-0,36=263,64
2-я труба:
начало
конец
263,64-0,05=263,59
263,59-0,65=262,94
3-я труба:
начало
конец
262,94-0,13=262,81
262,81-1,23=261,58
По полученным данным построим пьезометрический график.
-6350015400600
-66603558800
15233651720850 -705218746
45529512255505453850393Нп,м
263
262
261
00Нп,м
263
262
261
325971265801 0 20 35 45
Длина трубопровода, м
00 0 20 35 45
Длина трубопровода, м
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
