Рассчитать общий перепад давления в трубопроводе, состоящем из нескольких участков. Трубопровод проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.
Дано:
Наименование Величина СИ
Длина трубопровода , км 12 12000 м
Длина первого участка , км 4 4000 м
Длина второго участка , км 1 1000 м
Диаметр трубопровода , мм 396 0,396 м
Массовый расход нефти , т/ч 256 71,111 кг/с
Отбор на первом участке , т/ч 30 8,333 кг/с
Отбор на втором участке , т/ч 31 8,611 кг/с
Плотность нефти , кг/м3 879 879 кг/м3
Вязкость нефти , Па·с 0,05 0,05 Па·с
Эквивалентна шероховатость , мм 0,15 0,15·10-3 м
Ответ
Δp = 167384 Па ≈ 167,4 кПа ≈ 0,167 МПа .
Решение
Алгоритм решения данной задачи заключается в представлении сложного трубопровода состоящим из нескольких участков, различающихся по величине расходов. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод. Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам.
Вначале определяют скорость нефти на первом участке
v1 = G/S·ρ = 4·G/π·d2·ρ = 4·71,111/π·0,3962·879 = 0,657 м/с .
Режим движения на данном участке турбулентный, так как
Re1 = v1·d/ν = v1·d·ρ/μ = 0,657·0,396·879/0,05 = 4574 > 2320 (зона Блазиуса) .
Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяют для каждого участка в отдельности.
λ1 = 0,3164/Re10,25 = 0,3164/45740,25 = 0,038 .
Потери давления на первом участке определяют по формуле:
Δp = p1 - p2 = (λ·L/d)·ρ·v2/2 .
Получим:
Δp1 = (0,038·4000/0,396)·879·0,6572/2 = 72818 Па .
Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти
v2 = (G – q1)/S·ρ = 4·(G – q1)/π·d2·ρ =
= 4·(71,111 – 8,333)/π·0,3962·879 = 0,58 м/с .
Режим движения на данном участке турбулентный, так как
Re2 = v2·d/ν = v2·d·ρ/μ = 0,58·0,396·879/0,05 = 4038 > 2320 (зона Блазиуса) .
Коэффициент гидравлического сопротивления
λ2 = 0,3164/Re20,25 = 0,3164/40380,25 = 0,04 .
Потери давления на втором участке
Δp2 = (λ·L/d)·ρ·v2/2 = (0,04·1000/0,396)·879·0,582/2 = 14934 Па .
Аналогично скорость нефти на третьем участке:
v3 = (G – q1 – q2)/S·ρ = 4·(G – q1 – q2)/π·d2·ρ =
= 4·(71,111 – 8,333 – 8,611)/π·0,3962·879 = 0,5 м/с .
Режим движения на данном участке ламинарный, так как
Re3 = v3·d/ν = v3·d·ρ/μ = 0,5·0,396·879/0,05 = 3481 > 2320 (зона Блазиуса) .
Коэффициент гидравлического сопротивления
λ2 = 0,3164/Re20,25 = 0,3164/34810,25 = 0,041 .
Потери давления на третьем участке
Δp3 = (λ·L/d)·ρ·v2/2 = (0,041·7000/0,396)·879·0,52/2 = 79632 Па .
Общий перепад давления (в данном случае – потери давления на трение по длине) получают при сложении перепадов на отдельных участках
Δp = Σ pi = 72818 + 14934 + 79632 =
= 167384 Па ≈ 167,4 кПа ≈ 0,167 МПа .
Ответ: Δp = 167384 Па ≈ 167,4 кПа ≈ 0,167 МПа .
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
