Примеры гидравлических расчетов. Скорость движения нефти в трубе


Жидкости, допустимые скорости перекачки - Справочник химика 21

    Поскольку опасность возникновения разрядов определяется нетолько скоростью образования зарядов, но и их утечкой в резервуаре, то для жидкостей с разным объемным сопротивлением устанавливаются различные допустимые скорости перекачки [8]. TaKv например, для диэтилового эфира при диаметре трубопровода до 12 мм и для сероуглерода при диаметре трубопровода до 24 мм допускаются скорости до 1—1,5 м1сек. При больших диаметрах скорость не должна превышать 1 м/сек. Для метилового и этилового спирта допустимая скорость в трубах 2—3 м/сек, для сложных эфиров, кетонов и спиртов 9—10 м/сек [8], а для нефтепродуктов 1 м/сек [20, 57]. По данным фирмы Шелл [59], допустимые скорости перекачки жидких [c.171]     Ом-м — до 5 м/с. Если р = 10 Ом-м, то допустимая скорость транспортировки и истечения устанавливается для каждой жидкости отдельно в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода, материала его стенок и других условий эксплуатации. Заведомо безопасной скоростью движения этих жидкостей является 1,2 м/с при диаметрах трубопроводов до 200 мм. По данным фирмы Шелл [263], допустимые скорости перекачки для жидких диэлектриков составляют для эфира и сероуглерода 1 м/с для бензина 4 м/с для нефти (чистой) 7 м/с. [c.208]

    Поскольку опасность возникновения разрядов определяется не только скоростью образования зарядов, но и их утечкой в резервуаре, то для жидкостей с разным объемным сопротивлением устанавливаются различные допустимые скорости перекачки [238]. Для жидкостей ср 10 Ом-м — до 10 м/с, а для жидкостей ср  [c.208]

    В процессе перекачки СНГ необходимо соблюдать меры предосторожности. Пропан никогда не должен закачиваться в емкости, предназначенные для бытового бутана, хотя обратная операция допустима. Во избежание перелива СНГ необходимо тщательно следить за уровнем жидкости в емкости-приемнике. При наполнении автомобильных цистерн на нефтеперерабатывающем заводе автоматически ведется учет расхода СНГ (до 97,5 % от допустимой массы его в цистерне в оставшееся пространство СНГ заливают на небольшой скорости). Это необходимо для точного измерения количества залитого продукта и предотвращения гидра- [c.130]

    Определяя допустимость перекачки жидкости с безопасной скоростью, необходимо в конкретных условиях транспортирования убедиться, что фактическое значение Роб не превышает допускаемое. Следует учитывать также, что при движении по трубопроводу электризующаяся жидкость подвергается длительному воздействию электрического поля, создаваемого имеющимися в ней электрическими зарядами, а при этом их сопротивление может значительно увеличиваться. С понижением температуры величина Р (, жидкости существенно увеличивается. [c.156]

    В перекачиваемом топливе всегда имеются частицы загрязнений. Если предположить, что топливо соответствует 8 классу чистоты по ГОСТ 17216-73, то это значит, что в 100 см допускается наличие 6237 частиц загрязнений от 5 до 100 мкм и более. Причем количество частиц менее 5 мкм не ограничивается. Эти частицы могут осаждаться на стенки трубопровода не только при бтстаива-НИИ, но и при перекачках оо скоростью ниже предельной (критической), т.е. минимально допустимой скорости перекачки, при кото рой частицы транспортируются в потоке жидкости не осаждаясь. [c.100]

    Первое условие уменьшения объема образующейся 5 меси — осуществление перекачки при вполне развившемся турбулентном режиме. Чем больше число Ке, тем меньше объем смеси. На основании многочисленных экспериментов на действующих трубопроводах установлено, что при последовательной перекачке прямым контактированием число Ке должно быть не менее 10 ООО. В этом случае в трубопроводе имеет место развитый турбулентный режим движения жидкости, при котором профиль скорости почти плоский и значение эффективного коэффициента диффузии, определяющего размеры смеси, невелико. Практически можно рассматривать некоторую минимально допустимую среднюю скорость потока, при которой образующийся объем смеси приемлем. Опытныеданные показывают, что такая скорость составляет 0,6—0,7 м/с. При увеличении скорости движения жидкости существенно возрастают затраты электроэнергии на перекачку, а объем смеси снижается незначительно. Поэтому можно определить и максимальную скорость перекачки. Для последовательной перекачки нефтей и нефтепродуктов установлена максимальная скорость не более 2 м/с. [c.167]

chem21.info

Примеры гидравлических расчетов

Пример 4.1. Определить пределы изменения гидравлического радиуса R для канализационных самотечных трубопроводов, если их диаметр d изменяется от 150 до 3500 мм. Расчетное наполнение принять: a = h/d = 0,6 для труб диаметром d = 150 мм; a = h/d = 0,8 для труб диаметром d = 3500 мм.

Решение:

Гидравлический радиус определяем по формуле

где площадь живого сечения

,

смоченный периметр .

Угол α находим из соотношения

Проведем расчеты:

- для трубы диаметром d = 150 мм

Тогда гидравлический радиус равен

- для трубы диаметром d = 3500 мм

Тогда гидравлический радиус равен

Таким образом, гидравлический радиус изменяется от 0,04 до 1,07 м.

Пример 4.2. Определить режим движения воды в водопроводной трубе диаметром d = 300 мм, если протекающий по ней расход Q = 0,136 м3/с. Температура воды 10°С.

Решение:

Число Рейнольдса находим по формуле:

Средняя скорость движения воды в трубе

где живое сечение потока

Тогда

Кинематический коэффициент вязкости воды при температуре 10°С находим по таблице 4.5 (Приложение 4): ν = 0,0131·10-4м2/с.

Следовательно,

Так как значит режим движения турбулентный.

Методические рекомендации к проведению расчетов

Для того чтобы определить режим движения жидкости, необходимо рассчитать число Рейнольдса Re по формуле (4.3) для труб круглого сечения и по формуле (4.4) для трубы произвольного сечения. В последнем случае гидравлический радиус рассчитывается по формуле (4.1) (пример 4.1). Затем сравнить полученное значение Re c критическим Reкр=2320 (пример 4.2).

Значение критической скорости определяется по формуле (4.5), а соответствующий ей расход по формуле (4.2).

Задачи

Задача 4.1. Жидкость движется в лотке со скоростью V = 0,1 м/с. Глубина наполнения лотка h = 30 см, ширина по верху В = 50 см, ширина по низу b = 20 см. Определить смоченный периметр, площадь живого сечения, гидравлический радиус, расход, режим движения жидкости, если динамический коэффициент вязкости жидкости μ = 0,0015 Па·с, а ее плотность ρ = 1200 кг/м3.

Задача 4.2. Найти минимальный диаметр d напорного трубопровода, при котором нефть будет двигаться при турбулентном режиме, если кинематический коэффициент вязкости нефти ν = 0,3 см2/с, а расход в трубопроводе Q = 8 л/с.

Задача 4.3. По трубе диаметром d = 0,1 м под напором движется вода. Определить расход, при котором турбулентный режим сменится ламинарным, если температура воды t = 25°C.

Задача 4.4. Определить критическую скорость, при которой происходит переход от ламинарного режима к турбулентному, в трубопроводе диаметром d = 30 мм при движении воды (ν = 0,009 Ст), воздуха (ν = 0,162 Ст) и глицерина (ν = 4,1 Ст).

Задача 4.5. Определить, изменится ли режим движения воды в напорном трубопроводе d = 0,5 м при возрастании температуры от 15 до 65°С, если расход в трубопроводе Q = 15 л/с.

Задача 4.6. Вода движется под напором в трубопроводе прямоугольного сечения. Определить при каком максимальном расходе сохранится ламинарный режим. Температура воды t = 30°C, а = 0,2 м, b = 0,3 м.

Задача 4.7. По трубе диаметром d = 0,1 м под напором движется вода. Определить расход, при котором турбулентный режим сменится ламинарным, если температура воды t = 25°C.

Задача 4.8. Жидкость движется в безнапорном трубопроводе с расходом Q = 22 м3/ч. Трубопровод заполнен наполовину сечения. Диаметр трубопровода d = 80 мм. Определить, при какой температуре будет происходить смена режимов движения жидкости. График зависимости кинематического коэффициента вязкости представлен на рисунке.

Задача 4.9. Жидкость, имеющая динамический коэффициент вязкости μ = 1,005 Па·с и плотность ρ = 900 кг/м3, движется в трапецеидальном лотке. Определить критическую скорость, при которой будет происходить смена режимов движения жидкости. Глубина наполнения h = 0,2 м, ширина лотка по дну b = 25 см, угол наклона боковых стенок лотка к горизонту α = 30°.

Задача 4.10. Применяемые в водоснабжении и канализации трубы имеют минимальный диаметр d = 12 мм и максимальный диаметр d = 3500 мм. Расчетные скорости движения воды в них V = 0,5÷4 м/с. Определить минимальное и максимальное значение чисел Рейнольдса и режим течения в этих трубопроводах.

Задача 4.11. Для осветления сточных вод используют горизонтальный отстойник, представляющий собой удлиненный прямоугольный резервуар. Его глубина h = 2,6 м, ширина b = 5,9 м. Температура воды t = 20°С. Определить среднюю скорость и режим движения сточной жидкости, если ее расход Q = 0,08 м3/с, а коэффициент кинематической вязкости ν = 1,2·10-6 м2/с. При какой скорости в отстойнике будет наблюдаться ламинарный режим движения жидкости?

Задача 4.12. Конденсатор паровой турбины оборудован 8186 трубками диаметром d = 2,5 см. Через трубки пропускается охлаждающая вода при t = 10°С. Будет ли при расходе воды Q = 13600 м3/с обеспечен турбулентный режим движения в трубках?

Задача 4.13. Определить режим движения горячей воды (t = 80°С) в пробковом кране, проходное сечение которого при частичном открытии изображено на рисунке, если l = 20 мм, b = r = 3 мм, расход воды Q = 0,1 л/с.

Задача 4.14. Определить режим движения воды при t = 20°С в смесителе, проходное сечение которого открыто наполовину, если d = 10 мм, расход воды Q = 0,1 л/с.

Задача 4.15. Смазка протекает через кольцевую щель. Определить гидравлический радиус при условии, что D = 50 мм, d = 48 мм.

Задача 4.16. Определить гидравлический радиус для формы потока, изображенной на рисунке.

Задача 4.17. Определить гидравлический радиус, если простая задвижка на трубе круглого сечения d частично закрыта,

Задача 4.18. Построить эпюру скоростей и касательных напряжений в сечении трубы диаметром d = 50 мм, если расход потока Q = 100 см3/с, а температура воды t = 8°С.

Задача 4.19. Определить максимальную и среднюю в сечении скорости, построить эпюру скоростей потока нефти в трубе диаметром d = 400 мм, если расход потока Q = 15 л/с, коэффициент кинематической вязкости ν = 0,29 см2/с.

Задача 4.20. Построить эпюру осредненных скоростей в сечении трубы, по которой протекает поток бензина с расходом Q = 60 л/с, если диаметр трубы d = 350 мм, кинематический коэффициент вязкости ν = 0,0093 Ст. Гидравлический коэффициент трения λ = 0,03.

studfiles.net

Закон распределения скорости в сечении круглой цилиндрической трубы при прямолинейном движении вязко-пластичной жидкости

Для вязко-пластичной жидкости в соответствии с ранее приведенными зависимостями:

(9)

Распределение скорости получим, воспользовавшись формулой (5) и учитывая, что

определяется по (9)

При

 

 

При

 

 

Учитывая результаты интегрирования, распределение скорости записывается следующим образом:

 

(10)

Обозначим радиус, при котором касательное напряжение становится равным , через

(11)

где —перепад давления, длина трубы.

Учитывая, что

После несложных преобразований, получим:

Следовательно, эпюра скоростей имеет вид, показанный на рис. 2 и состоит частью из поверхности параболоида вращения (от стенки трубы до цилиндрической поверхности радиуса ), а частью из плоской площадки, перпендикулярной к оси трубы (в центральной части трубы). В центральной части трубы вязко-пластичная жидкость движется как твердый стержень радиуса испытывающий упругие деформации и называется ядром течения. Американцы ядро течения называют lubricated lug flow.(смазанный наконечник потока)

В некоторых случаях такой «твердый стержень» образуется в непосредственной близости к стенке трубы и по свойству «прилипания» вязкой жидкости к твердой поверхности может остаться неподвижным. При этом эффективный диаметр трубы (трубопровода) уменьшается и, как правило, снижается пропускная способность.

 
 

 

 

 

Режим движения, при котором имеет место распределение скоростей, показанное на рис. 2, получил название «структурного режима движения». Имея эпюру скоростей, легко определить секундный объемный расход Q вязко-пластичной жидкости сквозь сечение трубы. Расход жидкости через поперечное сечение трубы определится из выражения:

 

Формула (13) также впервые была получена Букингамом. При формула (13) переходит в известную формулу Пуазейля. Если принять, что формула распределения скоростей справедлива при т.е. принять, что уравнения движения вязко-пластичной жидкости описывают всю область движения, то формула для определения расхода примет вид:

 

Отметим, что

Формула (14) часто используется в литературе по бурению нефтяных и газовых скважин. Точность ее увеличивается с уменьшением Так, например, при третий член в формуле (14) равен и им можно пренебречь по сравнению с разностью первых двух членов . При этом погрешность в определении Q около -6%. Введем обозначение

При этом

Для малых значений ξможно записать приближенное соотношение:

Следовательно, для малых значений ξрасход приближенно равен

(15)

Если принять радиус ядра достаточно большим и близким к ,то приближенно расход можно вычислить по формуле:

Например при ξ=0,2 ( =0.8)погрешность при определении Q по формуле (15) составляет около 13%. При значениях ξ <0.2 эта погрешность уменьшается.

С целью определения реологических параметров вязко-пластичной жидкости и на ротационном вискозиметре, требуется найти связь между угловой скоростью наружного цилиндра и моментом сил трения , действующим на единицу длины цилиндра, считая что напряжение трения на наружном цилиндре .

Угловая скорость наружного цилиндра определяется по формуле (8). Так как по условию касательное напряжение на стенке , а при уменьшении радиуса касательное напряжение растет (формула (7)), то во всем зазоре , и вся жидкость течет. Подставив (9) в (8), получим:

(17)

В соответствии с формулой (7)

Подставив эти соотношения в (17), получим:

(18)

ПримерПри проведении опыта на ротационном вискозиметре было измерено, что при Ω=60с-1 M=0,05Н, а при Ω=30с-1 M=0,03Н. Считая, что жидкость вязко-пластичная найти величины

и

Решение Записывая в общем виде соотношение (18) для двух значений Ω (Ω1,Ω2) и соответствующих двух значений М (М1,М2) получим два линейных уравнения , разрешая которые находим:

;

Подставляя исходные данные в последние соотношения, получим η= 0,074 Па с; τ0= 2,73 Па

Примеры для самостоятельного рассмотрения

1. Вывести формулу для зависимости расхода Q при течении вязко-пластичной нефти в трубе радиусом и длиной от перепада давления и реологических параметров нефти

2. Найти закон распределения скорости по радиусу при течении нефти, подчиняющейся степенной зависимости движения жидкости в круглой трубе радиусом . Реологические параметры нефти k, n и перепад давления на единицу длины трубы Δp/lсчитать известными.

3. Вывести формулу зависимости расхода Q при течении «степенной нефти» в трубе радиусом и длиной от перепада давления и реологических параметровk, n .

4. По трубе длиной и диаметром d=0.1м течет вязко-пластичная нефть с реологическими параметрами η= 0,1 Па с; τ0= 4,5 (Н/м2). Перепад давления Δp=5 105.Найти расход Q и радиус ядра потока r0. Ответ: Q=6,5 10-3м3/с; r0=1,8 10-2м.

5. По трубе течет «степенная нефть». Найти отношение максимальной скорости wmax к средней скорости wср. Ответ: wmax/wср= (3n+1)/(n+1).

6. Определить момент сил трения, действующих на единицу длины внутреннего цилиндра ротационного вискозиметра, если наружный цилиндр вращается с угловой скоростью

Ω=10 с-1, τ0= 5 Н/м2, η=1 Па⋅ с , радиус наружного цилиндра ,

Ответ: М=0,026 Н.

7. По трубе длиной и диаметром d=2 см течет вязко-пластичная нефть. При перепаде давления Δp=104, расход Q=0,01 л/с, а при Δp=3⋅104, расход Q=0,05 л/с. Определить τ0 и η . Ответ: τ0= 1,82 Па; η =0,2 Па⋅ с.

8.Вязко-пластичная нефть обладает начальным напряжением сдвига τ0= 2,5 Па и коэффициентом пластической вязкости η =0,2 Па⋅ с. Определить кажущуюся вязкость и текучесть при скорости сдвига =100с-1. Ответ: =0.125 Па⋅ с ;

9.Пользуясь π-теоремой, определить от каких безразмерных параметров зависит коэффициент гидравлического сопротивления при течении вязко-пластичной жидкости в трубе.

Известно, что для бингамовской жидкости условия перехода от структурного режима течения по бесконечно длинной цилиндрической трубе круглого сечения к турбулентному определяются как

откуда следует

(19)

Здесь Rekp = ρwср.кр d/η — критическое число Рейнольдса; Не = критерий Хедстрема;

ρ — плотность жидкости; d — диаметр тру­бы; wср.кр — среднеобъемная скорость жидкости при критическом режиме течения; α=τо/τa; τa — касательное напряжение на стенке трубы при критическом режиме течения.

Анализ многочисленных экспериментальных данных пока­зал, что при Не<105 такой метод расчета дает вполне удовлетво­рительные результаты.

Наряду с уравнением Шведова—Бингама для описания реологического поведения некоторых типов нефти используется степенной закон (k — мера консистенции; n — показатель поведения жидкости).

При этом обобщенный критерий Рейнольдcа Re' имеет вид:

Рассмотрим теперь вопрос о том, как найти численное значе­ние величины Reкр по известным бингамовским характеристикам жидкости.

Если по данному трубопроводу течет жидкость, то очевидно, что переход от структурного режима ее течения к турбулентному будет происходить при определенных значениях среднеобъемной скорости wср, касательного напряжения τ и-градиента скорости на стенке, не зависящих от того, какой именно закон выбран для описания реологического поведения этой жидкости. Следовательно, если известны бингамовские характеристики жидкости τo и η то значе­ния k и п должны быть выбраны так, чтобы при критическом режиме течения значения величины среднеобъемных скоростей получились одинаковыми независимо от вида реологического уравнения.

Для жидкости, следующей степенному закону, величина среднеобъемной скорости при критическом режиме течения может быть

найдена как wкр= . Для бингамовской жидкости величина wкр может быть записана в виде критерий Сен-Венана; Senкр—значение кри­терия Сен-Венана при критическом режиме течения. Следователь­но, при критическом режиме течения имеет место равенство

Второе уравнение может быть получено из условия равенства ка­сательных напряжений и градиентов скорости на стенке трубы при критическом режиме течения тa = τ0 + = , откуда сле­дует

Совместное решение этих уравнений дает

(20)

Внеся последнее значение в выражение для Re', получим

(21)

Связь между величинами α и Senкр, полученная из точного реше­ния уравнения Букингама, имеет вид

(22)

где

Таким образом, с помощью выражения (19), (20) и (21) может быть установлена однозначная связь между величинами , α и Reкр.

Результаты расчетов по формулам (19), (20), (21) и (22) приведены на рис.. Непосредственно из рисунка видно, что значениям Не <105 соответствуют значения n>0,4. При этом величина меняется незначительно и в практических расчетах может приниматься равной = 2100. Величина Reкр в этом же диапазоне значений Не монотонно возрастает и меняется от 2100 до 6000.

В заключение следует отметить, что найденные по формулам (20) значения k и п справедливы лишь для критического режима течения. Если перепад давления р<ркр (ркр —перепад давления при критическом режиме течения), то средне-объемные скорости, найденные из уравнения Бингама — Шведова и степенного закона, будут различаться между собой тем больше, чем больше величина ротличается от ркр.

Установим закон сопротивления для течения вязко-пластичной нефтяной дисперсной системы в цилиндрических круглых трубах. Используем ту же формулу сопротивления (*), что и для ньютоновской вязкой жидкости. Средне-объемная (средняя по сечению ) скорость wср для вязко-пластичной нефти имеет вид:

(23)

К сожалению, равенство (23) относительно простым образом разрешено быть не может. Поэтому применяется следующий прием. Из (23) следует

; (24)

с другой стороны из (23) может определено число Рейнольдса

Re= (25)

Безразмерное число не содержит . Оно характеризует вязко-пластические свойства жидкости. Совокупность двух равенств

Re

можно рассматривать как параметрическое (роль параметра играет величина выражение закона сопротивления движению в трубах вязко-пластических жидкостей. Исключая из последней системы равенств параметр , получим

откуда следует общий вид закона сопротивления движению вязко-пластичной нефти по трубам круглого сечения

, (26)

Таким образом, в теории подобия течений вязко-пластичной нефти по круглым цилиндрическим трубам имеют место два критерия подобия:

o Число Рейнольдса ; характеризующее влияние структурной вязкости

o Число Сен-Венана (так называемый «параметр пластичности») определяющий эффект пластичности нефти. Отметим, что параметр пластичности не влияет на переходной процесс от ламинарного движения к турбулентному.



infopedia.su

Транспорт нефти и газа — курсовая работа

на пахотных и  орошаемых землях 1,0

при пересечении  каналов 1,1

Линейные задвижки устанавливаются по трассе трубопровода не реже, чем через 30 км, с учетом рельефа местности таким образом, чтобы разлив нефти в случае возможной  аварии был минимальным. Кроме того, линейные задвижки размещаются на выходе из НПС и на входе в них, на обоих берегах пересекаемых трубопроводом водоемов, по обеим сторонам переходов под автомобильными и железными дорогами.

Станции катодной защиты располагаются вдоль трассы трубопровода в соответствии с расчетом. Протекторная защита применяется в местах, где отсутствуют источники электроснабжения. Дренажные установки размещаются в местах воздействия на трубопровод блуждающих токов (линии электрифицированного транспорта, линии электропередач и др.).

При переходах через  водные преграды трубопроводы, как  правило, заглубляются ниже уровня дна. Для предотвращения всплытия на трубопроводах  монтируют чугунные или железобетонные утяжелители (пригрузы) различной конструкции. Кроме основной укладывают резервную нитку перехода того же диаметра. На пересечениях железных и крупных шоссейных дорог трубопровод укладывают в патроне (кожухе) из труб, диаметр которых не менее, чем на 200 мм больше. При пересечении естественных и искусственных препятствий применяют также надземную прокладку трубопроводов (на опорах, либо за счет собственной жесткости трубы).

Вдоль трассы трубопровода проходят линии связи, линии электропередачи, а также грунтовые дороги. Линии  связи, в основном, имеют диспетчерское  назначение. Это очень ответственное сооружение, т.к обеспечивает возможность оперативного управления согласованной работой перекачивающих станций на расстоянии нескольких сот километров. Прекращение работы связи, как правило, влечет за собой остановку перекачки по трубопроводу. Линии электропередач служат для электроснабжения перекачивающих станций, станций катодной защиты и дренажных установок. По вдольтрассовым дорогам перемещаются аварийно-восстановительные бригады, специалисты электрохимической защиты, обходчики и др.

Вертолетные площадки предназначены для посадок вертолетов, осуществляющих патрулирование трассы трубопроводов.

На расстоянии 10...20 км друг от друга вдоль трассы размещены  дома обходчиков. В обязанности обходчика  входит наблюдение за исправностью своего участка трубопровода.

Основными достоинствами трубопроводного транспорта являются:

1) возможность прокладки  трубопровода в любом направлении  и на любое расстояние - это  кратчайший путь между начальным  и конечным пунктами;

2) бесперебойность  работы и соответственно гарантированное снабжение потребителей, независимо от погоды, времени года и суток;

3) наибольшая степень  автоматизации;

4) высокая надежность  и простота в эксплуатации;

5) разгрузка традиционных  видов транспорта.

К недостаткам трубопроводного транспорта относятся:

1) большие первоначальные  затраты на сооружение магистрального  трубопровода, что делает целесообразным  применение трубопроводов только  при больших, стабильных грузопотоках;

2) определенные ограничения  на количество сортов (типов, марок)  энергоносителей, транспортируемых по одному трубопроводу;

3)"жесткость"  трассы трубопровода, вследствие  чего для организации снабжения  энергоносителями новых потребителей  нужны дополнительные капиталовложения.

 

2. Область применения различных  видов транспорта

 

Различные виды транспорта энергоносителей применяются как в чистом виде, так и в комбинации друг с другом.

Транспортировка нефти.

Нефть в нашей  стране доставляют всеми видами транспорта (даже автомобильным на коротких расстояниях).

Возможных схем доставки нефти на НПЗ всего пять:

1) использование  только магистральных нефтепроводов;

2) использование  только водного транспорта;

3) использование  только железнодорожного транспорта

4) сочетание трубопроводного  транспорта нефти с водным, либо  железнодорожным

5) сочетание водного и железнодорожного транспорта друг с другом.

Транспортировка газа.

В нашей стране практически  весь газ транспортируется потребителям по трубопроводам. Исключение составляют сжиженные гомологи метана (этан, пропан, бутаны), транспортируемые танкерами, а также в цистернах или баллонах.

Транспортировка нефтепродуктов.

Перевозки нефтепродуктов в нашей стране осуществляются железнодорожным, речным, морским, автомобильным, трубопроводным, а в ряде случаев и воздушным  транспортом. Причем но трубопроводам транспортируют только светлые нефтепродукты (автомобильный бензин, дизельное топливо, авиационный керосин), печное топливо и мазут, а другими видами транспорта перевозят все виды нефтепродуктов.

При использовании  трубопроводного транспорта нефтепродукты поступают с НПЗ на головную перекачивающую станцию и далее перекачиваются по магистральному нефтепродуктопроводу (МНПП). В конце МНПП находится крупная нефтебаза откуда нефтепродукты автоцистернами доставляются потребителям. Частичная реализация нефтепродуктов производится и по пути следования МНПП. Для этого производятся периодические сбросы нефтепродуктов на пункты налива железнодорожных цистерн, либо на попутные нефтебазы. Этот способ не имеет ограничений на дальность перевозок.

Другой способ - налив  нефтепродуктов в автоцистерны непосредственно на НПЗ и доставка груза в них напрямую потребителям. В этом случае исключаются перегрузка нефтепродуктов с одного вида транспорта на другой, а, следовательно, и их потери при этом. Однако чем больше дальность транспортировки, тем больше нефтепродуктов уходит на собственное потребление автоцистерн. Поэтому автомобильный транспорт применяется преимущественно при небольшой дальности перевозок.

Два других способа  в общем случае в пути предусматривают  перевалку с одного вида транспорта на другой (с железнодорожного на водный или наоборот). Перевалка осуществляется с использованием резервуаров перевалочной нефтебазы. В конце пути нефтепродукты поступают на распределительную нефтебазу, с которой они автотранспортом доставляются близлежащим потребителям. Данные способы также не имеют ограничений на расстояние транспортирования. Однако чем выше дальность перевозок, тем больше требуется железнодорожных цистерн, танкеров и барж для доставки одного и того же количества нефтепродуктов. Кроме того при перевалках возникают дополнительные потери грузов.

Таким образом, хотя трубопроводный транспорт нефтепродуктов в нашей стране не является основным, он имеет большие перспективы  для своего дальнейшего развития, т.к наиболее удобен и допускает наименьшие потери транспортируемых продуктов.

 

3. Определение экономически наиболее  выгодного диаметра трубопровода

 

Теоретически перекачку  нефти с заданным расходом G можно осуществлять по трубопроводу любого диаметра D. Причем каждому диаметру трубы соответствуют вполне определенные параметры транспортной системы (толщина стенки трубы, число насосных станций, рабочее давление и т.д.).

Капитальные затраты  К и эксплуатационные расходы Э зависят от диаметра трубопровода D. Поэтому возникает вопрос об отыскании оптимального диаметра трубопровода (оптимальный вариант трубопровода). По действующей в настоящее время методике оптимальный диаметр трубопровода определяют по минимуму приведенных расходов.

Для достижения экономически наиболее выгодного диаметра трубопровода по приведенным расходам необходимо произвести гидравлический расчет по нескольким вариантам. 

Заданные данные:

L, км ∆Z, м G, млн. т/год ρ, т/м3 Марка стали Кинематическая  вязкость, y
1440 2450 3,0 0,91 10Г2ФБ 0,00033
 

Расчет:

1. Зная годовую пропускную способность трубопровода G =3,0 млн. т/год определяем наружный диаметр трубопровода  

DHap = Dh3 = 377 мм.  

К нему добавляем  из таблицы№1 еще два ближайшие  по ГОСТу диаметра - больший DНз = 426мм и меньший - Dh2=325 мм. Дальнейший расчет осуществляется по трем стандартным диаметрам.

2. Для каждого  диаметра вычисляется толщина  стенки трубы по формуле

δ = n ρ D нар / 2 (n ρ + R1), (мм), (1) 

где: δ - толщина стенки трубы, мм;

n - коэффициент надежности по нагрузке, п =1, 1;

DHap - наружный диаметр трубопровода, мм;

R1 - нормативное сопротивление сжатию, МПа;

ρ - давление в трубопроводе, МПа. (необходимо подсчитать среднее арифметическое давление из таблицы №1)

Значение R1 определяется из выражения:

R1 = 0,7 σв, (МПа) (2) 

где: σв - предел прочности при сжатии, МПа.

Значения σв для различных видов трубных сталей приведены в таблице№2.Т. к у нас сталь марки 10Г2ФБ, то σв = 590 МПа. 

Следовательно, R1 = 0,7*590 = 413 МПа. 

Теперь подсчитаем среднее арифметическое давление для  каждого диаметра:

ρ 1 = 7,0

ρ 2 = 5,9

ρ 3 = 5,9

Отсюда, δ1= 1,1*7,0*325/2 (1,1*7,0 + 143) = 9 мм

δ2= 1,1*5,9*377/2 (1,1*5,9+143) = 9 мм

δ3= 1,1*5,9*426/2 (1,1*5.9+143) = 10 мм 

3. Определяется внутренний  диаметр трубопровода по формуле: 

Dвн = DHap - 2 δ (3)

Dвн1 = 325-2*9 = 307 мм

Dвн2 = 377-2*9 = 359 мм

Dвн3 = 426-2*10 = 406 мм 

4. В соответствии  с расчетной пропускной способностью  производим выбор магистральных  нефтеперекачивающих насосов.

Тип насоса определяется по значению средней пропускной способности  в год в таблице №4. (Средняя пропускная способность - средняя арифметическая пропускная способность из таблицы №1)

Итак, средняя пропускная способность G1 = 2,0 млн. т/год; G2 = 2,8 млн. т/год; G3 = 3,8 млн. т/год.

Отсюда, тип насоса 1 -НМ-250-475, 2 - НМ-360-460, 3 - НМ500-300.

5. Скорость движения  нефти в трубопроводе в зависимости  от диаметра трубопровода выбирается  по следующей таблице.

Рекомендуемые скорости движения нефти  в магистральных

трубопроводах

Диаметр трубопровода, мм Скорость движения нефти,

м\с, W

Диаметр трубопровода, мм Скорость движения нефти,

м\с, W

219 1,0 630 1,4
273 1,0 720 1,6
325 1,1 820 1,9
377 1,1 920 2,1
426 1,2 1020 2,3
530 1,3 1220 2,7

Для диаметра Dh2 = 325 мм, W1 = 1,1 м/с;

Для диаметра Dh3 = 377 мм, W2 = 1,1 м/с;

Для диаметра Dh4 = 426 мм, W1 = 1,2 м/с;

freepapers.ru