Решение. 1. Средняя скорость нефти в трубопроводе по формуле (2.15). Скорость нефти в трубопроводе


Амплитуда и скорость распространения волн давления — Мегаобучалка

В трубопроводе

 

Параметры волн давления в трубопроводе определяются основными законами механики – законом сохранения массы жидкости и законом изменения количества движения. Применим эти законы к возмущенному участку трубопровода.

Пусть за время возмущение (для определенности, торможение) охватило область трубопровода (рис. 12.3).

Баланс массы. Изменение массы жидкости на участке трубопровода равно, с одной стороны:

 

или

,

 

с другой стороны, оно равно массе жидкости , вошедшей за время на рассматриваемый участок. Здесь интервал времени, за который волна возмущения распространилась на расстояние . Таким образом, баланс массы имеет вид:

 

.

 

Разделив обе части этого уравнения на , получим:

 

. (12.5)

 

Подставив в эту формулы выражения (12.3) и (12.4) для относительных изменений плотности жидкости и площади сечения трубопровода, получим равенство:

 

, (12.6)

 

позволяющее установить связь изменения скорости течения жидкости в трубопроводе с изменением давления.

Баланс количества движения. При изменении скорости течения жидкости происходит изменение количества движения: при торможении – уменьшение, при ускорении - увеличение. Согласно второму закону Ньютона, эти изменения вызываются действием импульса сил давления: при торможении потока давление возрастает ( ), при ускорении – убывает ( ).

Вычислим изменение количества движения. Имеем:

 

.

 

Поскольку

 

и ,

то

 

.

 

Три последние члена в правой части полученной формулы малы по сравнению с 1, поэтому ими можно пренебречь, т.е. считать, что . Поэтому с точностью до малых более высокого порядка, имеем

 

.

 

Согласно второму закону Ньютона, изменение количества движения системы материальных точек равно импульсу всех внешних сил, действующих на эту систему, т.е.

 

.

 

Учитывая, что и , получаем формулу:

 

,

 

связывающую изменение давления в трубопроводе, вызываемое изменением скорости течения жидкости, причем из этой формулы видно, что замедление потока вызывает повышение давления, а ускорение потока - понижение давления. Очевидно, эта формула обобщает ранее полученную формулу (12.1).

Если принять, что скорость распространения волны возмущения может быть как положительной (когда волна распространяется вниз по потоку) и отрицательной (когда волна распространяется вверх по потоку), как в данном случае, то полученную формулу можно записать в универсальном виде:

 

. (12.7)

 

Формула (12.7)представляет собой первую формулу Н.Е.Жуковского. Формула Жуковского гласит: изменение скорости течения жидкости в трубопроводе вызывает пропорциональное ему изменение давления и наоборот, изменение давления в потоке жидкости, текущей в трубопроводе, приводит к пропорциональному изменению скорости течения.

Подставив (12.7) в (12.6)

 

 

и сократив на , получим вторую формулу Н.Е.Жуковского:

 

. (12.8)

 

Эта формула устанавливает связь скорости распространения волн давления в трубопроводе с параметрами жидкости и самого трубопровода.

Пример 1. Вычислить скорость распространения волн давления при перекачке нефти кг/м3, Па) по нефтепроводу мм, мм, Па).

Решение. По формуле (12.8) находим:

 

м/с.

 

Пример 2. Рассчитать изменение давления при изменении скорости течения нефти кг/м3, Па) на 1 м/с в трубопроводе ( мм, мм, Па)

Решение. По формуле (12.8) находим:

 

м/с.

 

По формуле (12.7) рассчитываем :

 

Па или атм.

 

Пример 3. Рассчитать ударное изменение давления при внезапном закрытии задвижки в потоке нефти кг/м3, Па) транспортируемой с расходом 4200 м3/ч в трубопроводе ( мм, мм, Па)

Решение. Сначала находим скорость течения нефти:

 

м/с.

 

Затем по формуле (12.8) находим скорость волн давления:

 

м/с.

 

Наконец, по формуле (12.7) рассчитываем :

 

Па атм.

 

Пример 4. Оператор насосной станции совершил ошибку, включив станцию на закрытую задвижку. В результате нефть кг/м3, Па) стала подаваться в трубопровод ( мм, мм, Па) с расходом 1300 м3/ч. Рассчитать ударное повышение давления.

Решение. Сначала находим скорость закачки нефти в трубопровод:

 

м/с.

 

По формуле (12.8) находим скорость волн давления:

 

м/с.

 

По формуле (12.7) рассчитываем :

 

Па ( атм.)

 

Пример 5. На сколько атмосфер понизится давление за мгновенно закрывшейся задвижкой, перекрывшей поток нефти кг/м3, Па) транспортируемой с расходом 1300 м3/ч в трубопроводе ( мм, мм, Па)

Решение. Находим скорость течения нефти:

 

м/с.

 

По формуле (12.8) находим скорость волн давления:

 

м/с.

 

По формуле (12.7) рассчитываем :

 

Па атм.

 

Если давление в месте установки задвижки было ниже 15 атм., то нефть за задвижкой может вскипеть, поскольку давление в ней снизится до упругости насыщенных паров. В этом случае за задвижкой образуется парогазовая полость.

 

megaobuchalka.ru

Допустимая скорость - движение - жидкость

Допустимая скорость - движение - жидкость

Cтраница 1

Допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты ( емкости, резервуары) устанавливаются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода и свойств материалов его стенок, а также от других условий эксплуатации.  [1]

Допустимые скорости движения жидкости по трубопроводам и истечения их в аппараты ( емкости, резервуары) устанавливаются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода и свойств материалов его стенок, а также других условий эксплуатации.  [2]

Допустимые скорости движения жидкости по трубопроводам и истечения их в аппараты ( емкости, резервуары) устанавливают в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода и свойств материалов его стенок, а также от условий эксплуатации.  [3]

Допустимые скорости движения жидкости по трубопроводам и истечения их в аппараты ( емкости, резервуары) устанавливаются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости, диаметра трубопровода и свойств материалов его стенок, а также других условий эксплуатации.  [4]

Размеры решеток определяются исходя из допустимой скорости движения жидкости между стержнями решетки, величина ее принимается равной 0 7 - 1 м / сек.  [5]

Сечения труб рассчитывают исходя из допустимой скорости движения жидкости. Для трубопроводов высокого давления ( 200 - 300 am) допускают скорость движения до Ю - 5м / сек.  [6]

Проходные сечения труб рассчитывают исходя из допустимой скорости движения жидкости.  [7]

Для взрывоопасных и горючих хладоагентов и хладоносителей допустимые скорости движения жидкости по трубопроводам и истечения их в аппараты ( ресиверы, отделители, испарители) устанавливаются в каждом отдельном случае в зависимости от их свойств. При этом вводятся ограничения скорости для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением [49]: не более 105 Ом - м - до 10 м / с, не более 109 Ом - м - до 5 м / с, более 109 Ом чм - устанавливается для каждой жидкости отдельно; безопасной скоростью движения и истечения этих жидкостей является 1 2 м / с при диаметрах трубопроводов до 200 мм.  [8]

Второе условие, которое приходится соблюдать при разработке нормального ряда, - это обеспечение допустимых скоростей движения жидкости в трубопроводах диаметром Dy. Нормы на максимальные скорости движения различны для различных отраслей промышленности. Наибольшие скорости движения жидкостей зависят от характерных для данного гидравлического агрегата уровней потерь давления в трубопроводах, что, в свою очередь, определяется располагаемыми мощностями источников подачи жидкости. Однако в машинах, работающих с большими давлениями, допускаются иногда скорости до 30 м / сек. В общем случае скорость выбирают такой, чтобы потери напора в трубопроводе не превышали 5 - 6 % рабочего давления. Подобные нормы приняты в ряде проектных организаций СССР и за рубежом.  [9]

Согласно правилам защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности в зависимости от величины удельного объема сопротивления pv определяют допустимые скорости движения жидкостей по трубопроводам. Если рр105Ом - м, опасная электризация исключена при скоростях до 10 м / с, для 105рг109 Ом - м - при 1 скоростях до 5 м / с. Для жидкостей, имеющих pv109 Ом - м, допустимые скорости подбираются индивидуально.  [11]

С экономической точки зрения, вероятно, выгоднее процессы, которые лимитируются скоростью переноса. При определенных условиях лимитирующим фактором является допустимый перепад давления, соответствующий допустимой скорости движения жидкости или адсорбента.  [12]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

5.6.2 Инерционные свойства потока нефти в трубопроводе. Формулы н.Е. Жуковского

Таким образом, резкое изменение скорости ведёт к увеличению давления, что в свою очередь приводит к растягиванию (расширению) стенки трубопровода и увеличению его площади на величину S=S–S0, а также сжатию жидкости, т.е. увеличению её плотности на величину =–0.

Записывая уравнение баланса массы для возмущённого участка получим [9]

,

т.к. и, то

или

. (5.104)

Подставив в (4.1) выражение (2.7) и (4.13) получим

или

, (5.105)

При изменении скорости течения происходит изменение количества движения возмущенного объема жидкости. Согласно известной теореме механики, изменение количества движения системы материальных точек равно импульсу всех внешних сил, действующих на эту систему [1, 9], т.е.

,

где . Отсюда получаем формулу:

,

Если принять, что скорость распространения волны возмущения может быть как положительной (когда волна распространяется вниз по потоку), так и отрицательной (когда волна распространяется вверх по потоку), как в данном случае, то полученную формулу можно записать в универсальном виде:

. (5.106)

Формула (5.106) представляет собой первую формулу Н.Е.Жуковского. Читается она следующим образом: всякое изменение скорости течения жидкости в трубопроводе вызывает пропорциональное ему изменение давления и наоборот, изменение давления в потоке жидкости, текущей в трубопроводе, приводит к пропорциональному изменению скорости течения.

Подставляя (5.106) в (5.105), получаем вторую формулу Н.Е.Жуковского устанавливающую связь скорости распространения волн возмущения в трубопроводе с параметрами жидкости и самого трубопровода.

откуда

. (5.107)

Скорость распространения волн гидравлического удара в стальных трубопроводах близка к значению 1000 м/с, а изменение скорости течения на 1 м/с вызывает изменение давления примерно на 0,9 МПа. Необходимость считаться с разрушительной силой гидравлического удара в МН, выражается в том, что на них (в отличие от газопроводов) никогда не устанавливают краны, быстро перекрывающие сечение трубопровода. На них применяют задвижки, дающие медленное перекрытие сечения и обеспечивающие безопасную остановку потока жидкости.

Формулы Жуковского справедливы, когда время закрытия задвижки равно [10]

, (5.108)

где τГУ – фаза гидравлического удара.

При этом условии имеет место прямой гидравлический удар. Непрямой гидравлический удар возникает когда ударная волна, отразившись от резервуара, возвращается к задвижке раньше, чем она будет полностью закрыта. При этом повышение давления в трубопроводе будет меньше, чем при прямом гидроударе.

5.6.3 Борьба с гидравлическим ударом

Различают активные и пассивные методы защиты трубопроводов от перегрузок по давлению.

К активным относится создание волны пониженного давления, идущей навстречу волне повышенного давления. Волна пониженного давления создается путем посылки сигнала по линии связи с остановленной НПС, на предшествующую для отключения на ней одного или нескольких насосных агрегатов. При этом возникает волна пониженного давления, двигающаяся по потоку. При встрече волн пониженного и повышенного давления они взаимно гасятся и, следовательно, опасного повышения давления в трубопроводе не произойдет (такая система внедрена на отдельных участках МН «Дружба»).

Недостатком данного метода защиты трубопроводов от перегрузок по давлению является необходимость обеспечения помехоустойчивости и высокой надежности линии связи. Кроме того, отключение насосов необходимо осуществлять на нескольких НПС, предшествующих остановленной, так как каждое отключение приводит к возникновению волны повышенного давления на предшествующем участке МН.

К пассивным средствам защиты трубопроводов от перегрузок относятся:

  • увеличение скорости закрытия запорной арматуры;

  • увеличение толщины стенки трубопровода;

  • гашения волны повышенного давления в месте ее возникновения

  • система сглаживания волн давления (ССВД).

Применение в качестве запорной арматуры, относительно медленно закрывающихся задвижек автоматически исключает резкое изменение скорости потока при изменении степени их открытия. Соответственно уменьшается и величина ударного давления. Увеличение толщины стенки закладывается на этапе проектирования МН т.к. согласно [4] расчет толщины стенки производится с использованием коэффициента перегрузки трубопроводов по давлению nP, т.е. толщина стенки завышается.

Эффективным методом уменьшения ударного давления является гашение волны повышенного давления непосредственно в месте ее возникновения (в этом случае исключается динамическая перегрузка всей линейной части трубопровода). Гашение волны повышенного давления у остановленной НПС осуществляется за счет того, что уменьшение расхода через остановленную НПС происходит постепенно, за время, соизмеримое с временем пробега ударной волной участка между НПС. Для этого в общем случае применяют автоматический сброс части перекачиваемой нефти в месте возникновения волны повышенного давления в специальный резервуар. На этом принципе основывается механизм действия ССВД.

По нормам проектирования системы сглаживания волн давления (ССВД) должны устанавливаться на промежуточных станциях магистральных трубопроводов диаметром 720 мм и выше. Необходимость применения ССВД на трубопроводах меньшего диаметра должна обосновываться расчетом.

ССВД должна срабатывать при повышении давления на трубопроводе на величину не более, чем на 0,3 МПа, происходящим со скоростью выше 0,3 МПа/с. Дальнейшее повышение давления в зависимости от настройки ССВД должно происходить плавно со скоростью от 10 до 30 кПа/с.

ССВД устанавливается на байпасе приемной линии НПС после фильтров-грязеуловителей. Диаметр байпасного трубопровода выбирается так, чтобы площадь его сечения была не менее половины площади сечения приемной линии. Объем резервуаров-сборников для сброса нефти должен быть не менее: 500 м3 для нефтепроводов диаметром 1220 мм, 400 м3 – 1020 мм, 200 м3 – 820 мм, 150 м3 – 720 мм и менее.

studfiles.net

Решение. 1. Средняя скорость нефти в трубопроводе по формуле (2.15)

1. Средняя скорость нефти в трубопроводе по формуле (2.15)

во входном патрубке насоса

.

2. Числа Рейнольдса по формуле (2.17)

; .

Рис.10.4. Технологическая схема головной насосной станции

1 – подпорная насосная; 2 – узел учета; 3 – основная насосная; 4 - площадка регуляторов;

5 – площадка запуска внутритрубных инспекционных снарядов; 6 – резервуарный парк

3. Коэффициент гидравлического сопротивления в трубопроводе по формуле (2.21)

.

4. Гидравлический уклон и потери напора в трубопроводе

; .

5. Согласно технологической схеме, приведенной на рис.10.4, на пути нефти от резервуара до насоса имеют место следующие местные сопротивления: выход жидкости из резервуара; однолинзовый компенсатор; две задвижки; тройник с поворотом; два отвода 90°; фильтр; вход в вертикальный насос; диффузор; конфузор.

6. По формулам (9.7)-(9.14) вычисляем коэффициенты этих сопротивлений:

;

;

;

;

.

Остальные величины ξ принимаем по рекомендациям раздела 9: для выхода жидкости из резервуара ξвых = 0,92; для полностью открытой задвижки ξзадв = 0,15; для фильтра ξф = 2,2; для тройника с поворотом ξтр = 3,0.

Таким образом, сумма величин коэффициентов местного сопротивления

7. Суммарные потери напора на местных сопротивлениях по формуле (2.32)

.

8. Напор на входе в насос по формуле (9.2), в которой Hвзл принимаем равной взливу «мертвого» остатка 0,3 м,

.

9. Давление насыщенных паров нефти при температуре перекачки

напор, соответствующий Ps,

.

10. Число Рейнольдса для насоса по формуле

.

Так как Reн > 9330, то коэффициент сопротивления на входе в насос ξвх = 1,0.

11. Поправки к кавитационному запасу на температуру и вязкость по формулам (9.5)

; .

12. Допустимый кавитационный запас насоса при перекачке нефти

Δhдоп.н = Δhдоп.в – 1,1(Δht – Δhν) = 2,2 – 1,1(1 – 0,019) = 1,21 м.

13. Правая часть неравенства (9.3)

.

Так как 11,5 > 6,64, то неравенство выполняется и, следовательно, всасывающая способность подпорного насоса обеспечена. Таким образом, давление на входе в подпорный насос составляет

Pвх = 11,5·860·9,81=97021 Па.

student2.ru

Решение. 1. Средняя скорость нефти в трубопроводе по формуле (2.15)

1. Средняя скорость нефти в трубопроводе по формуле (2.15)

во входном патрубке насоса

.

2. Числа Рейнольдса по формуле (2.17)

; .

Рис.10.4. Технологическая схема головной насосной станции

1 – подпорная насосная; 2 – узел учета; 3 – основная насосная; 4 - площадка регуляторов;

5 – площадка запуска внутритрубных инспекционных снарядов; 6 – резервуарный парк

3. Коэффициент гидравлического сопротивления в трубопроводе по формуле (2.21)

.

4. Гидравлический уклон и потери напора в трубопроводе

; .

5. Согласно технологической схеме, приведенной на рис.10.4, на пути нефти от резервуара до насоса имеют место следующие местные сопротивления: выход жидкости из резервуара; однолинзовый компенсатор; две задвижки; тройник с поворотом; два отвода 90°; фильтр; вход в вертикальный насос; диффузор; конфузор.

6. По формулам (9.7)-(9.14) вычисляем коэффициенты этих сопротивлений:

;

;

;

;

.

Остальные величины ξ принимаем по рекомендациям раздела 9: для выхода жидкости из резервуара ξвых = 0,92; для полностью открытой задвижки ξзадв = 0,15; для фильтра ξф = 2,2; для тройника с поворотом ξтр = 3,0.

Таким образом, сумма величин коэффициентов местного сопротивления

7. Суммарные потери напора на местных сопротивлениях по формуле (2.32)

.

8. Напор на входе в насос по формуле (9.2), в которой Hвзл принимаем равной взливу «мертвого» остатка 0,3 м,

.

9. Давление насыщенных паров нефти при температуре перекачки

напор, соответствующий Ps,

.

10. Число Рейнольдса для насоса по формуле

.

Так как Reн > 9330, то коэффициент сопротивления на входе в насос ξвх = 1,0.

11. Поправки к кавитационному запасу на температуру и вязкость по формулам (9.5)

; .

12. Допустимый кавитационный запас насоса при перекачке нефти

Δhдоп.н = Δhдоп.в – 1,1(Δht – Δhν) = 2,2 – 1,1(1 – 0,019) = 1,21 м.

13. Правая часть неравенства (9.3)

.

Так как 11,5 > 6,64, то неравенство выполняется и, следовательно, всасывающая способность подпорного насоса обеспечена. Таким образом, давление на входе в подпорный насос составляет

Pвх = 11,5·860·9,81=97021 Па.

studlib.info

Рекомендуемый - скорость - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Рекомендуемый - скорость

Cтраница 3

В табл. 17 приведены рекомендуемые скорости движения ацетилена в трубопроводах в зависимости от давления газа.  [32]

На шкале v указаны рекомендуемые скорости движения жидкости в трубопроводах, на шкале den - внутренние диаметры труб и на шкале Q - количество жидкости, протекающей по трубопроводу. На шкале Q находят точку, соответствующую необходимому расходу; на шкале v выбирают скорость. Точки шкал v и Q соединяют прямой линией, пересечение которой со шкалой deu дает точку с искомым внутренним диаметром трубы.  [33]

Следует отметить, что рекомендуемые скорости движения ткани при пропитке и температуры сушки по зонам взаимосвязаны. С увеличением скорости движения ткани необходимо придерживаться верхнего температурного предела. Скорость движения ткани в шахте пропиточной машины при определенных температурах зависит также от высоты или длины шахты.  [34]

В табл. 8 приведены рекомендуемые скорости прохода воздуха в проемах различных укрытий.  [35]

Эти скорости не выходят из пределов рекомендуемых скоростей для рассматриваемых сечений.  [36]

По данным Бакинской нефтегидравлической лаборатории зависимость рекомендуемых скоростей движения вязких жидкостей от величины вязкости выражается следующим образом.  [37]

Обкатка двигателя должна заканчиваться на автомобиле с соблюдением рекомендуемых скоростей движения в начале эксплуатации.  [39]

На основе этих данных нами составлена табл. 72 рекомендуемых скоростей движения воды во всасывающей трубе в зависимости от диаметра труб и расхода жидкости.  [41]

Подбор диаметров труб для отдельных участков сети произведен с учетом рекомендуемых технико-экономических скоростей.  [42]

В первом приближении требуемый условный проход dj определяют на основании рекомендуемых скоростей течения рабочей среды в трубопроводах гидро - и пневмоприводов.  [43]

В справочнике [39], предназначенном для работников нефтяной промышленности, приводятся более низкие рекомендуемые скорости в зависимости от вязкости жидкости.  [44]

В этом случае фактическая скорость потока жидкости может отличаться по величине от рекомендуемых скоростей.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru