Расчет трубопроводов. 4. технологические расчеты трубопроводов

• Название: 4. технологические расчеты трубопроводов
• Дата: 09.09.2022
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Расчет трубопроводов.doc
• Тип: Документы; #669693
• страница: 8 из 15

Таблица 4.9

Исходные данные к заданию 4.3

Исходные данные	Варианты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Абсолютная эквивалентная шероховатость, мм	0,1	0,1	0,1	0,15	0,2	0,1	0,15	0,2	0,1	0,15
Массовый расход нефти, т/сут	274	822	2740	1900	2500	3500	4000	5000	6000	7000
Перепад давления, МПа	0,1	0,15	0,2	0,15	0,4	0,25	0,25	0,3	0,3	0,3
Длина, км	4	8	15	10	12	15	20	30	20	15
Плотность нефти, кг/м3	860	860	860	849	848	848	870	869	870	892
Кинематическая вязкость нефти*104, м2/с	14	14	14	0,1376	28,8	1,633	0,590	0,403	0,59	0,397
Диаметры, м
d1	0,20	0,30	0,40	0,20	0,50	0,25	0,25	0,30	0,30	0,35
d2	0,25	0,35	0,45	0,25	0,55	0,30	0,30	0,35	0,35	0,40
d3	0,30	0,40	0,50	0,30	0,60	0,35	0,35	0,40	0,40	0,45
d4	0,35	0,45	0,55	0,35	0,65	0,40	0,40	0,45	0,45	0,50
d5	0,40	0,50	0,60	0,40	0,70	0,45	0,45	0,50	0,50	0,55
Ответ, м	0,292	0,416	0,600	0,250	0,570	0,359	0,374	0,413	0,414	0,400

4.2. Гидравлические расчеты сложных трубопроводов.

Различают четыре категории сложных трубопроводов.

I. Коллектор постоянного диаметра с распределенным по длине отбором продукции (раздаточный коллектор в резервуарах, отстойниках, сепараторах).

II. Сборный коллектор переменного диаметра с распределенным по длине поступлением продукции (система сбора скважинной продукции).

III. Коллектор с параллельным участком трубопровода (байпас на водоводах).

IV. Замкнутый коллектор (кольцевой водовод).

Гидравлический расчет трубопровода I категории

Введем понятие о двух расходах:

- транзитный расход жидкости Q_T, который поступает на участки, примыкающие к рассматриваемому;

- путевой расход жидкости, который отбирается по длине коллектора, q_i.

Уравнение материального баланса

(4.32)

q_i - объемные расходы жидкости в ответвлениях.




Рис.4.2. Расчетная схема сложного трубопровода I категории.




Поскольку диаметр раздаточного коллектора одинаков на всем протяжении, а расходы жидкости на различных участках разные, то и режимы течения на каждом участке могут быть разные (рис.4.2).

Перепад давления при расчете сложных трубопроводов можно рассчитывать и по формуле Дарси-Вейсбаха и по формуле Лейбензона:

(4.33)

Для рассматриваемого случая перепад на 1-ом участке трубопровода будет:



На втором участке:



На n-ом участке:



Общий перепад по всей длине коллектора:



Таким образом, для сложного трубопровода I категории

(4.34)

общий перепад давления равен сумме падений давления по участкам.

Алгоритм решения задачи на определение перепада давления:

1. Находятся скорости движения жидкости по участкам.

2. Для каждого участка трубопровода определяется режим движения жидкости по значению параметра Rе и ε.

3. Рассчитывается коэффициент гидравлического сопротивления λ, если расчет ведется по формуле Дарси-Вейсбаха, или выбираются по табл. 4.1 значения коэффициентов β и m, если расчет ведется по формуле Лейбензона.

4. Рассчитываются потери давления на каждом участке.

5. Рассчитывается общая потеря давления по всей длине коллектора, как сумма потерь на отдельных участках.

Гидравлический расчет трубопровода II категории

Возможно два варианта трубопроводов данной категории.

Первый – последовательное соединение труб разного диаметра. В этом случае расход жидкости остается постоянным по всей длине трубопровода Q = const , а потери напора в трубопроводе будут равны сумме потерь напора на участках;

(4.35)

Второй вариант – переменный диаметр трубопровода и переменный по длине расход.

Уравнение материального баланса:

(4.36)

Т

Рис.4.3. Расчетная схема сложного трубопровода II категории

ак как диаметры труб по участкам разные, то на разных участках возможны различные режимы течения (рис.4.3).

Алгоритм задачи на определение потери давления по всему трубопроводу аналогичен алгоритму предыдущей задачи.

Гидравлический расчет трубопровода III категории

Ответвления от основной магистрали могут быть замкнутыми и разомкнутыми.

Для замкнутых ответвлений – лупингов (от англ. – петля) – справедливы соотношения:

• 
  Расход, проходящий через весь разветвленный участок, равен сумме расходов в отдельных ветвях:
  

(4.37)

• 
  Потери напора для всего разветвления и в любой его ветви равны между собой, так как разность напоров в точках A и B одинакова для всех ветвей:
  

(4.38)

г

Рис.4.4. Схема сложного трубопровода с замкнутым ответвлением

де Q_общ. и h_общ. – соответственно расход и потери напора на всем разветвленном участке.

Увеличеник пропускной способности трубопровода.
Для увеличения пропускной способности трубопровода можно использовать или вставку большего диаметра или лупинг. Ответить на вопрос: «Что лучше?» поможет расчет гидравлического уклона: лучшим будет тот вариант, где i - минимально.

Если трубопровод имеет вставку другого диаметра d_B, то гидравлический уклон в этой вставке определяется через гидравлический уклон и диаметр основной трубы:

(4.39)

при этом Q_B = Q.

Если на трубопроводе есть замкнутый параллельный участок (лупинг), диаметром d_л , то его гидравлический уклон также определяется через гидравлический уклон и диаметр основного трубопровода:

(4.40)

В этих формулах предполагается, что характер течения в основной трубе, во вставке и лупинге одинаков, то есть m – одинаково.

Если d_Л = d, тогда при ламинарном течении (m = 1):

(4.41)

при турбулентном, если m = 0,25:

(4.42)

если m = 0:

.(4.43)

Чтобы проверить режим в лупинге, нужно знать расход жидкости через него. Как рассчитать его, зная расход в основной магистрали и диаметры трубопроводов?

Суммарный расход на сдвоенном участке:

, (4.44)

где Q_Л - расход в лупинге;

Q_M - расход в основной магистрали на сдвоенном участке;

Q - расход в одиночном трубопроводе.

Исходя из равенства потерь напора (или давления) на сдвоенном участке (100): ΔP_Л = Δ P_M и воспользовавшись формулой Лейбензона для расчета потери давления (5.37), можно записать для основного и параллельного трубопроводов:



Сделаем преобразования:



Общий расход:



Отсюда:

(4.45)

(4.46)