Задачи 2-4-6-8-10-12 Мирьяминов ПСТб(до)зу-16-1. Кафедра Транспорт углеводородных ресурсов нефтебазы и терминалы

• Название: Кафедра Транспорт углеводородных ресурсов нефтебазы и терминалы
• Дата: 23.04.2021
• Размер: 124.44 Kb.
• Имя файла: Задачи 2-4-6-8-10-12 Мирьяминов ПСТб(до)зу-16-1.docx
• Тип: Контрольная работа; #197853

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования

«Тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»

Институт транспорта
Кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов»


НЕФТЕБАЗЫ И ТЕРМИНАЛЫ
Контрольная работа

Выполнил студент группы ПСТБ(до)зу-16-1

Мирьяминов Р.В.

Тюмень

ТИУ

2019

Задача № 2. В вертикальном цилиндрическом резервуаре типа РВС номинальной емкости V хранится М нефтепродукта плотностью ₂₀ . Определить изменение температуры нефтепродукта в резервуаре, если уровень нефтепродукта в нем изменился на величину h, а начальная температура была равна t₁. Расширение резервуара не учитывать. Данные приведены в табл.

№ варианта	Емкость резервуара, V, м3	Масса нефтепродукта, М, тн	Плотность 20, кг/м3	h, м	t1, 0С
3	3000	1000	780	0,2	25

Решение:

Диаметр РВС объёмом 3000 м³ равен 18,98 м.

Изменение объёма резервуара:



Площадь основания резервуара:

м²

Тогда

м³

Определим плотность нефти при 25 ⁰С:



кг/м³



м³

кг/м³



Тогда изменение температуры нефтепродукта в резервуаре:

⁰C



Задача № 4. Определить расход нефтепродукта в трубопро­воде диаметром D_н х  и длиной L , если кинематическая вязкость нефтепродукта , плотность , а перепад дав­ления в трубопроводе равен Р. Данные приведены в табл.

№ варианта	Dн, мм	L, км	104 м2/с	, кг/м3	Р, МПа
3	3776	2,0	0,25	850	0,05

Решение:

Определим расход по формуле Авдеева Е.Ф., Большунова В.В.:


где: а – внутренний радиус трубопровода:

мм

V_max - максимальная скорость потока на оси трубопровода;

V_ср - средняя скорость определяемая в зависимости от вязкости нефтепродуктов по таблице:

Кинематическая вязкость нефтепродукте в n·106, м2/с	Средняя скорость, м/с
	Для всасывания	для нагнетания
1,0 - 11,4	1,5	2,5
11,4 - 28,4	1,3	2,0
28.4 - 74,0	1,2	1,5
74,0 - 148,2	1,1	1,2
148,2 - 444,6	1,0	1,1
444,6 - 889,2	0,8	1,0

Значит, расход нефтепродукта в трубопроводе равен:

)=0,255 м³/c
Задача № 6. Рассчитать трубопровод для перекачки М(млн.т) в год автобензина и подобрать насосы. Плотность автобен­зина равна , коэффициент динамической вязкости .Перекачка ведется из резервуара в резервуар типа РВС номина­льной емкости V по схеме, приведенной на рис. Разность гео­дезических отметок для всасывающего трубопровода - Z_в и для нагнетательного трубопровода - Z_н. Длины отдельных участков трубопровода приведены в табл. 6.

Исходные данные	3
М,млн т/г	3,0
, кг/м3	725
*103, нс/м2	3,75
V,м3	5000
 Zв,м	1,0
 Zн,м	25
L1, м	15
L2, м	7
L3, м	80
L4, м	1,1
L5, м	80
L6, м	250
L7,м	900

Решение:
Примем рабочее число дней работы трубопровода в год - N = 350 дней, и рассчитаем суточный, часовой и секундный расход автобензина в трубопроводе:



м³/ч

м³/cек

м³/cут
Рассчитаем кинематическую вязкость нефтепродукта:

м²/с

Для найденного значения вязкости автобензина с таблицы 7.15 (Хранение нефти и нефтепродуктов, под ред. Ю. Д. Земенкова) принимаем допустимые скорости движения жидкости во всасывающей и нагнетательной линии соответственно:

V_всас=1,5 м/с, V_нагн=2,5 м/с.

Исходя из уравнения неразрывности потока жидкости, находим внутренние диаметры всасывающей и нагнетательной линий по формулам

м

м

Принимаем ближайшие большие стандартные значения диаметров трубопровода:
- для всасывающей линии – 377 мм,

- для нагнетательной линии – 273 мм.

Фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен:



где d_н – наружный диаметр трубы, м;  – толщина стенки трубы, м.

Рассчитываем фактические скорости движения автобензина в трубопроводе для выбранных диаметров:

м/с
м/с
Для выбора насоса необходимо найти создаваемый им напор, для перекачивания заданного объема

Общие потери напора в трубопроводе равны:



где h_тр – потери напора на трение в трубопроводе, м; h_ск – скоростной напор жидкости в трубопроводе, м; Z – разность геодезических отметок конца и начала трубопровода, м.

Потеря напора на трение в трубопроводах определяются по Формуле Дарси - Вейсбаха:



м

где  – коэффициент гидравлического сопротивления; l_пр – приведенная длина трубопровода, м.

Коэффициент гидравлического сопротивления  зависит от характера движения жидкости в трубопроводе и относительной шероховатости стенок труб.

Характер движения жидкости в трубопроводе определяется безразмерным параметром Рейнольдса:





При турбулентном режиме движения ( ) коэффициент  определяется по формуле Блазиуса (зона гидравлически гладких труб):



λ=0,0014

Относительная шероховатость стенок труб:



где  – абсолютная высота выступов шероховатости, м (табл. 7.16). Равен 0,1.

ε=0,53

Приведенная длина трубопровода l_пр определяется по формуле



l_пр=102+5,3=107,3 м

где l_ф – фактическая длина трубопровода, м; l_э – длина эквивалентная местным сопротивлениям, м.

Эквивалентная длина определяется по формуле:



l_э=5,3 м

где _i – коэффициент, соответствующий местному сопротивлению (табл. 7.17).

Ʃ_i= 1,3*2+0,05*2 = 2,7

Скоростной напор жидкости в трубопроводе рассчитывается по формуле:





Тогда общие потери напора в трубопроводе равны:



H_вс=1,106 м

Расчет всасывающей и нагнетательных частей трубопровода производится раздельно с целью проверки работы насоса на всасывание.

Условием бесперебойной работы насоса при всасывании является:



1,106<7 – условие выполняется.

где H_вс – потери напора на всасывающей линии насоса, м; Н_вс.нас – допустимая высота всасывания насоса, м.

Общая формула расчета напора:

H = (p₂-p₁)/(ρ·g) + H_г + h_п=52,137 м.

Таким образом, по условиям задачи для перекачки автобензина необходим насосный агрегат производительностью не менее 492 м³/ч и создаваемым напором не менее 52,137 м.

ЗАДАЧА № 8. Определить время слива нефтепродукта из цистерны грузоподъемностью N через универсальный сливной прибор, трубопровод имеет длину L , диаметр D_н и вы­соту Н, температура слива t⁰С. Схема слива приведена на рис. 4. Вязкость нефтепродукта ₂₀ и _50. Местные сопротивления: универсальный сливной при­бор, плавный переход, задвижка, два угольника. Данные приведены в табл.




Рис. 4

№ варианта	Грузоподъемность, N	L, м	Dн, мм	H, м	t, 0С	20*104, м2/с	50*104, м2/с
3	90	25	2736	3,1	26	28	1,8

Решение:

Габариты цистерны грузоподъемностью 90т.:

длина L1=14,8м; диаметр D1=3м.

Убедимся, что истечение происходит при турбулентном режиме. Найдем сумму коэффициентов местных сопротивлений:

- универсальный сливной прибор – 0,5;

- плавный переход – 0,26;

- задвижка – 0,15;

- два угольника – 2х1,32.



Примем коэффициент гидравлического сопротивления в пределах 0,017-0,042:

λ=0,024

определим коэффициент расхода по формуле:



затем определим начальную:

_{=4,45 м/c}

и конечную скорости истечения нефти:

_{= 3,06 м/с}

где: z₂⁰ – возможный уровень нефтепродукта над концом сливного трубопровода в резервуаре приемнике вначале слива;

z₂^к – в конце слива.

Вязкость нефти при температуре перекачке определяется по формуле



k – эмпирический коэффициент;

-кинематическая вязкость перекачиваемой нефти при 20 ⁰С,

-кинематическая вязкость перекачиваемой нефти при 50 ⁰С,



м²/cc

Определим число Рейнольдса:





>10000 – режим турбулентный



режим турбулентный

Проверим значение коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Блазиуса:





=0,023

ср=0,0220,024

Определим время слива:

м²



;

значения а,b, вычисляются по формулам:

a=1, b=H+D=3,1+3=6,1





зависит от k:

Определим время слива:



Задача № 10. Рассчитать паровой подогреватель для разог­рева мазута марки М в железнодорожной цистерне грузоподъем­ностью N при его сливе в пункте назначения. Слив мазута осуществляется самотеком. Время на разогрев и на слив мазута из цистерны равно _р. Конечная температура подогрева t_к .

Железнодорожная цистерна транспортировалась в пункт назначения в течение времени _{т .} Средняя скорость движения цистерн - V_ц, средняя скорость ветра - V_в, средняя температура воздуха на пути следования - t_в. Мазут заливается в цистерну при температуре t_н. Данные приведены в табл.

Исходные данные	3
Марка мазута, М	40
Грузоподъ- емность, N	90
р, час	6
tк, 0С	65
т, сутки	2
Vц км/ч	45
Vв, м/с	2,5
tв, 0С	-15
tн, 0С	60

Решение:

1. Расход теплоты на 1 кг мазута:

q_ц=c_ср(t_к-t_в), кДж/кг

где t_к - конечная температура разогрева, t_к=65⁰С;

t_в - температура окружающей среды, t_в=-15⁰С;

c_ср -теплоемкость при средней температуре мазута:

c_ср=1738+2,5t_ср, кДж/кг*К, (2.16)

где t_ср=2/3*t_к+1/3*t_в=2/3*65+1/3*(-15)=48,33 ⁰С

c_ср =1738+2,5*48,33=1858,83 Дж/кг*⁰С.

q_ц=1858,83(65-(-15))=148,7 кДж/кг.

2. Расход теплоты для разогрева всего мазута в цистерне:

Q_ц= q_ц*V_ц*_ср, кДж/1 цистерну

V_ц=m/ρ=90000/965=93,26 м³

где _ср определяется по формуле (3.4) для t_ср.

Q_ц =148,7*93,26*1027 =14,24 ГДж/1 цистерну.

3. Часовой расход тепла:

Q_час=Q_ц/_р =14,24/6 =2,37 ГДж/ч = 658,2 кВт

4. Потери в окружающую среду:

Qп = F_ц*k_ц*(tср-t0), кВт (2.20)

где F_ц - площадь поверхности охлаждения цистерны, F_ц=134,34 м² ;

k_ц - коэффициент теплопередачи через стенку цистерны, для неизолированной цистерны k_ц=7 ккал/(чКм²)=0,0081 кВт/Км².

t₀ - средняя температура самого холодного месяца, t₀=-32⁰С.

Q_п = 134,34*0,0081*(48,33-(-32)) = 87,41 кВт.

5. Количество теплоты на одну цистерну:

Q = Q_час+Q_п = 658,2+87,41 = 745,6 кВт

7. Расход пара на разогрев одной цистерны:

кг/с

где - коэффициент теплоусвоения, =0,8.

r- скрытая теплота парообразования при давлении пара (1,4 МПа), r=2086кДж/кг.

Таким образом, расход пара подогревателя составит 0,44 кг/с

Задача №12. Определить потери автобензина за одно "большое дыхание" из резервуара типа РВС номинальной емкости V. Первоначальный уровень нефтепродукта в резервуаре равен Н_{взл 1}. Закачка бензина в резервуар осуществляется с производительностью Q. Резервуар заполняется с учетом коэффициента заполнения равным 0,95. Закачка производится в дневное время. Время простоя резервуара перед закачкой равно . Барометрическое давление равно Р_а, резервуар оборудован одним механическим дыхательным клапаном с диаметром штуцера d . Средняя температура закачиваемого нефтепродукта, равна t_н. Температура начала кипения бензина- t_н.е. Данные приведены в табл.

Исходные данные	3
V, м3	10000
Нвзл, м	2
Q, м3/ч	3000
, час	72
Ра, мм рт.ст	765
d,мм	500
tн., 0С	30
tн.е., 0С	48

Решение:

Потери нефтепродукта от «большого дыхания» определим по формуле В.И. Черникина:

где Vн - объем закачиваемого в резервуар нефтепродукта, м3;

Vг - объем газового пространства (ГП) резервуара перед закачкой нефтепродукта, м3;

P2 - абсолютное давление в ГП в конце закачки, Па, P2=Pа+Pкд;

P1 - абсолютное давление в ГП в начале закачки, Па, P1=Pа-Pкв - если закачка начинается ночью и P1=Pа - если днем;

Pкд, Pкв - уставки клапанов соответственно давления и вакуума, Па
для механического дыхательного клапана, с диаметром штуцера 300 мм, принимаем Pкд=2000 Па,

Pкв=250 Па;

ρу – плотность паров нефтепродукта, кгм3;

Pу.зак. - среднее расчетное парциальное давление паров нефтепродукта в процессе заполнения резервуара, Па.

Объем закачиваемого в резервуар нефтепродукта, определим по формуле:

Vн=V*0,95-Vпер, м3,

где
V - номинальной ёмкости резервуара, м3;

Vпер - первоначальный объем нефтепродукта в резервуаре, м3.

Первоначальный объем нефтепродукта в резервуаре определим по формуле:

Vпер=(π*D²4*Hвзл1)/4, м3,

где
D - диаметр резервуара, м

для РВС-10000, диаметр резервуара D=34,2 м.

Vпер=(3,14*34,2²*2,0)/4=1836,33 м3;

Объем закачиваемого в резервуар нефтепродукта

Vн=10000*0,95-1836,33=7663,66 м3.

Объем газового пространства (ГП) резервуара перед закачкой нефтепродукта, определим по формуле:

Vг=V-Vпер, м3,

Vг=10000-1836,33=8163,67 м3.

Абсолютное давление в конце закачки

P2=133,322*765+2000=103991,33 Па;

Абсолютное давление в начале закачки

P1=133,322*765=101991,33 Па;

Плотность паров нефтепродукта определим по формуле:

ρу=(Pг*Mу)/(R*Tг),
Pг, Tг - абсолютное давление (Па) и температура (К) в ГП;

R=8314 Джкмоль*K – универсальная газовая постоянная;

Mу - молярная масса паров нефтепродукта, кгкмоль

для бензина

Mу=60,9-0,306*Tнк+0,001*Tнк²,
где
Tнк - температура начала кипения нефтепродукта, К.

Mу=60,9-0,306*(48+273)+0,001*(48+273)²=65,7 кгкмоль.

Плотность паров нефтепродукта

ρу=(133,322*765*65,7)/(8314*(30+273))=2,66 кгм3.

Для проведения расчетов, среднее расчетное парциальное давление паров нефтепродукта в процессе заполнения резервуара принимаем

Pу.зак.=1,22*57000=69540 Па.

Потери нефтепродукта от «большого дыхания»:
кг