решение задач. Контрольная работа по дисциплине трубопроводный транспорт нефти вариант 4

• Название: Контрольная работа по дисциплине трубопроводный транспорт нефти вариант 4
• Анкор: решение задач
• Дата: 28.11.2021
• Размер: 141.94 Kb.
• Имя файла: Dekskaimer_I._A._reshenie_zadach.docx
• Тип: Контрольная работа; #284354

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт дополнительного и дистанционного образования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТИ»
ВАРИАНТ № 4

ВЫПОЛНИЛ: студент группы ПСТб(до)з-18-2 ____________Декскаймер И. А. ПРОВЕРИЛ: профессор ____________Земенков Ю. Д.

Тюмень, 2021
Домашнее задание №1
1. Уровень нефти (ρ₂₀ = (854) кг/ м³) в вертикальном цилиндрическом резервуаре составлял утром 9 м, считая от дна резервуара. Определить, на сколько изменится этот уровень днем, когда средняя температура жидкости увеличится на 7 ⁰С.

Решение:

Запишем уравнение для двух плотностей – утренней и дневной:





где S – площадь дна;

Н – уровень нефти в резервуаре.

где - изменение уровня нефти в резервуаре.

Тогда



неизвестна, но она не значительно отклоняется от , поэтому с достаточной точностью имеет равенство:


Тогда



Ответ:

2. Средняя по сечению скорость v течения нефти (ρ= (904) кг/м³) в трубопроводе (D = 1020 мм; δ=10 мм) равна 1,0 м/с. Определить годовую пропускную способность нефтепровода.

Решение:

Ответ:

3. Перекачка бензина Аи-92 (ρ=(754) кг/м³; µ=0,5 сПз.) ведется по нефтепродуктопроводу D = 530 × (8 мм; ∆= 0,22 мм) с расходом (1104) м³/ч. Определить режим течения и коэффициент гидравлического сопротивления.

Решение:

Внутренний диаметр D_вн нефтепродуктопровода:
D_вн = D_н – 2 δ = 530 – 2 · 8 = 514 мм = 0,514 м

Кинематическая вязкость ν бензина равна:


Вычисляем скорость перекачки:

Затем вычисляем число Рейнольдса:


Отсюда видно, что течение бензина происходит в режиме квадратичного трения и, следовательно, λ вычисляется по формуле Шифринсона:



Ответ:
4. Чему равен гидравлический уклон на участке трубопровода ( D = 377 мм, δ=8 мм, ∆=0, 15 мм), транспортирующего дизельное топливо ( ν=5 сСт.) с расходом 250 м³/ч?

Решение:

Внутренний диаметр трубопровода:
D_вн = D_н – 2 δ = 377 – 2 · 8 = 361 мм
Находим скорость течения дизельного топлива:


Затем вычисляем число Рейнольдса:

Коэффициент λ гидравлического сопротивления равен:

После этого находим гидравлический уклон магистрали:

Это означает, что уменьшение напора составляет 1,37 м на каждый км протяженности трубопровода.
_Ответ:

5. Нефтепродуктопровод состоит из двух последовательно соединенных участков: первого - D₁ 530=×8 мм, L₁ = 60 км, и второго - D₂ 377=×6 мм, L₂ = 30 км. Скорость стационарного течения бензина (ν= 0,6 сСт) в первом участке составляет 1,2 м/с. Зная, что шероховатость ∆ внутренней поверхности участков составляет 0,15 мм, найти потери напора в нефтепродуктопроводе.

Решение:

Сначала определяем скорость бензина во втором участке:

Эти скорости соответствуют числам Рейнольдса:



Далее по формуле Шифринсона рассчитываем коэффициенты гидравлического сопротивления:


Вычисляем потери напора на трение:



Общие потери напора в трубопроводе определяютсясуммой 123,4 + 376,7 ≅ 501 м.
Ответ: Общие потери на трение составят 501 м.
6. По участку нефтепровода (D= 820×8 мм, L = 140 км, ∆= 0,02 мм, z_н = 120 м, z_к = 160 м) перекачивают маловязкую нефть (ρ=(854) кг/м³, ν= 7 сСт) с расходом 2500 м³/ч. Какое давление необходимо поддерживать в начале участка, если в конце участка оно равно 3 атм.? Известно также, что все сечения нефтепровода заполнены нефтью полностью.

Решение:

Определяем скорость течения нефти:

Затем вычисляем число Рейнольдса:



Коэффициент гидравлического сопротивления:

_Потери напора на трение:


Из уравнения Бернулли находим:

Таким образом, давление в начале участка составляет 31,7 атм.
Ответ:
Домашнее задание №2
1. По горизонтальному участку нефтепровода (D = 820 мм, δ = 10 мм, L = (124) км) перекачивают сырую нефть (ν = 25 сСт.) с расходом 2000 м³/ч. Требуется увеличить пропускную способность участка на 20 %. Поскольку увеличить давление на перекачивающей станции оказалось невозможным, то решили проложить лупинг с диаметром, равным диаметру основной магистрали. Определить длину такого лупинга

Решение:

Сначала вычислим потери h1−2 напора на участке нефтепровода:




Таким образом, располагаемый напор для обоих вариантов равен 223 м.

Новый расход перекачки должен составлять 2400 м3/ч, что соответствует скоростям 1,327 м/с на участке без лупинга и 0,663 м/с в каждой из ветвей лупинга.

Вычисляем коэффициенты λ0 и λ1 гидравлического сопротивления на участке нефтепровода без лупинга и с лупингом, соответственно:


Вычисляем гидравлические уклоны на этих участках:




Обозначив длину лупинга через x , составим следующее уравнение:


Ответ: длина лупинга составит 47,751 км

2. По горизонтальному участку нефтепровода (D = 820 ×10 мм, L = (124) км) перекачивают сырую нефть (ρ = 900 м³/ч, ν = 25 сСт.). Расход Q нефти в начале участка составляет 2000 м³/ч. В сечении x = 40 км существует отвод, через который ведется подкачка той же нефти с расходом q = 500 м³/ч. Какое давление необходимо поддерживать в начале участка для того, чтобы в конце участка оно составляло 0,5 МПа.

Решение:

Запишем уравнение Бернулли для сегментов участка до сечения подкачки и после этого сечения:


Сложив эти уравнения почленно, получим:

где индекс (1) относится к параметрам потока до сечения подкачки,

индекс (2) - к параметрам после него.
Далее находим:







Подставляя эти результаты в уравнение Бернулли, получаем:

_{Откуда находим}
Ответ:
3. Разность давлений в линиях нагнетания и всасывания магистрального нефтяного насоса НМ 2500-230, рассчитанного на подачу 1800 м³/ч и перекачивающего сырую нефть (ρ = (884) кг/м³), равна 20 атм. Найти подачу (расход жидкости) насоса.

Решение:

Гидравлическая (Q − H) − характеристика насоса НМ 2500-230, рассчитанного на подачу 1800 м3/ч, согласно таблице, имеет вид H = 251− 0,812 ⋅10−5 ⋅Q2 , где Q измеряется в м3/ч. Развиваемый насосом напор H представляется в следующем виде:


_{Находим
Ответ: Q = 1746 м3/ч}

4. Определить напор, развиваемый системой двух параллельно соединенных насосов НМ 5000-210, характеристики которых заданы уравнениями

если известно, что они перекачивают сырую нефть с расходом 8000 м³/ч.

Решение:

Обозначая подачи насосов соответственно через и получаем уравнение:

для определения подачи первого насоса. Преобразуя это уравнение, получаем:


_{Откуда находим:}
После этого вычисляем подачу второго насоса:

Напор, развиваемый системой насосов, можно найти,подставив либо в выражение характеристики 1-го насоса, либо − в характеристику 2-го насоса.

Имеем:

_{Ответ: Н = 222,9 м.}
5. Характеристика центробежного насоса с регулируемой частотой вращения при частоте вращения 3200 об/мин имеет вид: H = 280 − 0,795⋅10−4 ⋅Q₂ (Н - напор, м; Q - расход, м³/ч). Как и на сколько нужно изменить частоту вращения рабочего колеса, чтобы насос развивал напор 220 м при подаче (1040) м³/ч?

Решение:

Составляем уравнение, использовав формулу:





Решив уравнение, найдем: ω ≅ 3763 об/мин., то есть число оборотов нужно увеличить примерно на 563.

Ответ: число оборотов нужно увеличить примерно на 563.