Графоаналитический расчет времени опорожнения цистерны. Курсовая работа по нефтегазовой гидромеханике графоаналитический расчет времени опорожнения цистерны
 Скачать 402.93 Kb.
|
Самарский государственный технический университет ИНСТИТУТ НЕФТЕГАЗОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ К а ф е д р а «Трубопроводный транспорт» КУРСОВАЯ РАБОТА ПО НЕФТЕГАЗОВОЙ ГИДРОМЕХАНИКЕ Графоаналитический расчет времени опорожнения цистерны Вариант 11 Студент 3-ИНГТ-4 группы _____________________ Ильин Н.А. (подпись) (ФИО) Преподаватель ________ ________ проф. Стефанюк Е.В. (оценка) (подпись) (ФИО) «____»___________________2022г. Самара 2022г. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Радиус сливной цистерны  .Длина сливной цистерны  .Радиус приемной цистерны  Давление на поверхности жидкости в приемной цистерне  Диаметр шлангопровода  Длина шлангопровода  Плотность  Динамическая вязкость  Таблица 1
Таблица 2
2.Чертеж расчетной гидравлической схемы  3.АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ОПОРОЖНЕНИЯ ЦИСТЕРНЫ При аналитическом расчете времени опорожнения цистерны используется формула   =23007 сПлощади поперечного сечения  = 3,14 = 0,00442  = 3,14 = 0,00442  = 3,14 = 0,00196 Объем цистерны   Удельный вес    - коэффициент, учитывающий уменьшение слива по сравнению со случаем слива из донного отверстия цистерны при  и постоянном коэффициенте расхода  Сокращаем коэффициент  получаем: =0,394По графику смотрим пересечение K c  , из графика видим, что  Приведённый коэффициент первого приближения рассчитывается по формуле  = = 0,356  ,  ,  - площади поперечного сечения шлангопровода, магистрального и подающего трубопроводов;  ,  ,  - коэффициенты трения соответствующих трубопроводов;  ,  ,  - суммарные коэффициенты потерь.Коэффициенты трения определяются по формуле   = =0,0156 = =0,0156 = =0,0172Суммарные коэффициенты потерь  зависят от числа и вида местных сопротивлений в трубопроводе. Они определяются по формулам   =2 =13,7187  =0,146+1,2=1,346  Значение  для всасывающего клапана с сеткой определяем по диаметру шлангопровода, где 
Значение для обратного клапана определяем по диаметру  , где 
Значение для поворота определяется по формуле: , где  - радиус закругления, где . =0,051+0,19 = 0,146Для разделения потоков в тройнике при  коэффициент сопротивления выбирается по таблице, где  =  = 0,443
Коэффициент  следует отнести к магистральному трубопроводу, где = 1,65Коэффициент сопротивления задвижки при полном открывании можно принять  =1,2Коэффициент сопротивления фильтра нужно отнести к магистральному трубопроводу:  =7,5.Коэффициент  при внезапном расширении трубопровода определяется по формуле где  и  - коэффициенты неравномерности кинетической энергии и количества движения;  , где Fш - площадь сечения до внезапного расширения, F1 - после. Коэффициент относится к шлангопроводу. +  =0Расход первого приближения находится по формуле   = 0,00974При определении расхода второго приближения коэффициенты трения , , находятся по формуле Альтшуля  = 0,0203 = 0,022 = 0,0203Число Рейнольдса для определения коэффициента трения находится по формулам   89032 =0,000001822)   =0,00477 Приведённый коэффициент второго приближения рассчитывается по формуле  =0,222 Расход второго приближения находится по формуле   = =0,01Для определения точности найденного расхода сравним результаты расчета в первом и втором приближении   2,66%Расхождение между расходами первого и второго приближений не должно превышать 3%. Если  то необходимо рассчитать третье приближение.4.ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ ОПОРОЖНЕНИЯ ЦИСТЕРНЫ В основу этого метода положен метод графоаналитического расчета трубопроводов. Для определения времени опорожнения сливной цистерны необходимо построить две характеристики: результирующую характеристику трубопроводов (2+2+ш+1) и характеристику сливной цистерны  (рис.3). Р и с. 3. Графоаналитический метод расчета времени опорожнения цистерны. 1- характеристика магистрального трубопровода; 2- характеристика подающего трубопровода; Ш- характеристика шлангопровода; W(Z) - характеристика сливной цистерны; (2+2) – суммарная характеристика двух параллельных подающих трубопроводов; ((2+2)+Ш+1) - результирующая характеристика трубопроводов. Характеристика сливной цистерны представляет собой зависимость объема жидкости в резервуаре  от высоты уровня  . Для построения этой характеристики необходимо для некоторых высот (в пределе  ) определить соответствующие объемы жидкости в цистерне. Высоты и соответствующие объемы заполнения определяются по формулам: ,         ,    192,1    где  =3,14,  =00, 300, 600, 900, 1200, 1800, 2700, 3600.Полученные результаты для и в зависимости от угла привести в таблице.Таблица 3
Таблица напоров H трубопроводов в зависимости от расхода Q
Для построения результирующей характеристики трубопроводов (2+2+ш+1) вначале строятся характеристики отдельных трубопроводов, т.е. характеристики шлангопровода ш, магистрального трубопровода 1 и одного из подающих трубопроводов 2. Для всех этих трубопроводов необходимо найти напоры  в зависимости от расхода  . Для этого необходимо задаться шестью значениями расходов  ,  . Шестое значение должно быть максимально и совпадать со значением расхода, полученным во втором приближении  (третьем приближении, если во втором была недостаточная точность).      0,01Для каждого из этих расходов для соответствующих трубопроводов определяются напоры Н по следующим формулам: Шлангопровод:      37330  74660 93324,9              Магистральный трубопровод:                       Подающие трубопроводы:                             После построения характеристик трубопроводов 1, ш, 2 строится характеристика 2+2. Так как в двух подающих трубопроводах при одном и том же напоре расход в два раза больше, чем в одном (параллельное соединение трубопроводов), то построение характеристики осуществляется путем удвоения расхода при каком-то фиксированном напоре. Построив таким путем несколько точек, проводим по ним кривую 2+2. Суммарная характеристика (2+2)+ш+1 строится путем сложения напоров при каком-то фиксированном расходе, так как рассматриваемые трубопроводы соединены последовательно. Для графического определения времени опорожнения сливной цистерны разделим ось объемов в пределах заданного объема на  равных частей и проведем через точки деления вертикали до пересечения с характеристикой сливной цистерны . Из точек пересечения проводим горизонтали до пересечения их с суммарной характеристикой трубопровода (2+2+ш+1). Из точек пересечения проводятся вертикали, и на оси расходов получаем значения  , которые используются для определения времени слива по формуле ,где =5. 4.Построение пьезометрической линии  Максимальный напор определяется по формуле  . =4+2 2,6+ =33,9 мОбщая длина трубопровода.  .L=8+60+7=75 Затем вычисляются местные и линейные потери напора. Для определения линейных и местных потерь напора необходимо определить скорости движения жидкости на  -м участке трубопровода (учитывать, что расход в подающем трубопроводе будет делиться на две параллельные ветки)             Для шлангопровода:    Для магистрального трубопровода:     Для подающего трубопровода:   Сначала строится напорная линия (рис.4) по длине шлангопровода. Отложим от  вниз отрезок, равный величине потерь на трение шлангопровода  при  (точка с). Соединим эту точку с при  (точка а). Вследствие постоянства диаметра гидравлический уклон (потеря напора на единицу длины) по всей длине шлангопровода постоянен. Затем при откладываем от вниз величину потерь напора всасывающего клапана  . Из этой точки проводим линию, параллельную а-с до  (расстояния до местных сопротивлений по оси  ставятся произвольно). Откладываем вниз отрезок, равный  , и опять проводим линию параллельную  , до , откладываем вниз отрезок, равный  (точка  ). Обозначаем построенные потери напора для шлангопровода - (линейные потери),  (суммарные местные потери на шлангопроводе).От точки при  вычитаем величину потерь на трение по длине магистрального трубопровода  и отмечаем точку  . Соединяем точки и . Затем аналогично построению для шлангопровода строим напорную линию на участке магистрального трубопровода от до (параллельно - ). ). Обозначаем построенные потери напора для магистрального трубопровода - (линейные потери),  (суммарные местные потери на магистральном трубопроводе).Затем, таким же путем, строим напорную линию от до на участке подающего трубопровода до точки  .Затем строится пьезометрическая линия. На каждом участке трубопровода от напорной линии откладываются вниз величины соответствующих скоростных напоров  и соединяются. Построение эпюры гидростатического давления Гидростатическое давление на вертикальную половину боковой поверхности приемной цистерны при полном ее заполнении определяется по формуле  где  меняется от  до  .          Гидростатическое давление в отдельных точках изображается отрезками прямых, нормальных к стенке в соответствующих точках (рис.5).  Р и с. 5. Эпюра гидростатического давления. |
