Лаб 1. Основные элементы трубопроводов. Прямолинейная трубная секция

• Название: Основные элементы трубопроводов. Прямолинейная трубная секция
• Дата: 13.06.2022
• Размер: 23.03 Kb.
• Имя файла: Лаб 1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #588775

МИНистерство НАУКИ и высшего образования РОССИИ
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина
Факультет Проектирования, сооружения и эксплуатации систем

	трубопроводного транспорта
Кафедра	Нефтепродуктообеспечения и газоснабжения

Лабораторная работа № 1

по дисциплине		Нефтепродуктообеспечение
на тему	Основные элементы трубопроводов. Прямолинейная трубная секция.

		ВЫПОЛНИЛИ:
		Студенты группы	ВН 19-01
			(номер группы)
		Серов Евгений Валерьевич Сохроков Астемир Валерьевич
		(фамилия, имя, отчество)
		(подпись)
		(Фамилия, имя, отчество преподавателя) Комаров Денис Николаевич
		(Фамилия, имя, отчество преподавателя)
		(Дата)

Москва, 2021

Цель работы: освоить основы работы в программном комплексе CPIPE, ознакомиться с основными параметрами конечных элементов в ПК CPIPE, оценить точность полученных результатов.

Исходные данные:

№ варианта	Внешний диаметр, мм	Класс прочности	Рабочее давление, МПа	Плотность нефти, кг/м3	Длина секции, м	Сосредоточенная нагрузка, кН	Распределенная нагрузка
26	1020	К56	7,4	880	18	95	45

Класс прочности	Временное сопротивление, МПа	Предел текучести, МПа
К56	550	410

1. 
   Расчет толщины стенки трубопровода.
   

Расчет толщины стенки проводится в соответствии с СП 36.13330.2012 Магистральные трубопроводы [1].



где n- коэффициент надежности по нагрузке (=1), p- рабочее давление, МПа, D_н- наружный диаметр трубы, R₁- расчетное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений по временному сопротивлению.

Расчетное сопротивление растяжению (сжатию):



где m - коэффициент условий работы трубопровода, 0,99; k₁ - коэффициент надежности по материалу, k₁=1,34; k_Н - коэффициент надежности по ответственности трубопровода, k_Н=1,1, (k_Н=1,1 для D_н=1020мм)

2. 
   Расчет консольной балки при действии поперечных вертикальных нагрузок.
   

Для аналитического определения прогиба секции трубопровода под действием силы P необходимо воспользоваться интегралом Мора для определения вертикального перемещения конца консольной балки любого сечения:



где 𝑀_𝑝- изгибающий момент силы P, Н; 𝑀₁- момент от единичной силы, Н; 𝐸 – модуль упругости, МПа; 𝐽 – момент инерции сечения, м⁴ .

Момент от силы P и момент от единичной силы от 0 до 19 равны:





Считая за сечение трубопровода кольцо, найдем момент инерции:

3. 
   Второй вариант нагружения – на трубопровод действуют распределенная внешняя нагрузка.
   

В данном варианте нагружения прямолинейного трубопровода учитывается нагрузка от собственного веса трубопровода и от веса транспортируемого продукта. Участок трубопровода представляет из себя консольную балку длиной l, т.е. закреплён трубопровод с одного конца неподвижной опорой.

Момент от распределенной и момент от единичной силы от 0 до 19 равны:





Вес транспортируемого продукта определяется по формуле:



где 𝑑вн – внутренний диаметр трубопровода.

Собственный вес трубопровода определяется по формуле:



Подставим полученные равенства в интеграл Мора и проинтегрируем:

4. 
   Расчет трубной секции под действием внутреннего давления.
   

Третий вариант нагружения – внутреннее давление p действует на закрепленную с одного конца секцию трубопровода. В данном варианте нагружения трубопровод принимается невесомым. Для аналитического определения удлинения трубопроводной секции необходимо воспользоваться обобщенным законом Гука:



где 𝑢_𝑝 − удлинение трубной секции; Ɛ_пр − продольная деформация, возникающая от действия 𝜎_пр и 𝜎_кц; 𝑙 − длина трубной секции;



где 𝜎_пр − продольные напряжения от внутреннего давления, МПа; 𝜎_кц − кольцевые напряжения от внутреннего давления, МПа; E – модуль упругости, МПа, µ − коэффициент поперечной деформации Пуассона.





Итоги

	CPIPE	Аналитика
Задача 1
Перемещение y1, м
Задача 2
Перемещение y2, м
Задача 3
Удлинение, м

Вывод: