лр 1. ЛР1. Расчет смесеобразования при последовательной перекачке нефтепродуктов

• Название: Расчет смесеобразования при последовательной перекачке нефтепродуктов
• Дата: 14.03.2023
• Размер: 0.86 Mb.
• Имя файла: ЛР1.docx
• Тип: Документы; #987592

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Транспорт и хранение нефти и газа»

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №1

на тему:

«Расчет смесеобразования при последовательной перекачке нефтепродуктов»

Вариант 1

Выполнил: cт. гр. БМТ-19-01	Д.М. Бикметова
Проверил: доцент	В.Ф. Абсалямова

Уфа 2023

Теоретическая часть

Сущность последовательной перекачки прямым контактированием состоит в том, что разносортные нефтепродукты закачивают в трубопровод последовательно, один за другим, и транспортируют так до самого потребителя. При этом каждая партия вытесняет предыдущую и в свою очередь вытесняется последующей.

Однако при всех своих достоинствах последовательная перекачка имеет один существенный недостаток, состоящий в смесеобразовании отдельных нефтепродуктов при их взаимном вытеснении в трубопроводе. Если смесеобразование так называемых одноименных нефтепродуктов, например, различных сортов бензина, или различных сортов дизельного топлива, представляет сравнительно небольшую угрозу качеству нефтепродуктов, то смесеобразование разноименных нефтепродуктов, например, бензинов и дизельных топлив, бензинов и керосинов и т.д. представляет весьма серьезную угрозу их качеству. Тем не менее, последовательная перекачка нефтепродуктов прямым контактированием получила повсеместное и широкое распространение благодаря тому, что количество смеси, образующейся в зонах контакта последовательно движущихся партий, относительно невелико.

Смесь, которая образуется в зоне контакта перекачиваемых нефтепродуктов при вытеснении одного из них другим, обусловлена объективными физическими процессами, присущими движению жидкости в трубопроводе. Если бы контактирующие нефтепродукты вытесняли друг друга наподобие жестких стержней с плоской границей раздела между ними, то их смешение в зоне контактирования, разумеется, отсутствовало бы. Однако жидкие нефтепродукты не есть твердые тела, и вытеснение одного из них другим происходит неравномерно по сечению трубы. Скорости частиц жидкости в различных точках сечения трубопровода неодинаковы: у стенок трубопровода они равны нулю, а на его оси достигают максимального значения. Поэтому вытеснение одного нефтепродукта другим происходит более интенсивно в центре трубы, в то время как у стенок трубопровода оно замедлено. Каждое мгновение клин позади идущего нефтепродукта как бы внедряется в жидкость, идущую впереди, причем тем интенсивней, чем более вытянут вдоль оси профиль осредненных скоростей. Происходит, как говорят, конвекция (или конвективная диффузия) примеси одного нефтепродукта в другом за счет и вместе с перемещающимися друг относительно друга слоями жидкости.

Рисунок 2 – Распределения концентрации в подвижной системе отсчета
Таким образом, процесс смешения, вытесняемого и вытесняющего нефтепродуктов, происходит по следующей схеме: клин позади идущего нефтепродукта внедряется в нефтепродукт, идущий впереди, а процессы турбулентной диффузии размешивают внедрившуюся примесь по сечению трубы. При этом за счет того, что концентрация вытесняющего нефтепродукта на оси трубы больше, чем у его стенок, происходит постоянный перенос вытесняющего нефтепродукта вперед, в область, занятую вытесняемым нефтепродуктом. И, наоборот, по той же причине происходит обратный перенос вытесняемого нефтепродукта назад, в область вытесняющего. Они действуют постоянно и одновременно на протяжении всего времени вытеснения, определяя интенсивность продольного перемешивания, объем и длину возникающей смеси.

Расчет объема смеси в симметричных пределах концентрации 1-99% в трубопроводе с внутренним диаметром и протяженностью можно вести по формуле Съенитцера

,

в которой объем внутренней полости трубопровода.

Основное задание

Исходные данные:

По нефтепроводу протяженностью L = 700 км, диаметром D = 426 мм, толщиной стенки δ = 8 мм и абсолютной шероховатостью внутренней поверхности труб Δ = 0,2 мм ведется последовательная перекачка бензина (кинематическая вязкость – ν_б = 0,6 сСт) и дизельного топлива (кинематическая вязкость – ν_д = 9,0 сСт) с расходом Q = 1000 м³/ч. Определить объем смеси, образующейся в каждом контакте партий этих нефтепродуктов.

Ход работы:

Найдем объём смеси, образующейся в результате контакта перекачиваемых нефтепродуктов:

Рисунок 2 – Результаты расчета

Дополнительные задания

Задание №1

Исходные данные

Рассчитать, как изменится объем смеси, если расход перекачки уменьшить вдвое.

Ход работы:

Рисунок 3 – Результаты расчета
Вывод: на основе полученных результатов можно сделать вывод, что при уменьшении расхода объём смеси увеличился в 1,15 раз.

Задание №2

Исходные данные:

Определить, как изменится объем смеси, если заменить часть участка длиной L₁ = 180 км трубопроводом диаметром D₁ = 377 мм, толщиной стенки δ₁ = 8 мм и абсолютной шероховатостью внутренней поверхности Δ₁ = 0,25 мм.

Ход работы:

Рисунок 4 – Результаты расчета
Вывод: исходя из проведенных расчетов, можно сказать, что при уменьшении диаметра части трубопровода, объём образующейся смеси уменьшится.

Задание № 3

Исходные данные:

Рассчитать и построить график изменения объема смеси в зависимости от изменения расхода V_c = F(Q) для основного варианта.

Ход работы:

Проведем расчет объема образующейся смеси для значений расхода от Q = 200 м³/ч до Q = 1000 м³/ч и занесем полученные значения в таблицу 1. По полученным данным построим график зависимости V_c = F(Q) (Рисунок 5).
Таблица 1 – Результаты расчетов

Q, м3/ч	200	400	600	800	1000
Vc, м3	444,5	363,9	330,2	311	298,5

Рисунок 5 – График зависимости V_c = F(Q)
Вывод: на основе полученного графика можно сделать вывод, что при увеличении расхода в трубопроводе, объем образующейся смеси уменьшается.

Задание №4

Исходные данные:

Рассчитать и построить график изменения объема смеси в зависимости от изменения расхода V_c = F(L) для основного варианта.

Ход работы:

Проведем расчет объема образующейся смеси для значений длины трубопровода от L = 100 км до L = 700 км и занесем полученные значения в
таблицу 2. По полученным данным построим график зависимости V_c = F(L)
(Рисунок 6).
Таблица 2 – Результаты расчетов

L, м	100	200	300	400	500	600	700
Vc, м3	98,5	146,2	184,2	217	246,4	273,4	298,5

Рисунок 6 – График зависимости V_c = F(L)
Вывод: исходя из полученного данных можно сделать вывод, что с увеличением длины трубопровода происходит увеличение объёма образующейся смеси.

Задание №5

Исходные данные:

Рассчитать и построить график изменения объема смеси в зависимости от изменения вязкости одного из нефтепродуктов для основного варианта (изменить вязкость дизельного топлива с шагом 2 мм²/с).

Ход работы:

Проведем расчет объема образующейся смеси для вязкости дизельного топлива от ν_д = 2 мм²/с до ν_д = 10 мм²/с и занесем полученные значения в
таблицу 3. По полученным данным построим график зависимости V_c = F(ν_д)
(Рисунок 7).

Таблица 3 – Результаты расчета

νд, мм2/с	2	4	6	8	10
Vc, м3	255,8	269,6	281,9	293,2	303,6

Рисунок 7 – График зависимости V_c = F(ν_д)
Вывод: на основе выполненных расчетов, можно сделать вывод, что при увеличении вязкости одного из нефтепродуктов происходит увеличение объема образуемой смеси.