контрольная работа по нефтебахам и терминалам. Решение Диаметр резервуара равен 4,73 м, высота 5,96 м. Масса нефтепродукта определяется по формуле

• Название: Решение Диаметр резервуара равен 4,73 м, высота 5,96 м. Масса нефтепродукта определяется по формуле
• Анкор: контрольная работа по нефтебахам и терминалам
• Дата: 16.05.2023
• Размер: 173.73 Kb.
• Имя файла: 1,3,4,8,11,12.docx
• Тип: Решение; #1136204

Задача № 1

В вертикальном цилиндрическом резервуаре типа РВС номинальной емкости V хранится М нефтепродукта плотностью ₂₀. Определить колебание уровня нефтепродукта в резервуаре, если его температура изменилась от t₁ до t₂ . Расширение резервуара не учитывать.

Дано:

V = 100 м³;

М = 70 тн

₂₀ = 750 кг/м³;

t₁ = 30 ⁰С;

t₂ = 0⁰С.

Найти:



Решение:

Диаметр резервуара равен 4,73 м, высота 5,96 м.

Масса нефтепродукта определяется по формуле:



где V₁, V₂ – объем нефтепродукта при заданной температуре, м³;

– средняя плотность нефтепродукта при заданной температуре изменения уровня, кг/м³.



г де – коэффициент объемного расширения (при заданной плотности = 0,000831 1/C)

Изменение объема нефтепродукта при изменении температуры:



Колебание уровня нефтепродукта в резервуаре:



Ответ: Колебания уровня нефтепродукта в резервуаре составляет 0,116 м

Задача № 3
Определить пропускную способность самотеч­ного трубопровода диаметром D_н х  мм и длиной L км при разности нивелирных отметок начальной и конечной точек трубо­провода Z, м.

Дано:

D_н = 159 мм = 0,159 м;

δ = 4 мм = 0,004 м;

L = 1км = 1000 м;

ΔZ = 10 м;

v= 7∙10^-6 м²/с;

ρ₂₀ = 850 кг/м³

Найти:

Q = ?

Решение:

Напишем уравнение Бернулли относительно плоскости сравнения 0–0, взятой по оси симметрии трубы на выходе жидкости из трубопровода, для сечений 1–1 (уровень жидкости в резервуаре) и 2–2 (выход жидкости из трубопровода).



Сечения 1–1 и 2–2 выбраны потому, что давление в них известно и оно равно атмосферному р_ат, следовательно

Скорость движения жидкости в резервуаре ϑ₁ при достаточно больших его размерах по сравнению с выходным отверстием трубы можно считать близкой к нулю (ϑ₁ ≈ 0), а значит,

Координата сечения 1–1 над плоскостью сравнения z₁= h, а сечения 2–2 z₂= 0, так как плоскость сравнения 0–0 проходит по оси симметрии трубы.

Принимаем α₂ = 1, так как при турбулентном режиме α₂ = 1,05÷1,10.

С учетом выше изложенного уравнение Бернулли принимает следующий вид:



или после сокращения получаем



В связи с тем, что про местные потери напора в трубопроводе ничего не сказано, принимаем их равными 10% от потерь напора по длине. Тогда величину потерь напора h_wопределим из выражения



где d_вн – внутренний диаметр трубы, определяемый из выражения

При этом коэффициент сопротивления трения, с допущением того, что данная стальная труба эксплуатируется несколько лет, приближенно принимаем равным λ = 0,02



Подставив данное значение в преобразованное уравнение Бернулли, получаем:



Из полученного выражения определим скорость:

Зная скорость движения жидкости на выходе из трубы, уточним, правильно ли мы приняли λ = 0,02.

Определим число Рейнольдса из выражения

Из полученного числа Рейнольдса следует, что режим движения турбулентный. Определим, по какой формуле необходимо рассчитывать коэффициент λ.

Предположив, что это переходная область турбулентного режима, произведем проверку, при этом Δ_экак для бывших в употреблении бесшовных стальных труб определим из таблицы, Δ_э= 0,2 мм


Так как неравенство выдерживается, то производим расчет коэффициента трения λ по формуле Альтшуля


Так как коэффициенты трения λ расчетный и принятый нами полностью совпали, то уточнять скорость нет необходимости.

Поэтому определяем расход из выражения


Ответ: Q = 0,02 м³ /с.

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.

Дано:

D_н = 426 мм = 0,426 м;

δ = 7 мм = 0,007 м;

L = 2,5 км = 2500 м;

Δр = 0,04 МПа =40000 Па;

v = 0, 5∙10^-4 м²/с =5∙10^-6 м²/с;

ρ₂₀ = 820 кг/м³

Найти:

Q = ?

Решение:

Напишем уравнение Бернулли относительно плоскости сравнения 0–0, взятой по оси симметрии трубы на выходе жидкости из трубопровода, для сечений 1–1 (уровень жидкости в резервуаре) и 2–2 (выход жидкости из трубопровода)



Т. к про сечения 1–1 и 2–2 ничего не известно – открытая или закрытая емкость, выход под уровень или в атмосферу, неизвестны геодезические отметки, то уравнение Бернулли перепишем в следующем виде



Скорость движения жидкости в резервуаре ϑ₁ при достаточно больших его размерах по сравнению с выходным отверстием трубы можно считать близкой к нулю (ϑ₁ ≈ 0), а значит,

Принимаем α₂ = 1, так как при турбулентном режиме α₂ = 1,05÷1,10.

А левую часть уравнения можно представить в виде



С учетом выше изложенного уравнение Бернулли принимает следующий вид:



или после сокращения и преобразования получаем



Из полученного выражения определим скорость



Расход определяем из выражения



А внутренний диаметр трубы, из зависимости



Подставив цифровые значения окончательно получаем



Ответ: Q = 1,316 м³ /с.
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.

Дано:

N = 50 м³;

L = 15 м;

D_н = 159 мм = 0,159 м;

δ = 4 мм = 0,004 м;

Н = 1,9 м;

t = 25 °С;

v₂₀ = 34∙10^-4 м²/с;

v₅₀ = 2,1∙10^-4 м²/с = 210∙10^-6 м²/с

Найти:

t_слива= ?


Решение:

В нашем случае, т. к. ничего не известно про емкость предполагаем, что она открыта, т.е. давление на поверхности р_ат, высотой жидкости в емкости пренебрегаем.

Т. е. при этих допущениях мы получаем максимальное время слива.

Плоскость сравнения 0–0 проведем через место вытекания жидкости в атмосферу.

Напишем уравнение Бернулли для сечений 1–1 сливное отверстие резервуара и 2–2 выход жидкости в атмосферу из трубопровода.



Соотнесем полученное уравнение с нашими данными:



т. к. считаем, резервуар достаточно большим по объему (60 м³) и соответственно ϑ₁ ≈ 0;

z₁ = H , z₂ = 0, принимаем α₂ = 2, предполагая ламинарный режим движения жидкости (из-за относительно высокой вязкости).

С учетом вышеизложенного уравнение Бернулли принимает следующий вид:



или после сокращения получаем



Определяем неизвестные показатели выражения:

– скорость жидкости ϑ₂ на выходе из трубы в первом приближении согласно рекомендаций приложения 4.3, принимаем равной 0,357 м/с.

Тогда расход определим из выражения



Причем внутренний диаметр трубы определим из выражения



Тогда



– величину потерь напора h_wв трубопроводе определяем как суммарные потери, состоящие из потерь напора по длине h_{w ℓ}и местных потерь напора h_wм



где ζ_УСП– коэффициент местного сопротивления универсального сливного прибора;

ζ_перех– коэффициент местного сопротивления при плавном переходе;

ζ_задв – коэффициент местного сопротивления задвижки;

ζ_угол– коэффициент местного сопротивления угольника с углом поворота 90⁰.

Для определения коэффициента λ предварительно определим число Рейнольдса из выражения



при этом коэффициент кинематической вязкости определим используя выражения 1.1 и 1.2 методических указаний.

Основная расчетная зависимость:



где v_t – вязкость при температуре t, м²/с; v^* – вязкость при известной температуре t^*, м²/с; t – температура нефтепродукта, °С; u – показатель крутизны вискограммы, 1/°С.

Причем



где v_t1– вязкость при температуре t₁; м²/с; v_t2 – вязкость при температуре t₂, м²/с.

Подставив Цифровые значения получаем:







Из полученного числа Рейнольдса следует, что режим движения ламинарный. Поэтому λ определяем из выражения



А коэффициенты местного сопротивления определяем из таблицы приложения 4.7, они будут равны: ζ_УСП= 5,0; ζ_перех= 0,30; ζ_задв= 0,19; ζ_угол= 1,60.



Определим скорость из полученного нами ранее уравнения Бернулли





Т.к. скорости совпадают определяем время слива из выражения для определения расхода жидкости Q



Ответ: t = 7824,89 с = 130,41 мин = 2,17 ч.


Задача № 11

Определить потери автобензина за одно «малое дыхание» в июле из резервуара типа РВС номинальной емкости V, расположенного в местности с географической широтой . Высота взлива нефтепродукта в резервуаре H_взл . Максимальная температура воздуха – t_{в max}, минимальная температура воздуха – t_{в min} ,продолжительность дня - . Нагрузка дыхательных клапанов – Р_к.д. и Р_к.в. Барометрическое давление – Р_а. Температура начала кипения бензина – t_н.к. Плотность бензина - _20. Определить на какое давление должен быть установлен дыхательный клапан, чтобы при условиях данной задачи потери от «малых дыханий» были равны нулю.

Дано:

V, м3	1000
Нвзл, м	3
	540
tв max, 0С	35
tв min 0С	17
дн, час	16,3
Рк.д., Па	2000
Рк.в., Па	250
Ра, мм рт.ст	740
tн.е., 0С	50
20, кг/м3	720

Найти:

G _м.б.-?

Решение:

Резервуар –1000 м³

степень заполнения резервуара –0,4

среднее атмосферное давление: Р_а =100000 Па

давление насыщенных паров по Рейду: Р^р_у =56000 Па

Принимая Р₁ ≈ Р₂ ≈ Р_а:


Находим упругость паров Р_у соответственно температуре верхних слоев бензина ( при t_в.с.п.^min и t_в.с.п.^max):

Р_у1 =0,33 атм

Р_у2 = 0,55 атм

С₁ = Ру1/Ра=0,33/1=0,33

С2 = Ру2/Ра=0,55/1=0,55
Определяем среднюю объемную конденсацию паров бензина:
С=(С1+С2)/2=(0,33+0,55)/2=0,44
Определяем среднюю объемную конденсацию паров бензина:
М_б = 60 + 0,3t_н.к. + 0,001t²_н.к.= 60+0,3·50+0,001·50²=77,5 кг/моль
Объем газового пространства:

V=400 м³

абсолютные температуры газового пространства:

Т₁ =T+Trmin=273+17=290К

Т₂=T+trmax= 273+35=308 К

Подставляя значения в формулу, определим потери бензина за одно малое "дыхание":

Ответ: потери автобензина за одно "малое дыхание" 248,82 кг

Задача № 12
Определить потери автобензина за одно «большое дыхание» из резервуара типа РВС номинальной емкости V = 3000 м³. Первоначальный уровень нефтепродукта в резервуаре равен Н_{взл 1} = 1 м. Закачка бензина в резервуар осуществляется с производительностью Q = 400 м³/ч. Резервуар заполняется с учетом коэффициента заполнения равным к_зап= 0,95. Закачка производится в дневное время. Время простоя резервуара перед закачкой равно τ = 30 час. Барометрическое давление равно р_а = 770 мм рт. ст., резервуар оборудован одним механическим дыхательным клапаном с диаметром штуцера d = 300 мм. Средняя температура закачиваемого нефтепродукта равна t_н = 27 °С. Температура начала кипения бензина t_{н. к.} = 43 °С.

Дано:

V = 3000 м³;

Н_{взл 1} = 1 м;

Q = 400 м³/ч;

к_зап= 0,95;

τ = 30 час;

р_а = 770 мм рт. ст.;

d = 300 мм = 0,30 м;

t_н = 27 °С;

t_{н. к.} = 43 °С;

Найти:

G_{б. д.} = ?

Решение:

Потери нефти и нефтепродуктов от «больших дыханий» - это потери от испарения при вытеснении паровоздушной смеси из газового пространства резервуаров и транспортных емкостей в атмосферу вследствие заполнения резервуара нефтепродуктом.

Масса паров нефтепродукта, вытесняемая из резервуара за одно «большое» дыхание определяется по формуле:



где V_б– объем закаченного в резервуар нефтепродукта, м³; V₁– объем газового пространства резервуара перед закачкой нефтепродукта, м³; р₂– абсолютное давление в газовом пространстве в конечный момент времени закачки, Па; р₁– абсолютное давление в газовом пространстве в начальный момент времени закачки, Па; р_s– давление насыщенных паров нефтепродукта при температуре поверхности резервуара (при +30 °С – р_s= 50,88 кПа = 50880 Па); М_б– молекулярный вес бензиновых паров, кг/моль; Т – средняя температура в газовом пространстве резервуара, К ; R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31.

Объем закаченного в резервуар нефтепродукта определим из выражения



где V – номинальной объем емкости, V = 3000 м³; к_зап –коэффициент заполнения емкости к_зап= 0,95; V_{взл 1} – первоначальный объем нефтепродукта в резервуаре, м³.

Причем первоначальный объем нефтепродукта в резервуаре



где Н_{взл 1} – первоначальный уровень нефтепродукта в резервуаре Н_{взл 1} = 1,5 м; ω – площадь дна резервуара м²; D – диаметр резервуара, D = 22,8 м³.





Объем газового пространства V₁резервуара перед закачкой нефтепродукта



Абсолютные давления в газовом пространстве в конечный и начальный моменты времени закачки определяются по формулам:



где р_а – атмосферное (барометрическое) давление, принимается равным

0,1 Мпа; р_к.в, р_к.д – вакуум и избыточное давление в резервуаре, при которых срабатывает дыхательный клапан, МПа (р_к.в = 125 Па, р_к.д = 2900 Па).



Молекулярный вес бензиновых паров определяется по формуле:



где t_н.к– температура начала кипения нефтепродукта, °С (t_н.к = 43 °С).



Средняя температура в газовом пространстве резервуара определяется по формуле:



где Т_В– температура воздуха в данный момент времени, К; ΔТ_В– среднее изменение температуры воздуха, К; ΔТ_Г– среднее изменение температуры газового пространства, К.

После подстановки цифровых значений окончательно получаем



Ответ: G_{б. д.} = 3,9·10⁷ Н.