ЭХЗ. Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая

• Название: Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая
• Дата: 12.01.2023
• Размер: 6.21 Mb.
• Имя файла: ЭХЗ.pdf
• Тип: Документы; #883748
• страница: 20 из 20

Библиографический список:
1. Берне Ф., Кордонье Ж. Водоочистка. Очистка сточных вод нефтепереработки. Подготовка водных систем охлаждения. – М.: Химия, 1997.
– 288 с.
2. Степанов С.В., Стрелков А.К., Сташок Ю.Е., Ноев Н.В. Очистка сточных вод с использованием мембранной и биомембранной технологии //
Вода Magazine.2010 №12.
УДК 622
ГИДРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА
ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРОМЫСЛОВОЙ ТРУБЫ
А.В. Рапопорт, В.В. Тян
Самарский государственный технический университет
г. Самара, Россия,
В представленной работе рассмотрена актуальная проблема механической очистки промысловых труб от различных «наростов» на внутренней стенке. При традиционном механическом способе путем применения очистных поршней счищаемые отложения создают по мере движения поршня пробку, препятствующую дальнейшему движения поршня.
Предлагается конструкция и принцип механической очистки внутренней полости, позволяющие избежать скопления отложений.
На рис. 1 представлен эскиз рассматриваемого устройства.
Из рис.1 видно, что жидкость, движущаяся через проходную трубу, выносит срезанные отложения потоком транспортируемой жидкости.

668
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
Р и с . 1 . Эскиз очистного устройства с проходной трубой:
1 – промысловая труба с диаметром D;
2 – проходная труба с диаметром d;
3 – поршень кольцевой
Средняя скорость течения в проходной трубе вычисляется следующим образом (при условии несжимаемости жидкости):
,
п
1 2
1 2
V
V
S
S
V



(1)
V
1
– скорость перекачиваемой жидкости (средняя) в промысловой трубе площадью S
1
;
V
2
– скорость перекачиваемой жидкости (средняя) в проходной трубе площадью S
2
;
V
п
– скорость движения поршня относительно промысловой трубы.
Сила, действующая на поршень без учета проходной трубы, равна:
F
1
= PS,
(2) где P = P
1
–P
2
– перепад давления на очистном поршне;
S = S
1
– S
2
– площадь кольцевой части поршня.
Сила вязкого трения, действующая на проходную трубу, в случае ламинарного течения вычисляется по формуле:
F
вяз
= gradV
2
(x)S
2
,
(3) где  - динамическая вязкость жидкости;
х – независимая переменная, направленная по радиусу проходной трубы, х
min
= 0,
,
2
max
d
x

Выражение (3) вычисляется при
,
2
max
d
x

C учетом (2) и (3) результирующая сила, действующая на поршень, равна сумме

669
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
F

= F
1
+ F
вяз
,
(4)
Распределение скорости V
2
(x) движения жидкости в проходной трубе находится на основании дифференциального уравнения:
2 1
r
L
P
dr
dV





(5)
Решение дифференциального уравнения дает следующее распределение скорости ламинарного течения по радиусу трубы:
,
1
)
(
2 0
2
max








r
r
V
r
V
(6)
где
,
μ
4 2
0
max
L
r
P
V



(7)
2r
0
= d;
Р - падение давления на длине проходной трубы.
Расчет Стоксовского вязкого трения в проходной трубе очистного устройства произведем в нижеследующем порядке.
Из (6) следует
)
(
)
(
grad
0
max
r
r
V
dr
r
dV
r
V



(8)
С учетом (7) получим
2 2
0
max
0
вяз
Р
S
r
V
d
L
F







(9)
Следовательно, сила трения, действующая на проходную трубу, обусловленная вязким трением, равна произведению перепада давления на проходной трубе и ее сечения.
Тогда сила, действующая на поршень (очистное устройство), обусловленная перепадом давления на очистном устройстве и вязким трением перекачиваемой жидкости о внутреннюю стенку проходной трубы, вычисляется по формуле, получаемой подстановкой (9) и (2) в (4).
F

= PS + S
2
Р.
(10)
С учетом S
1
= S + S
2
получим
F

= PS
1
(11)
Примем следующие исходные данные: внутренний диаметр промысловой трубы D = 0,4 м; средняя скорость перекачки жидкости по промысловой трубе V =
1 м/с; кинематическая вязкость жидкости
 = 10
-5 ст;

670
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ число Рейнольдса с учетом (1) находится по выражению
)
Re(
2

d
V
D
d


Рассмотрим зависимость числа Рейнольдса в различных интервалах изменения диаметра проходной трубы (рис. 2).
Р и с . 2 . Анализ чисел Рейнольдса в различных интервалах
диаметра проходной трубы
Анализ полученных результатов, представленных на рис. 2, показывает, что режим течения находится на границе переходной зоны и зоны

d
1
= (0,01-0,05) м

d
2
= (0,05-0,1) м

d
3
= (0,1-0,2) м

d
4
= (0,2-0,3) м

d
5
= (0,3-0,35) м

671
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ гидравлически гладких труб. Таким образом, режим течения жидкости не является ламинарным.
Сила, действующая на поршень с наличием проходной трубы, рассчитывается в этом случае в следующем порядке:
1) определение числа Рейнольдса: Re = 510 4
;
2) определение коэффициента гидравлического сопротивления :
 = (0,16 Re – 13)10
-4
,  = 0,799;
3) определение гидравлического уклона для различных диаметров проходной трубы в интервале d = 0,5...0,3:
;
10 2
)
(
5 2
4



d
V
D
d
i

4) определение потерь напора на длине L = 1 м:
р(d)= i(d)L;
5) определение силы, действующей на поршень:
F

(d) = πD
2
0,25p(d).
В результате расчетов получены следующие значения сил, действующих на поршень:
F
1
= 1,25510 3
для d = 0,04;
F
2
= 411,106, для d = 0,05;
F
3
= 165,214 для d = 0,06.
Таким образом, при изменении диаметра проходной трубы от 4 см до 6 см, сила, действующая на поршень, изменится от F
1
= 1,25510 3
н до F
3
=
165,214 н.
При дальнейшем увеличении диаметра проходной трубы наблюдается резкое уменьшение силы F

Приведенные выражения позволяют определить диаметр проходной трубы, при котором будет гарантировано движение очистного поршня, а следовательно, и очистку внутренней полости трубы.
Библиографический список:
1. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта углеводородов //- М.:ГУП «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. Губкина, 2002.
2. Тугунов П.И., Новоселов В.Ф., Коршак А.А., Шаммазов А.М.
Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов: Учеб. пособие для вузов, под ред. А.А. Коршака, 3-е изд., испр.
– Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008.

672
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
3. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для вузов, под ред. А.А. Коршака. СПб.: Недра,
2008.