Практическая работа. Трубопроводный транспорт нефти и газа.. Задача Определить теплоту сгорания и плотность газообразного топлива, имеющего следующий состав (% по объему)

• Название: Задача Определить теплоту сгорания и плотность газообразного топлива, имеющего следующий состав (% по объему)
• Дата: 23.01.2023
• Размер: 207.74 Kb.
• Имя файла: Практическая работа. Трубопроводный транспорт нефти и газа..docx
• Тип: Задача; #900882
• страница: 2 из 3

Задача 5.

Выполнить расчёт навесного рыхлителя бульдозера и эксплуатационную производительность. Для выполнения работ будем использовать базовый трактор Т-100М. Участок производства земляных работ 200х15х1м. Вид грунта – плотный суглинок.

Решение

Сила тяги по сцеплению при движении по плотному грунту

,

где G_сц – тяговый вес трактора, G_сц=G·g; φ – удельное сопротивление сцеплению, φ=0,8

кН

Сопротивление рыхления грунта

,

где h_р – глубина рыхления, h_р=0,4м; В – ширина полосы рыхления, В=(2…4)h_р=3·0,4=1,2 м

тогда

кН

Тяговое усилие трактора Т-100М при скорости движения v=2,36 км/ч=0,66 м/с

кН

где N_дв –мощность двигателя трактора; η_м – кпд трактора; v–скорость трактора.

Условие движения без буксования тягача

;

;

Условие выполняется.

Производство земляных работ будет осуществляться по продольно-кольцевой схеме рыхления грунта

Эксплуатационная производительность рыхлителя

,

где v – скорость движения рыхлителя, v=2,36 км/ч; h_р – глубина рыхления, h_р=0,4 м; В – ширина полосы рыхления, В=1,2 м; z – число зубьев, z=3; k₁ – коэффициент, учитывающий снижение рабочей скорости, k₁=0,7÷0,8; k₂ – коэффициент, учитывающий уменьшение толщины разрыхляемого слоя, k₂=0,6÷0,8; k₃–число проходов по одному резу, k₃=1; k₄–число слоёв рыхления в поперечных направлениях для подготовки грунта к транспортированию, k₄=3.

тогда

м³/ч.

Задача 6.

Выполнить расчет вибропогружателя для погружения железобетонных

свай весом 4 т. Вес вибрирующих частей G = 4,5 т, а = 0,5 см, v=0,5 м/с.

Решение

Определяем угловую частоту как

сек^-1

Число оборотов дебалансов об/мин

Величина амплитуды возмущающей силы

кг

Мощность вибропогружателя

кВт

Учитывая потери в механизме, которые составляют около 40 % отмощности, расходуемой на колебания, получим мощностьэлектродвигателя N = 43⋅1,4 ≈60,2 кВт
Задача 7.
Необходимо рассчитать параметры вибромолота для забивки железобетонных свай сечением 30×30см на глубину 7м. Масса сваи 200кг·с2/м. Свая должна погружаться в песчаный грунт в течение 8 мин. Таким образом, р = 1,2м, s = 0,09 м². На основании опыта проектирования вибромолота f_уд = 8 уд/с; k₀ = 20000 кг^1/2·м^-5/2; k₁ = 100 кг^1//2·м^-5/2; α₁=α₂=0,02с;β₁ = β₂ = 0,3; γ₁ = γ₂ = 0,5; a₀₁ = 500000 кг/м²; а₂ ′ = 0,004 м^-2; a₂ ′′ = 250 кг/м³.

Решение

Величину Qп предварительно принимаем равной двойному весу сваи, т.е.

кг,

Тогда коэффициент кг/м²

Находим коэффициент при v_с=1,4м/с, тогда

кг/м²

кг/м²

Собственная частота

рад/с

При времени нагружения 8 мин. принимаем λ=0,7. Тогда скорость сваи после удара

Отношение

Из опыта проектирования следует, что при R=0,6 отношение

Тогда кг·с²/м

Предельная глубина погружения

м

тогда расчётная

м

Время погружения сваи

что несколько меньше заданного t_п=8 мин.

Расчёт элементов конструкции стальных резервуаров
Для расчётов принимаем общие исходные данные: избыточное давление в газовом пространстве p_изб=0,001961 МПа; плотность нефтепродукта ρ=900кг/м³; коэффициент перегрузки от гидростатического давления k_п1=1,1; от избыточного давления k_п2=1,2; коэффициент условия работы k_р=0,8; коэффициент надежности k_м по табл. 24; ускорение свободного падения g=9,806 м/с².
Задача 8.

Определить толщину стенки первого пояса стального цилиндрического резервуара объёмом 50000м³. Для расчёта: диаметр резервуара – 60,7м; расстояние от верха стенки резервуара до низа первого пояса x₁=17,90м; для первого пояса принята листовая сталь марки 16Г2АФ с расчётным сопротивлением по пределу текучести R_y=400МПа.

Решение

Расчёт толщины стенки первого пояса ведём по формуле (15)

,

где ρ – плотность нефтепродукта; g – ускорение свободного падения; х – высота уровня нефтепродукта над рассматриваемым сечением стенки.

В нашем случае расстояние от верха стенки резервуара до низа первого пояса х₁, для второго пояса х₂=х₁-h, для третьего пояса х₃=х₂-h и т.д., где h – ширина (высота) листа. Принимаем согласно ГОСТ h=1,80м; k_п1 – коэффициент перегрузки от гидростатического давления; k_п2 – коэффициент перегрузки от избыточного давления; p_изб – избыточное давление; r–радиус резервуара; k_р – коэффициент условий работы; R_y – расчётное сопротивление по пределу текучести табл. 26

м = 16,7мм.

По условиям прочности первый пояс резервуара объёмом 50000м³ с учётом избыточного давления, можно изготавливать из стали марки 16Г2АФ с толщиной листов δ₁=17 – 19мм. Для второго пояса х₂=17,90-1,80=16,10м; для третьего пояса х₃=17,90-3,60=16,10-1,80=14,30м и т.д.

Задание

Выполнить расчёт толщины стенки стального листа второго, третьего и последующих поясов резервуара. Результаты расчётов свести в таблицу.










Задача 9.
Рассчитать толщины стенки и кровли вертикального резервуара с цилиндрической кровлей объёмом 1000м³. Для расчёта: диаметр резервуара – 10,43м; диаметр цилиндрической кровли – 10,43м; высота резервуара L – 11,92м; сталь марки ВСт3сп; R_y=230МПа; p_изб=0,39МПа.

Решение

Определяем толщину стенки первого пояса, как в предыдущей задаче 1, где х₁=L

м ≈ 5мм.

Для определения толщины кровли δ_кр используем формулу (16) [1], где при расчёте толщины кровли учитывают только избыточное давление, принимая х=0, тогда



м = 1,3мм

По условиям сварки и дополнительной жёсткости конструкции толщину стали цилиндрической кровли принимаем равной δ_кр=4мм.

Задание

Выполнить расчёт толщины стенки второго, третьего и последующих поясов резервуара и толщины кровли, исходя из применения в качестве материалалистовую сталь марки 16Г2АФ с расчётным сопротивлением по пределу текучести R_y=400МПа. Результаты расчётов свести в таблицу.









Толщина резервуара

м = 0,7 мм

Задача 10.

Рассчитать оболочку каплевидного резервуара с опорным кольцом. Определить меридиональные и кольцевые усилия и соответствующие напряжения. Для расчёта: диаметр резервуара по экватору D_э=18,46м; полная высота оболочки h_п=10,39м; высота оболочки от уровня опорной плиты h_оп=9,94м; большая полуось эллипса, а=9,23м; малая полуось эллипса d=5,94м; избыточное давление p_изб=39226Па; толщина оболочки выше экватора δ₁=5мм; толщина оболочки ниже экватора δ₂=6мм.

Решение

Расчёт ведётся по безмоментной теории.

Меридиональные и кольцевые радиусы для характерных точек на вершине оболочки

мм.

Кольцевой радиус кривизны на эллипсоидальной части r_2э=а=9,23м; меридиональный радиус r_1э= м. Соответствующие значения r₁и r₂для остальных точек находим по графику. На вершине оболочки p=p_изб=39226Па.

Находим меридиональные и кольцевые усилия в зависимости от основной расчётной нагрузки в любой точке оболочки, за исключением зоны опорного кольца:

Н/м

следовательно, в любой точке оболочки напряжения в зависимости от расчётной нагрузки будут равны. Исключение составляет только зона опирания:

выше экватора

Н/м;

ниже экватора

Н/м.

В зависимости от равномерного избыточного давления в вершине оболочки

N₁=N₂=N=281000Н/м,

а в других точках оболочки усилия рассчитываем по формулам (44) и (45)

На экваторе для эллипсоидальной части

Н/м;

Н/м

На экваторе меридиональные усилия

Н/м,

а кольцевые

Н/м.

Усилия в других точках находятся аналогично.

Для проверки расчётов складываем усилия в зависимости от избыточного и гидростатического давления, в обоих случаях суммы должны быть одинаковыми:

Н/м;

Н/м.

Задание

Выполнить расчёт для расчёта использовать следующие исходные данные: диаметр резервуара по экватору D_э=20,46м; полная высота оболочки h_п=12,39м; высота оболочки от уровня опорной плиты h_оп=11,94м; большая полуось эллипса, а=11,23м; малая полуось эллипса d=7,94м; избыточное давление p_изб=39226Па; толщина оболочки выше экватора δ₁=7мм; толщина оболочки ниже экватора δ₂=8мм.

Расчёт ведётся по безмоментной теории.

Меридиональные и кольцевые радиусы для характерных точек на вершине оболочки

мм.

Кольцевой радиус кривизны на эллипсоидальной части r_2э=а=11,23м; меридиональный радиус r_1э= м. Соответствующие значения r₁и r₂для остальных точек находим по графику. На вершине оболочки p=p_изб=39226Па.

Находим меридиональные и кольцевые усилия в зависимости от основной расчётной нагрузки в любой точке оболочки, за исключением зоны опорного кольца:

Н/м

следовательно, в любой точке оболочки напряжения в зависимости от расчётной нагрузки будут равны. Исключение составляет только зона опирания:

выше экватора

Н/м;

ниже экватора

Н/м.

В зависимости от равномерного избыточного давления в вершине оболочки

N₁=N₂=N=311650Н/м,

На экваторе для эллипсоидальной части

Н/м;

Н/м

На экваторе меридиональные усилия

Н/м,

а кольцевые

Н/м.

Усилия в других точках находятся аналогично.

Для проверки расчётов складываем усилия в зависимости от избыточного и гидростатического давления, в обоих случаях суммы должны быть одинаковыми:

Н/м;

Н/м.

Задача 11.

Рассчитать пылеуловитель при следующих заданных условиях: суточная производительность газопровода Q=15 млн.м³/сут.; давление газа на входе КС р_раб=5,5 МПа; температура газа на входе КС Т_раб=284 ºК; плотность газа ρ=0,677 кг/м³; давление при стандартных условиях р_ст=0,1033 МПа; температура при стандартных условиях Т_ст=293 ºК; коэффициент сжимаемости z=0,89.

Решение

Секундный расход газа при заданных условиях q_c

м³/с

В зависимости от давления газа в пылеуловителе принимаем по таблице 1 допустимые скорости в контактных трубках W_к, свободном сечении W₀, набегания на жалюзиW_ж.

Таблица 1

Допустимые скорости в пылеуловителе

Давление газа ррабМПа	Допустимая скорость, м/с
	в контактных трубках Wк	в свободном сечении W0	набегания на жалюзи Wж
1	3,35	1,12	0,65
2	2,35	0,79	0,45
3	1,95	0,65	0,37
4	1,68	0,56	0,34
5	1,5	0,5	0,28
6	1,38	0,46	0,26
7	1,27	0,43	0,24

Примечание: допустимые скорости расcчитаны при Т=293ºК и z=1
Общая потребная площадь группы пылеуловителей для очистки принятого количества газа F, м²



м²

Число пылеуловителей n, шт.

,

где f_п – площадь поперечного сечения одного пылеуловителя, м²

В случае получения дробного числа nокругляем в большую сторону до целого числаn

К расчёту принимаем пылеуловители диаметром d₁=1400; d₂=1600; d₃=2400мми получаем

; ; .

Округляя, получаем n₁=5; n₂=4; n₃=2.

Затраты металла на ПУ по каждому варианту G_i, т

,

где g_i – масса i-го пылеуловителя.

Принимаем, что g₁=12,2т; g₂=15,9т; g₃=30т, тогда



По затраченному металлу наиболее целесообразным будет вариант с пылеуловителями d=2400мм.

Действительная газовая нагрузка на один пылеуловитель q_n

м³/с

При отключении одного пылеуловителя нагрузка на другой =3,16 м³/с, что составит 200%, т.е. увеличение на 100% при допустимых 33%.

Следующим типом по минимальному расходу металла будет d=1600мм, тогда

м³/с

м³/с,

т.е. перегрузка составит 33%.

Необходимо проверить действительную скорость газа в контактных трубках W_k

,

где ∑f_k – суммарная площадь поперечного сечения контактных трубок, м².

м²,

где d_k – диаметр контактных трубок, d_k=89 мм.

м/с

Проверим действительную скорость газа в осадительной секции W_o

,

где f_o– площадь свободного поперечного сечения осадительной секции, м².

,

где ∑f_д – суммарная площадь, занимаемая дренажными трубками в осадительной секции, мм².

м²;

мм².

м/с.

Так как действительные скорости в контактных трубках и осудительней секции в допустимых пределах, то пылеуловитель соответствует выбранным режимам.