Гидравлический расчет трубопровода III категории

 

Ответвления от основной магистрали могут быть замкнутыми и разомкнутыми.

Для замкнутых ответвлений – лупингов (от англ. – петля) – справедливы соотношения:

· Расход, проходящий через весь разветвленный участок, равен сумме расходов в отдельных ветвях:

                                                (2.37)

· Потери напора для всего разветвления и в любой его ветви равны между собой, так как разность напоров в точках A и B одинакова для всех ветвей:

                                 (2.38)

где Q _{общ .} и h _{общ .} – соответственно расход и потери напора на всем разветвленном участке.

Увеличеник пропускной способности трубопровода.

Для увеличения пропускной способности трубопровода можно использовать или вставку большего диаметра или лупинг. Ответить на вопрос: «Что лучше?» поможет расчет гидравлического уклона: лучшим будет тот вариант, где i - минимально.

Если трубопровод имеет вставку другого диаметра d_B, то гидравлический уклон в этой вставке определяется через гидравлический уклон и диаметр основной трубы:

                                                               (2.39)

при этом Q_B = Q.

Если на трубопроводе есть замкнутый параллельный участок (лупинг), диаметром d_л, то его гидравлический уклон также определяется через гидравлический уклон и диаметр основного трубопровода:

                                                 (2.40)

В этих формулах предполагается, что характер течения в основной трубе, во вставке и лупинге одинаков, то есть m – одинаково.

Если d_Л = d, тогда при ламинарном течении (m = 1):

                                                                           (2.41)

при турбулентном, если m = 0,25:

                                                                      (2.42)

если m = 0:

                                                                       .(2.43)

Чтобы проверить режим в лупинге, нужно знать расход жидкости через него. Как рассчитать его, зная расход в основной магистрали и диаметры трубопроводов?

Суммарный расход на сдвоенном участке:

,                                                                   (2.44)

где Q_Л - расход в лупинге;

Q_M - расход в основной магистрали на сдвоенном участке;

Q - расход в одиночном трубопроводе.

Исходя из равенства потерь напора (или давления) на сдвоенном участке (100): ΔP_Л = Δ P_M и воспользовавшись формулой Лейбензона для расчета потери давления (3.37), можно записать для основного и параллельного трубопроводов:

Сделаем преобразования:

Общий расход:

Отсюда:

                                                       (2.45)

                                                        (2.46)

Типовая задача по теме.2 2

Типовая задача

В начало сборного коллектора длиной 10 км, диаметром 0,2 м подают товарную нефть в количестве 180 т/ч, вязкостью 20 мПа∙с и плотностью 800 кг/м^1. Из сборного коллектора нефть отбирают в трех точках, соответственно, 20 т/ч, 50 т/ч, 100 т/ч.

Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие 4000 м, 200 м, 3000 м. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно 1,6 МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Решение:

Алгоритм решения данной задачи заключается в представлении сложного трубопровода состоящего из нескольких участков, различающихся по величине расходов. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод (см задачу 2.1.). Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам.

Вначале определяют скорость нефти до первой точки отбора

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

=  (зона Блазиуса).

Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяют для каждого участка в отдельности.

= ;

Потери давления на первом участке определяют по формуле:

=

Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

=  

;

Потери давления на втором участке

Аналогично скорость нефти на третьем участке:

=

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

=

Коэффициент гидравлического сопротивления

;

Потери давления на третьем участке