Расчет наливной коммуникации для самотечного налива маршрута

Для проведения расчета наливной коммуникации должны быть известны:

- состав маршрута; количество цистерн N;

- размер цистерн: (D₂=2,8м, L₂=10,0м);

- разность уровней Н;

- время налива τ;

- температура нефтепродукта, при которой проводится технологическая операция слива t;

- вязкость нефтепродукта при заданной температуре ν _t (прил. 7, 8);

- технологическая схема коммуникаций (рис.6.1).

Расчет ведется в следующей последовательности [4]. Полагаем, что режим течения в трубопроводе турбулентный. При турбулентном режиме и самотечном наливе в железнодорожные цистерны под уровень для определения коэффициента расхода μ используют следующую зависимость

Коэффициент “а” определяется из выражения

где F₁ – площадь зеркала резервуара;

     f – площадь поперечного сечения стояка налива цистерны.

      , где d₃ выбираем от 70 до 100 мм из сортамента труб(прил. 10).

Высота взлива находится из выражения

Н_взл=(а-1)· D₂.                                                                                                        (6.3)

Для нахождения коэффициента к_с, предварительно определяют коэффициент к из формулы

где в=Н+Н_взл.

Воспользовавшись графиком зависимости к_с = f (к) (рис.6.2), находят соответствующее к значение к_с.

Подставляя известные и найденные значения величин, входящих в формулу (6.1) и разрешая относительно μ, находят ее численное значение.

Далее находят уравнение связи коэффициента расхода μ с размерами подводящей трубы 1, коллектора 2 и наливной трубы 3. Для этого составляют уравнение Бернулли для двух сечений: I-I и II-II

где  ω – скорость истечения;

l и d – длина и диаметр коммуникаций;

λ – гидравлическое сопротивление;

ρ – плотность продукта;

p – давление.

что р h = p к и ωк=ω3, получим

Коэффициент к для трубы с переменным расходом (коллектор) при турбулентном режиме равен 1/3. Пренебрегая величиной
вследствие ее малости и учитывая,

Из условия неразрывности струи можно записать

где N – число наливаемых цистерн.

Подставляя ω₁ и ω₂ в уравнение Бернулли для сечений I-I и II-II, получим после преобразований и разрешения относительно ω₃

где μ с учетом местных сопротивлений ξ (прил. 9)

       Принимаем d₁= d₂= d и λ₁=λ₂=λ_ср (λ_ср ≈0,025). Подставляем известные значения величин в уравнение (6.7) и разрешаем его относительно d. После вычисления уточняем по таблице сортамента крупных труб (ГОСТ 20295).

Истечение нефтепродуктов при турбулентном режиме происходит, как правило, в области действия закона Блазиуса, и величина гидравлического сопротивления лежит в пределах λ=0,017 ¸0,042.

Средний расход через наливную трубу с учетом времени налива цистерны определяется как

и средняя скорость истечения через наливную трубу

Определив Q₃ и ω₃, находим число Рейнольдса, определяя по номограмме(Табл.7,8) вязкость при заданной температуре, при средних значениях λ_ср=0,025 по формуле

Re₃=ω₃· d₃/ ν                                            (6.10)

 

Полученное значение Re₃ должно соответствовать области турбулентного режима течения (Re₃>2300).

Далее, проверяется принятое значение коэффициента гидравлического сопротивления

Полученное значение λ₃ должно быть близким к ранее принятому среднему значению.

Полученное значение d корректируется в соответствии с нормальным рядом диаметров труб (прил. 10). Затем проверяется принятое значение λ₁ и λ₂, для чего находим

и определяем λ₁ (λ₂)

Полученное значение λ₁ должно укладываться в область действия закона Блазиуса, т.е. быть в пределах λ= 0,017 ¸0,042.

Приложение 2

Сортамент листового проката

 

Для сосудов, работающих под давлением, рекомендуется углеродистая и низколегированная стали в виде толстолистового широкополосного проката.

Размер листа регламентируется ГОСТ 19903-74:

- толщина (выборка): …3,0; 4,0; 4,5; 5-22 (через 1мм); 25; 26-42 (через 2мм);

- ширина (выборка): …600; 700; 750-1000 (через 50мм); 1100; 1250; 1400; 1500-3000 (через 100мм);

- длина: 1200-12000 (устанавливается заказчиком).

Марки стали и их механические свойства:

углеродистая сталь типа Ст 3_кп – Ст З_сп по ГОСТ 5520-69:

- для толщин ≤ 20мм G_в = 340-500 н/мм²; G_т = 240-250 н/мм²;

- для толщин ≥ 20-40мм G_в = 340-500 н/мм²; G_т = 220-240 н/мм²;

низколегированные стали типа 09Г2 по ГОСТ 19282-73:

- - для толщин 4-32мм G_в = 450 н/мм²; G_т = 300-310 н/мм²;

низколегированные стали типа 16Г2АФ по ГОСТ 19282-73

- - для толщин 4-50мм G_в = 580-600 н/мм²; G_т = 420-500 н/мм².

Приложение 3