2.3 Розрахунок трубопроводу на міцність.

Приймаємо що труби Волжського трубопрокатного заводу, виготовлені згідно ЧМТУ-3-272-71 із сталі марки 17Г1С, з номінальними товщина ми стінок: 7,5; 8,5; 9; 10; 10,5; 12 (мм.). Тимчасовий опір розриву матеріалу труби 52 (кгс/мм²).Стан поставки труб: Спірально шовні з рулонної гарячекатаної низьколегованої сталі.

Товщину стінки трубопроводу (нормальну) визначаємо з формули

, (2.25)

де n- Коефіцієнт перевантаження робочого тиску в трубопроводі, який вибираємо згідно таблиці 2.7-[1 ст.16]. n=1,15;

Р-робочий (нормативний) тиск в трубопроводі, кгс/мм²;

D₂-зовнішній діаметр труби, мм;

R₁- розрахунковий опір.

Розрахунковий опір R₁ слід визначати за формулою

, (2.26)

де - нормативний опір розтягненню (стиску) металу труби і зварних з’єднань, кгс/мм²;

m- Коефіцієнт умов роботи трубопроводу, який вибираємо за таблицею 2.8-[1 ст.16]. m=0,9;

К₁-коефіцієнт надійності по матеріалу, приймаємо по таблиці 2.9-[1 ст.17]. К₁=1,47;

К_н - коефіцієнт надійності, приймаю по таблиці 2.10-[1 ст.17]. К_н=1.

Нормативний опір розтягу (стиску) металу труб і зварних з’єднань слід приймати рівним нормальному значенню тимчасового опору G_т за ГОСТами і технічними умовами труби. Для сталі 17Г1С =52 кгс/мм².

,

.

Товщину стінок труб магістральних трубопроводів слід приймати не меншу 1/140 величини зовнішнього діаметра труб і не менше 4 мм. При цьому прийняте значення повинне бути округлене в більшу сторону до ближчого значення визначеного сортаментом труб що відпускаються.

Приймаю попереднє значення товщини стінки δ=7,5

Перевіряємо трубу на складний напружений стан:

, (2.27)

де α-коефіцієнт лінійного розширення металу труби, град^-1;

Е-модуль пружності металу, кгс/мм²;

Δt- розрахунковий температурний перепад, С⁰.

Так як Δt нам не задано то приймаємо для підземного трубопроводу Δt=40 С⁰.

; α=0,000012 град^-1.

Внутрішній діаметр труби визначу за формулою

, (2.28)

,

.

При наявності певних осьових стискаючих напружень товщину стінки слід визначати за формулою:

, (2.29)

ψ₁-коефіцієнт враховуючий двохвісний напружений стан трубопроводу; при розтягуючи осьових поздовжніх напруженнях (G_прN≥0) приймаємо рівним 1

при стискаючих поздовжніх напруженнях (G_прN<0) визначається за формулою

, (2.30)

де /G_прN/- абсолютне значення поздовжніх осьових напруженнях, кгс/мм².

Так як G_прN<0 то розраховуємо ψ₁ і уточнюємо δ

,

.

Остаточно приймаю значення товщини стінки труби δ=7,5 мм.

2.4 Визначення кількості насосних станцій.

Розрахунковий діаметр D_p нафтопроводу визначається за формулою

(2.31)

де D – номінальний внутрішній діаметр труб, який приймається по найменшій товщині стінки, мм;

k_до – коефіцієнт, який враховує запарафінування перерізу між моментами пропускання очисних пристроїв при умовах оптимальної періодичності очишчення , а також телескопічності розкладки труб, приймаємо рівним 0,98 – таблиця 7.1 [ 1 ст. 41].

При перекачуванні різних сортів нафт в розрахунках приймається максимальне значення в’язкості нафти що перекачується.

У розрахунках гідравлічних втрат коефіцієнт гідравлічного опору λ повинен визначатися в залежності від числа Рейднольса (Re):

при числах Re менше 2000 за формулою

, (2.32)

при числі Re від 2000 до 2800 за формулою

(2.33)

при числі Re від 2800 до Re₁ за формулою

(2.34)

при числі Re від Re₁ до Re₂ за формулою

. (2.35)

Граничні значення Re₁, Re₂ і значення В приведені в таблиці 7.2 [ 1 ст. 42]

Швидкість руху нафти в трубопроводі

(2.36)

де Q- об’ємна витрата нафти в трубопроводі.

Число Рейнольдса визначається за формулою

(2.37)

де – коефіцієнт кінематичної в’язкості.

Оскільки в нас число Рейнольдса знаходиться в межах від 2800 до Re₁, то коефіцієнт гідравлічного опору λ знаходимо за формулою (2.34).

.

Гідравлічні втрати визначаємо за формулою Дарсі-Вейсбаха

(2.38)

де L – довжина трубопроводу;

g – прискорення вільного падіння.

Отже число насосних станцій визначимо за формулою

(2.39)

де - втрати напору в місцевих опорах;

- різниця геодезичних відміток;

- втрати напору у кінцевому пункті, у даному випадку можемо прийняти рівним нулю, так як у знаменнику ми беремо ;

- напір проміжної насосної станції.

У даному випадку число насосних станцій заокруглюємо до n=9.