Гидравлический расчет сложного трубопровода задача 6.1
В начало сборного коллектора длиной 10 км, диаметром 0.2 м подают товарную нефть в количестве 180 т/ч, динамической вязкостью 20 мПа*с и плотностью 800 кг/м3. Из сборного коллектора нефть отбирают в трех точках, соответственно, 20 т/ч, 50 т/ч и 100 т/ч.
Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие 4 км, 200 м, 3 км. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно 1.6 МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.
Дано: L = 10 км; D = 0.2 м; G = 180 т/ч; μ = 20 мПа*с; ρ = 800 кг/м3; q1 = 20 т/ч, q2 = 50 т/ч; q3 = 100 т/ч, l1 = 4 км; l2 = 200 м; l3 = 3 км; Pн = 1.6 МПа;
Найти: ΔР =?.
Решение:
Алгоритм решения данной задачи заключается в представлении сложного трубопровода состоящим из нескольких участков, различающихся по величине расходов. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод (см. задачу 5.1). Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам.
Вначале определяют скорость нефти до первой точки отбора
v1
=
=
= 1.99
м/с.
Режим движения на данном участке турбулентный, так как
Re1
=
=
=
= 15920
> 2320 (зона Блазиуса).
Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяют для каждого участка в отдельности.
λi
=
=
=
0.028
Потери давления на первом участке определяют по формуле:
Δp
= p1
- p2
=
Δp1
=
= 0.887
МПа
Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти
v2
=
=
= 1.77
м/с
Режим движения на данном участке турбулентный, так как
Re2
=
=
= 14160>
2320
Коэффициент гидравлического сопротивления
λ2
=
=
0.0290
Потери давления на втором участке
Δp2
=
= 36342
Па = 0.036
МПа
Аналогично скорость нефти на третьем участке:
v3
=
=
= 1.21 м/с
Режим движения на данном участке турбулентный, так как
Re3
=
=
= 9680
> 2320
Коэффициент гидравлического сопротивления
λ3
=
=
= 0.0319
Потери давления на третьем участке
Δp3
=
= 280000
Па = 0.28
МПа
Скорость нефти на четвертом участке
v4
=
=
=
0.11 м/с
Режим движения на данном участке ламинарный т.к.:
Re4
=
=
= 880
< 2320
Коэффициент гидравлического сопротивления
λ4
=
=
= 0.073
Потери давления на четвертом участке
Δр4
=
= 4946
Па
Общий перепад давления получают при сложении перепадов на отдельных участках
ΔР = Σ pi = 0.887 + 0.036 + 0.280 + 0.005 = 1.208 МПа
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Задача 6.1
В начало сборного коллектора длиной L км, диаметром D м подают товарную нефть в количестве G т/ч, динамической вязкостью μ мПа*с и плотностью ρ кг/м3. Из сборного коллектора нефть отбирают в двух точках, соответственно, q1 т/ч и q2 т/ч.
Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие l1 км, l2 км. Определить общий перепад давления, если известно начальное давление Pн МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.
Задания по вариантам приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Исходные данные |
Варианты |
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
Длина трубопровода, км |
10 |
8 |
6 |
12 |
15 |
7 |
5 |
9 |
4 |
3 |
10 |
8 |
7 |
11 |
14 |
Длина 1-го участка, км |
3,5 |
2 |
3 |
6 |
5 |
1,5 |
2 |
3 |
1 |
1 |
5 |
3 |
2,5 |
2 |
4 |
Длина 2-го участка, км |
1 |
2 |
0,5 |
2 |
3 |
2,5 |
1 |
3 |
1 |
1 |
3 |
2 |
4 |
6 |
5 |
Диаметр трубопровода, мм |
205 |
219 |
312 |
426 |
426 |
312 |
117 |
219 |
117 |
219 |
205 |
312 |
117 |
426 |
205 |
Расход нефти, т/ч |
180 |
200 |
250 |
270 |
260 |
240 |
210 |
230 |
190 |
235 |
190 |
210 |
240 |
260 |
220 |
Отбор на 1 участке, т/ч |
30 |
50 |
40 |
45 |
50 |
40 |
20 |
45 |
25 |
35 |
40 |
60 |
30 |
35 |
25 |
Отбор на 2 участке, т/ч |
40 |
20 |
40 |
30 |
20 |
30 |
30 |
45 |
35 |
50 |
40 |
30 |
50 |
55 |
50 |
Плотность нефти, кг/м3 |
870 |
842 |
856 |
880 |
864 |
870 |
832 |
815 |
823 |
854 |
865 |
840 |
850 |
875 |
860 |
Динамическая вязкость нефти, мПа*с |
45 |
15 |
23 |
20 |
40 |
25 |
32 |
27 |
19 |
12 |
35 |
15 |
25 |
22 |
41 |
Давление начальное, МПа |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
4,0 |
2,3 |
2,9 |
3,2 |
3,0 |
3,5 |
Абсолютная эквивален-тная шероховатость, мм |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,11 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,11 |
0,13 |
Исходные данные |
Варианты |
||||||||||||||
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Длина трубопровода, км |
12 |
10 |
8 |
12 |
15 |
7 |
5 |
9 |
4 |
3 |
10 |
8 |
7 |
11 |
14 |
Длина 1-го участка, км |
3,5 |
2 |
3 |
6 |
5 |
2 |
2 |
4 |
1,5 |
1 |
4 |
3 |
2,5 |
3 |
6 |
Длина 2-го участка, км |
2 |
3 |
1,5 |
4 |
5 |
2,5 |
2 |
3 |
1 |
1 |
3 |
2,5 |
3 |
6 |
5 |
Диаметр трубопровода, мм |
205 |
219 |
312 |
426 |
426 |
312 |
117 |
219 |
117 |
219 |
205 |
312 |
117 |
426 |
205 |
Расход нефти, т/ч |
200 |
210 |
250 |
270 |
220 |
240 |
205 |
230 |
170 |
150 |
200 |
210 |
240 |
260 |
220 |
Отбор на 1 участке, т/ч |
30 |
50 |
40 |
55 |
50 |
40 |
60 |
30 |
25 |
35 |
40 |
60 |
50 |
45 |
30 |
Отбор на 2 участке, т/ч |
40 |
20 |
50 |
30 |
25 |
50 |
30 |
45 |
30 |
50 |
40 |
40 |
50 |
55 |
50 |
Плотность нефти, кг/м3 |
880 |
845 |
850 |
870 |
865 |
855 |
830 |
820 |
825 |
850 |
860 |
840 |
850 |
875 |
855 |
Динамическая вязкость нефти, мПа*с |
45 |
15 |
25 |
20 |
40 |
25 |
32 |
27 |
19 |
12 |
33 |
15 |
24 |
21 |
40 |
Давление начальное, МПа |
1,8 |
2,1 |
2,2 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
4,0 |
2,3 |
2,9 |
3,2 |
3,0 |
3,5 |
Абсолютная эквивален-тная шероховатость, мм |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,11 |
0,15 |
0,10 |
0,12 |
0,11 |
0,13 |