Гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлический расчет трубопроводов предусматривает определение их диаметров или пропускной способности или необходимого перепада давления.
Гидравлический расчет нефтепроводов ведется на основе уравнения Бернулли
(2.1)
где Z1, Z2 - геодезические отметки; Р1, Р2 - давления; r - плотность жидкости; u- средняя скорость жидкости; a1 и a2 - коэффициенты Кариолиса (в практических расчетах для турбулентного режима движения а » 1); hп путевые потери напора.
Путевые потери напора в общем случае складываются из потерь на внутреннее трение жидкости по длине трубопровода (hтp) и из потерь на местные сопротивления (hм) (задвижки, диафрагмы, повороты и т.д.)
h1 = hтp + hм (2.2)
При гидравлическом расчете напорного нефтепровода местными сопротивлениями можно пренебречь. Потери напора по длине трубопровода при установившемся движении определяются по формуле Дарси – Вейсбаха
(2.3)
или потери давления на трение
(2.4)
где l - длина трубопровода; D — внутренний диаметр трубопровода; l - коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий в общем случае от режима движения и относительной шероховатости внутренней стенки трубы.
l = f (Re, e), (2.5)
где Re - число Рейнольдса
(2.6)
где е - абсолютная шероховатость стенок трубы. Число Рейнольдса определяется по формуле:
Re = 
(2.7)
где m - динамическая вязкость жидкости.
Средняя скорость определяется
(2.8)
где Q- объемный расход жидкости.
Если Re < 2320, то течение жидкости ламинарное (послойное) и шероховатость стенки не оказывает влияние на коэффициент гидравлического сопротивления, l определяется по формуле Стокса
(2.9)
Если Re > 2320, то течение жидкости турбулентное (точнее, турбулентное течение наступает при Re > 2800, а в области 2320 < Re < 2800 переходный режим, в практических расчетах эту область можно считать турбулентной).
Турбулентное течение характеризуется хаотичным беспорядочным движением частиц жидкости в ядре потока и ламинарным подслоем у стенки трубы. Хаотическое беспорядочное движение частиц жидкости вызывает увеличение затрат энергии на трение жидкости, что приводит к росту коэффициента гидравлического сопротивления. При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент гидравлического сопротивления может быть определен по формуле Блазиуса:
(2.10)
Гидравлический расчет заканчивается подбором насоса по значениям подачи и напора и определением действительной производительности при работе принятого насоса на данный трубопровод.
Задача 2.1. Рассчитать давление на устье Ру добывающей скважины для следующих условий: выкидная линия горизонтальная, местные сопротивления отсутствуют, длина выкидной линии l = 4200 м, внутренний диаметр выкидной линии dвн = 0,1 м, дебит скважины Q = 320 м3 /сут, плотность нефти rн = 850 кг/м3; давление перед входом в сепаратор Рс = 1,5 МПа. вязкость нефти m = 3,5 мПа×с.
Решение. В связи с тем, что выкидная линия горизонтальная Z1 = Z2 Уравнение Бернулли записывается в виде
Ру = Рс + DРтр (2.11)
где DРтр - потери давления по длине от устья до сепаратора. Рассчитаем скорость движения нефти по формуле (1.8):
м/с
86400- число секунд в сутках
Определим число Рейнольдса по формуле (1.7):
режим течения турбулентный
=0,031.
Рассчитаем потери давления по длине трубопровода (1.4):
Давление на устье скважины определим по формуле (1.11)
Ру = 1,5 + 0,12 = 1,6МПа.
На устье скважины давление должно быть 1,6 МПа.
Дата добавления: 2015-04-10; просмотров: 2716;