Слив танкеров и барж
При выгрузке нефтепродукта из нефтеналивного судна грузовыми насосами (рис. 11.3) средний расход слива Qc находится из условия, что заполняется наиболее удаленный от причала резервуар.
Величина Qc находится решением квадратного уравнения
(11.5.1)
где Н0, а, b – коэффициенты, описывающей напорную характеристику грузового насоса; nн – количество параллельно работающих насосов; λi – коэффициент гидравлического сопротивления i-го участка трубопроводной коммуникации, имеющего диаметр di и протяженность li; n1 – число участков разного диаметра; n2 – число местных сопротивлений; ξi – коэффициент местного сопротивления; ZE, Zc – нивелирная высота соответственно днища заполняемого резервуара и уровня нефтепродукта в судне; Нp – уровень нефтепродукта в заполняемом резервуаре.
Рис. 11.3. Схема выгрузки нефтепродукта из нефтеналивного судна
Ориентировочно можно принять Zc равным высоте нижнего горизонта вод, а Нp – половине высоты резервуара.
Так как λi зависит от расхода, то величина Qc находится методом последовательных приближений. Для облегчения решения данной задачи удобно представить
(11.5.2)
где λ1 – коэффициент гидравлического сопротивления на участке диаметром d1.
Соответственно формула (11.5.1) принимает вид:
(11.5.3)
Подбор зачистных насосов (если их нет на судне) производится по необходимому расходу слива
(11.5.4)
и необходимому напору
(11.5.5)
где Vсл – объем сливаемого нефтепродукта; – требуемое время слива судна.
Выбор температуры подогрева производится таким образом, чтобы выполнялось неравенство
(11.5.6)
где Нвак – вакууметрическая высота всасывания насосов; h – потери напора на трение, по длине всасывающего трубопровода; hм – суммарные потери напора на местных сопротивлениях всасывающего трубопровода; ΔZ – разность нивелирных высот всасывающего патрубка насоса и уровня нефтепродуктов в емкости; РS – давление насыщенных паров нефтепродукта при температуре перекачки.
При проектных расчетах ориентировочный внутренний диаметр трубопроводов находится по формуле
(11.5.7)
где W0 – ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепродукта (табл. 11.19).
Найденные ориентировочные значения диаметров округляются в большую сторону до ближайшего значения.
При правильно выбранных размерах трубопроводной коммуникации общее время слива нефтепродуктов должно быть меньше нормативного.
Расчет принудительного нижнего слива железнодорожных цистерн выполняется аналогично, однако, при расчете Qc по формуле (11.5.3) необходимо учитывать наличие сливного прибора.
Таблица 11.19
Рекомендуемые значения средней скорости нефтепродуктов
Кинематическая вязкость нефтепродукта, мм2/с | Средняя скорость, м/с | |
на линии всасывания | на линии нагнетания | |
менее 11,5 | 1,5 | 2,5 |
от 11,5 до 27,7 | 1,3 | 2,0 |
от 27,7 до 72,5 | 1,2 | 1,5 |
от 72,5 до 145,9 | 1,1 | 1,2 |
от 145,9 до 438,5 | 1,0 | 1,1 |
от 438,5 до 877,2 | 0,8 | 1,0 |
Пример 11.8.Определить время слива нефтепродукта, доставляемого нефтерудовозами 1553 на нефтебазу с грузооборотом 300000 т/год. Длина трубопровода L = 0,5 км, плотность ρ = 850 кг/м3, кинематическая вязкость 6,5∙10-6 м2/с. Коэффициент неравномерности прибытия танкеров Кн = 1,7. Количество причалов – 1. Подогрева нефтепродукта перед сливом не требуется. Местные сопротивления – равнопроходные со сливным трубопроводом (∑ξi = 2,6) . Принять ZE – ZC = 5 м, Нp = 6 м.
Решение
1. По табл. 11.12 для заданного типа судна находим qc = 2700 т; qн = 500 м3/ч; тип грузовых насосов – 8НДВ; их число – 2.
2. Из формулы (11.3.6) находим суммарное время пребывания судна у причала
ч.
3. Принимаем время на подготовительные операции τ1 = 1 ч; время на расчалку τ5 = 1 ч. Так как зачистных насосов нефтерудовоз не имеет, то можно принять К = 1 и поэтому τ3 = 0. Поскольку подогрев нефтепродукта не требуется, то τ4 = 0.
4. Следовательно, необходимое время выгрузки нефтепродукта
ч.
5. Необходимый расход слива судна по формуле (11.5.4)
м3/ч.
Так как Qс.тр меньше подачи одного насоса нефтерудовоза, тодля выгрузки нефтепродукта достаточно работы одного насоса, т.е. в нашем случае nн = 1.
6. По табл. 11.19 для заданной вязкости нефтепродукта находим его рекомендуемую скорость в трубопроводе W0 = 2,5 м/с.
7. Ориентировочный внутренний диаметр сливного трубопровода по формуле (11.5.7)
м.
По приложению 20 выбираем стандартный диаметр трубопровода. Так как он будет длительного пользования, то с учётом неизбежной коррозии толщину стенки принимаем δ = 7 мм, в этом случае необходимый внутренний диаметр будет обеспечен выбором трубы с Dн = 0,152 м.
8. Фактический внутренний диаметр сливного трубопровода
м.
9. Число Рейнольдса при необходимом расходе слива судна
.
10. Чтобы учесть условия работы трубопровода на перспективу, принимаем эквивалентную шероховатость равной 2∙10-4 м (как для труб бывших в эксплуатации). Соответственно относительная шероховатость, переходные числа Рейнольдса равны
11. Так как ReI < Re < ReII, то течение нефтепродукта происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима. Поэтому коэффициент гидравлического сопротивления вычисляем по формуле Альтшуля
12. Напор, необходимый для слива нефтепродукта, по формуле (11.5.5)
м.
Так как Нс меньше номинального напора насоса 8НДВ, то строить насосную станцию нет необходимости.
13. Для насосов 8НДВ по приложению 22 находим величины коэффициентов в уравнении напорной характеристики: Н0 = 31,6 м; а = 2,95∙10-2 ч/м2; b = –0,733∙10-6 ч2/м5.
14. Вычисляем коэффициенты в уравнении:
м.
15. Решаем полученное квадратное уравнение
что дает
.
Так как найденная величина Qc практически не отличается от Qc.тр то уточнять величину λ нет необходимости.
16. Фактическое время слива судна
ч.
Сифонный слив
При неисправных сливных приборах железнодорожных цистерн или отсутствии сливных устройств, для герметизированного слива нефтепродуктов применяют верхний (сифонный) слив (рис. 11.4).
Рис. 11.4. Расчетная схема сифонного слива железнодорожных цистерн
Задачами расчета сифонного слива являются:
1) определение диаметров трубопроводных коммуникаций;
2) их гидравлический расчет;
3) подбор насосов для производства слива;
4) проверка коммуникаций на устойчивость всасывания.
Алгоритм расчета сифонного слива таков. Исходя из объема нефтепродукта в цистерне и требуемой продолжительности слива, определяется необходимый расход в одном стояке Qc. Затем по формуле (11.5.7) находятся расчетные диаметры сливного стояка, коллектора, всасывающего и нагнетательного трубопроводов. После этого выбираются их стандартные значения.
Потери напора в стояке
(11.6.1)
где λш, lш – коэффициент гидравлического сопротивления и длина шланга; λс, lс – то же для стояка диаметром dc; ∑ξ – суммарный коэффициент местных сопротивлений в стояке; υc – средняя скорость движения нефтепродукта в стояке; lс.пр – приведенная длина стояка.
Расход нефтепродукта в коллекторе
(11.6.2)
где nc – количество стояков, подключенных к коллектору слева или справа (берем большее) от точки присоединения всасывающего трубопровода.
Потери напора в коллекторе, как трубопроводе с переменным расходом, находятся по формуле
(11.6.3)
где nк – коэффициент, учитывающий изменение расхода по длине коллектора: при ламинарном режиме nк = 0,5, а при турбулентном – nк = 1/3; λк – коэффициент гидравлического сопротивления наиболее протяженной ветви коллектора длиной lк и диаметром dк при движении нефтепродукта со средней скоростью υк; ∑ξк – сумма коэффициентов местного сопротивления коллектора; lк.пр – приведенная длина коллектора.
Расходы во всасывающем и нагнетательном трубопроводах сливной коммуникации
(11.6.4)
где nco – общее число стояков, подключенных ко всему коллектору.
По величине расхода Q находятся потери напора на трение во всасывающем hв, и в нагнетательном hн трубопроводах.
Суммарные потери напора в трубопроводах фронта слива с учетом уровня нефтепродукта в резервуаре Нр
(11.6.5)
где ΔZ – разность нивелирных высот конца и начала трубопровода.
По требуемым напору Н и подаче Q выбирается тип насоса, после чего выполняется расчет фактически обеспечиваемого им расхода слива Qф решением квадратного уравнения
(11.6.6)
где Ас, Вс, Сс – расчетные коэффициенты:
При решении (11.6.6) в качестве первого приближения Qф для расчета λс необходимо брать величину Qc.
Расчет сифонного слива завершается проверкой коммуникаций на устойчивость всасывания. Нормальная работа сливного стояка возможна при условии, что остаточное давление в любой точке трубопроводной сети больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. При несоблюдении этого условия нарушается сплошность нефтепродукта в трубопроводе, и сифонный слив становится невозможным.
Задача проверки коммуникаций на устойчивость всасывания решается графоаналитически. Для этого сначала в масштабе изображают цистерну, стояк (рис. 11.5) и всю трубопроводную коммуникацию, а затем строят линию остаточных напоров.
Рис. 11.5. Геометрические размеры стояка и его характерные точки
Построение начинают с того, что от конца шланга вверх откладывают напор
(11.6.7)
равный высоте столба нефтепродукта, создающего минимальное для данной местности атмосферное давление, за вычетом напора, соответствующего давлению насыщенных паров нефтепродукта.
Найденные значения потерь напора на каждом участке откладываются по вертикали вниз от линии напора в системе. Получают график остаточных напоров.
Дата добавления: 2016-02-27; просмотров: 2317;