Принудительный налив нефтепродуктов в транспортные емкости

Целью расчета принудительного налива является:

1) определение диаметров участков трубопроводной коммуникации;

2) подбор насоса для осуществления налива;

3) определение фактического расхода и продолжительности налива.

Исходными данными для расчета являются: количество заполня­емых цистерн n_ц, средний полезный объем одной цистерны V_ц, требуемая продолжительность налива τ_н, а также схема коммуникаций.

Требуемая подача насоса определяется

(11.7.1)

Расход в коллекторе

(11.7.2)

где к_к – коэффициент, учитывающий схему подключения насоса к коллектору: при симметричном подключении к_к=2, при несимметричном 1 < к_к < 2.

Средний расход нефтепродукта в стояке

(11.7.3)

Диаметры всех участков находятся с учетом рекомендуемых в табл. 11.19 скоростей перекачки нефтепродуктов.

Напор Н_н, который должен развивать насос, определяется сум­мированием расчетных потерь на трение, потерь на местных сопро­тивлениях и разности нивелирных высот цистерны и резервуара.

По величинам Н_н и Q_н подбирается тип насоса.

Фактическая подача насоса находится решением квадратного уравнения (11.6.6), в котором расчетные коэффициенты А_ц,В_ц и С_ц находятся по формулам

(11.7.4)

где l_с.пр, l_к.пр, l_в.пр, l_н.пр – приведенная длина соответственно стояка, кол­лектора, всасывающего и нагнетательного трубопроводов; D_ц – диа­метр котла цистерны; Н_р – взлив нефтепродукта в резервуаре.

При расчете λ_i в первом приближении необходимо принимать расход, по которому определялся диаметр участка d_i.

В случае самотечного налива при расчете коэффициентов А_ц,В_ц и С_ц необходимо принять Н₀ = а = b = 0.

Алгоритм расчета налива транспортных средств такой же, как и при принудительном сливе.

При наливе транспортных емкостей должна быть исключена опас­ность воспламенения паров разрядами статического электричества.

По специфике искрообразования операция по наливу нефтепро­дуктов в цистерны разделяется на три стадии:

1) начальную – длящуюся с начала подачи продукта до момента затопления отверстия шланга;

2) основную – длящуюся до окончания подачи продукта;

3) завершающую – заканчивающуюся извлечением загрузочно­го шланга из цистерны.

На первой стадии допустимая скорость заполнения цистерны υ_доп.1 оп­ределяется из условия, что входная плотность зарядов статического элек­тричества не должна превышать допустимой величины, что дает

(11.7.5)

где β₁; m₁; n – постоянные коэффициенты, значения которых для нефтепродуктов с электропроводностью γ даны в табл. 11.20; ε – от­носительная шероховатость труб.

На основной стадии налива скорость нефтепродукта лимитируется условиями разряда статического электричества между поверхностью наэлектризованного продукта и элементами конструкции цистерны

(11.7.6)

где φ_доп – безопасное допустимое значение потенциала поверхности нефтепродукта в цистерне, φ_доп = 3 ∙ 10⁴ В ; L_ц – длина цистерны, м; η – коэффициент, учитывающий влияние наливного стояка на электрическое поле в цистерне, при L_ц = 9...11 м - η =0,75, а при L_ц > 11 м - η = 1; ε₀ – абсолютная диэлектрическая проницаемость нефтепродукта (табл. 11.20).

Таблица 11.20

Величины коэффициентов β₁; m₁; n и абсолютная диэлектрическая проницаемость нефтепродуктов

Для предотвращения разряда статического электричества на завершающей стадии налива рукав надо извлекать из цистерны не менее чем через 2 минуты после окончания заполнения цистерны.

Примеры расчетов

Пример 11.9.Произвести гидравлический расчет коллек­тора для слива маршрутаиз 10 цистерн с нефтепродуктом вязкостью ν= 0,05 см²/с при t =+ 5°С. Время слива маршрута 1,5 ч. Расстояние между сливными стояками 12мВнутренний диаметр сливного стояка d = 102мм, коллектора d=207мм (рис. 11.6). Емкость цистерны 61 м³.

Рис 11.6. Коллектор для сливо-наливных операций с цистернами

Решение

Расход нефтепродукта через один стояк

Средняя скорость жидкости

Параметр Рейнольдса

Коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Блазиуса

Потеря напора в шланге

м.

Геометрическая длина стояка

м.

Находим сумму местных сопротивлений:

.

Приведенная длина стояка

м.

Потеря напора в стояке

м.

Расход нефтепродукта через одну половину коллектора

Q=5q=5·0,0114=0,057 м³/с.

Скорость жидкости при выходе из коллектора

м/с.

Параметр Рейнольдса

Коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Блазиуса

Приведенная длина коллектора

м.

Потеря напора в коллекторе, как в трубопроводе с переменным расходом

м.

Полные потери напора определяется как сумма последова­тельных сопротивлений:

h_k = 0,78 +0,43 +0,32 = 1,53 м.

Пример 11.10.Произвести поверочный расчет всасывающего трубопровода (рис. 11.6) на устойчивость всасывания автомобильного бензина при температуре 30°С. Кинематическая вязкость бензина при температуре перекачки ν=0,0065 см²/с упругость паров 400 мм рт. ст. плотность ρ=0,715 т/м³. Производительность насоса 200 м³/ч. Минимальное атмосферное давление Р_а = 720мм рт. ст. Отметки днища цистерны и оси насоса одинаковы.

Решение

Расход нефтепродукта через один стояк

м³/с.

Скорость нефтепродукта в стояке

м/с.

Параметр Рейнольдса

Коэффициент гидравлического сопротивленияпо формуле Н.И.Белоконя

Потеря напора на участке 2-3

м.

Потеря напора на участке 3-4

м.

Расход нефтепродукта через одну половину коллектора

Q=5q=5∙0,0111=0,0555 м³/сек.

Скорость жидкости при выходе из коллектора

м/с.

Параметр Рейнольдса

Коэффициент гидравлического сопротивления

Потеря напора на участке 4-5 (в коллекторе)

м.

Потеря напора на участке 5-6 в (во всасывающемтрубопро­воде)

м.

Поcтроим график остаточных напоров. На чертеже коммуникации, выполненном в масштабе (рис. 11.7), наносим уровень минимального атмосферного давления Н_а (в м столба жидкости), отмеряя его от нижней образующей цистерны:

Рис. 11.7. График остаточных напоров

м бензинового столба.

От уровня атмосферного давления откладываем вниз потери напорана участке 1-2 и получает точку 2. Ордината 2-2представляет собой остаточный напор в точке 2. Аналогичным образом получаем точки 3, 4, 5 и 6 . Ломанная 1-2-3-4-5-6 представляет собой график остаточных напоров для данной коммуникации.

Выразим теперь упругость паров бензина в метрах бензинового столба:

м бензинового столба.

Параллельно линии остаточных напоров на расстоянии 7,6 м строим линию упругости пара.

Из полученного графика видно, что линия упругости пара нигде не пересекает коммуникацию, следовательно, во всей всасывающей линии не будет вскипания бензина. Наименее надежной точкой коммуникации, с точки, зрения образования газовой пробки, является точка 3,где ордината 3-3 наимень­шая.