Из трубопроводов и резервуаров

Расход нефти (нефтепродукта), вытекающей че­рез отверстия в стенке нефтепроводов и резервуаров, описывается формулой

, (11.9.9)

где μ_р – коэффициент расхода; f_p – площадь отверстия; ΔH – на­пор, под действием которого происходит истечение.

В общем случае величина коэффициента расхода зависит от формы отверстия, толщины стенки сооружения, числа Рейнольдса для условий истечения, а также среды, в которую вытекает жидкость. Стенка считается тонкой, если ее толщина в 5 и более раз меньше диаметра отверстия.

При истечении маловязких жидкостей через отверстие в тонкой стенке величина коэффициента расхода может быть найдена по од­ной из формул

(11.9.10)

где Re – число Рейнольдса для условий истечения

, (11.9.11)

где L^/ – характерный линейный размер отверстия

; (11.9.12)

где אּ_р – периметр отверстия.

Площадь отверстия также рассчитывается в зависимости от его формы:

– для круглого коррозионного отверстия диаметром d_ср

(11.9.13)

– для эллиптического коррозионного отверстия с размерами осей d_min и d_max

(11.9.14)

– для протяженного коррозионного повреждения длиной l_* и ши­риной b_*

(11.9.15)

– для ромбовидного отверстия с длинами осей b_min и b_max

(11.9.16)

– для разрывов кольцевых швов с расхождением кромокb_к

(11.9.17)­­­­­

– для разрывов заводских продольных и спиральных швов длиной l_p и шириной b_p , а также для разрывов по основному металлу техже размеров

(11.9.18)

Напор, под которым происходит истечение, находится в зави­симости от конкретных условий.

Если истечение происходит из резервуара или простаивающего трубопровода через малое отверстие, когда потерями напора при движении жидкости к нему можно пренебречь, то

(11.9.19)

где H₁, H₂ – напор жидкости соответственно в начальный и конечный моменты времени.

Для резервуаров и трубопроводов с суфлирующим отверстием (или вантузом) Н_i равно превышению уровня жидкости Z_жi над местом рас­положения отверстия Z₀ в соответствующий момент времени, т. е.

Если воздух в трубопровод (над поверхностью жидкости) не по­ступает, то

(11.9.20)

где Р_S – давление насыщенных паров нефти (нефтепродукта) при температуре перекачки.

Средний расход, с которым нефть вытекает из работающего тру­бопровода, вычисляется по формуле (11.9.19), в которой

(11.9.21)

где ΔZ_X – разность нивелирных отметок места разгерметизации тру­бы и головной насосной станции; х – расстояние до места утечки от начала трубопровода; n₁ – число насосных станций, расположен­ных на участке длинойх; Q – производительность трубопровода при наличии утечки

(11.9.22)

φ – относительная величина утечки, φ = 1 – Q_y / Q.

Нетрудно видеть, что задача определения Q_y в данном случае решается методом последовательных приближений. Для инженер­ных целей, учитывая малость Q_y, можно рекомендовать следующий алгоритм. Полагая φ = 0, по формуле (11.9.22) находится первое при­ближение Q, по формуле (11.9.21) – первое приближение ΔH и далее по формуле (11.9.9) – первое приближение Q_y. Уточнив величину φ, расчет повторяют. Для нахождения Q_y с заданной точностью доста­точно 2...3 итераций.

Примеры расчетов

Пример 11.11.Определить потери автомобильного бензина при раз­личных способах налива автомобиля-цистерны АЦ–8,5–255Б. Давление насыщенных паров бензина по Рейду Р_R = 40000Па, температура бензи­на 295 К, его температура начала кипения 319 К, расход налива 40 м³/ч. Налив ведётся при атмосферном давлении Р_а = 101320 Па.

Решение

1. По табл. 11.15 находим, что эксплуатационный объём цистер­ны составляет 8,5 м³, малая ось эллипса, форму которого имеет её сечение, равна 1,22 м.

2. Продолжительность налива цистерны

ч.

3. Давление насыщенных паров бензина при условиях налива по формуле (11.1.6) с учетом, что средняя величина (V_П/V_Ж)_ср =1:

;

Па.

4. Плотность паров бензина при температуре налива по фор­муле (11.1.2)

кг/м³.

5. Величина вспомогательных коэффициентов k_T, и a_T по форму­лам (11.9.5)...(11.9.7) и потери бензина по формуле (11.9.3):

– при заполнении цистерны сверху открытой струёй:

кг.

– при наливе сверху или снизу закрытой струёй:

кг.

– при наливе сначала открытой, а затем закрытой струёй:

кг.

Из результатов расчёта видно, что по сравнению с наливом откры­той струёй налив бензина под уровень в рассматриваемом случае по­зволяет сократить потери в 2,4 раза, а налив полуоткрытой струёй – только на 30,9 %.

Пример 11.12.Определить какой объем бензина вытечет через кор­розионный свищ диаметром 1 мм в стенке резервуара, находящемся на расстоянии 1,5 м от днища. Уровень взлива в резервуаре в период истечения составлял 7 м. Продолжительность истечения 8 ч. Вязкость бензина при условиях истечения принять равной 0,85∙10^-6 м²/с.

Решение

1. Напор, под которым происходит истечение

м.

2. Площадь отверстия, периметр и характерный линейный размер отверстия по формулам (11.9.13), (11.9.12):

м²;

м;

м.

3. Число Рейнольдса для условий истечения по формуле (11.9.11)

4. Коэффициент расхода по формуле (11.9.10)

5. Расход бензина, вытекающего через отверстие в стенке резер­вуара, по формуле (11.9.9)

6. Объем бензина, вытекающего за рассматриваемый период

м³.