Гидравлический расчет изотермических трубопроводов

Для технически правильной эксплуатации нефтебаз необходимо иметь гидравлические характеристики трубопроводно-насосных систем, без которых нельзя правильно решить вопросы производительности трубопроводов.

Конечная цель гидравлического расчета трубопроводов на нефтебазах - обеспечение заданной производительности перекачки. При применении насосной установки рассчитывается рабочий режим насосной установки, определяют мощность двигателя. При самотечных трубопроводах определяют требуемую разность отметок для необходимой производительности при заданном диаметре труб или необходимый диаметр трубопровода при заданной разности отметок и производительности.

Исходными данными для гидравлического расчета являются: расход, физические свойства нефтепродуктов /вязкость, плотность, давление насыщенных паров, температура/, профиль и план трассы, а также технологическая схема с указанием всех местных сопротивлений и длин отдельных участков трубопроводов.

Гидравлический расчет трубопроводов, перекачивающих нефтепродукты, выполняется для наиболее неблагоприятных условий.

Расчет всасывающих трубопроводов для транспортировки светлых нефтепродуктов с высокой упругостью паров /бензин и др./ необходимо вести при максимальной температуре нефтепродукта, чтобы избежать разрыва струи и обеспечить нормальную работу насоса. Всасывающие трубопроводы для темных нефтепродуктов рассчитывают для наиболее низкой температуры нефтепродукта, при которой потери напора на трение будут наибольшими.

Расчет нагнетательных трубопроводов для перекачки светлых и темных нефтепродуктов ведется по минимальной температуре нефтепродуктов для наиболее удаленных и высоко расположенных точек коммуникаций и объектов.

Следует иметь в виду, что при выполнении технологических операций один и тот же трубопровод может быть как всасывающим, так и нагнетательным.

Теоретически необходимый внутренний диаметр трубопровода определяется из уравнения неразрывности потока по формуле:

где Q - производительность трубопровода, м³/с, определяемая в зависимости от сроков слива или налива, грузоподъемности судов и маршрутов и т.д.; V - скорость движения жидкости в трубах, м/с, принимаемая в зависимости от вязкости нефтепродуктов /табл.7.1/.

Таблица 7.1

Кинематическая вязкость нефтепродукте в n·106, м2/с	Средняя скорость, м/с
	Для всасывания	для нагнетания
1,0 - 11,4	1,5	2,5
11,4 - 28,4	1,3	2,0
28.4 - 74,0	1,2	1,5
74,0 - 148,2	1,1	1,2
148,2 - 444,6	1,0	1,1
444,6 - 889,2	0,8	1,0

По сортаменту на трубы подбирается ближайший больший наружный диаметр трубы.

Фактический внутренний диаметр трубопровода будет равен:

/19/

где - наружный диаметр трубы, м; δ - толщина стенки трубы, м.

Фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе:

/20/

Общие потери напора в трубопроводе равны:

/21/

- потери напора на трение в трубопроводе, м;

- скоростной напор жидкости в трубопроводе, м;

- разность нивелирных отметок конца и начала трубопровода, м.

Потери напора на трение в трубопроводах нефтебазы определяются по формуле Дарси - Вейсбаха:

/22/

где λ - коэффициент гидравлического сопротивления; l_пр - приведенная длина трубопровода, м.

Коэффициент гидравлического сопротивления λ зависит от характера движения жидкости в трубопроводе и относительной шероховатости стенок труб.

Характер движения жидкости в трубопроводе определяется безразмерным параметром Рейнольдса:

/23/

Относительная шероховатость стенок труб:

/24/

где - абсолютная высота выступов шероховатости, м /табл. 7.2/.

Таблица 7.2