Гидравлический расчет сифонных трубопроводов

Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. В условиях нефтебазы сифонные трубопроводы используются при верхнем сливе маловязких нефтепродуктов через горловину железнодорожных цистерн.

Нормальная работа сифонного трубопровода возможна при условии, когда остаточное давление в любой его точке больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. В противном случае нарушается сплошность потока нефтепродукта.

Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям / V = 1,5 - 2,5 м/с/.

Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень нефтепродукта в цистерне наинизший.

Сначала вычерчивают сливную коммуникацию в масштабе, а затем вверх от зеркала нефтепродукта /см. рис. 7.1 /откладывают отрезок, равный

,

где - минимально возможное атмосферное давление, Па;

r - плотность нефтепродукта, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Потери напора на каждом участке складываются из потерь напора на трение и на преодоление высотных отметок.

Остаточный напор в любой точке коммуникации определяется из уравнения

/47/

где - разность нивелирных отметок начальной точки а трубопровода и точки x;

.- сумма потерь напора на трение на участках трубопровода, расположенных до рассматриваемой точки X.

Рис. 7.1. График остаточных напоров и вакуумов:

ав - участок гибкого шланга; вс - горизонтальный или наклонный участок сливного стояка; сd - вертикальный участок сливного стояка; de - коллектор; ef - - отводная труба от коллектора к насосу

Ломаная линия, соединяющая точки a’, b’, c’, e’, f’, есть линия падения напора в сливной коммуникации. Любая ордината между линией падения напора и коммуникацией представляет остаточный напор в данной точке трубопровода.

Линию упругости паров откладывают ниже и эквидистантно линии падения напора на расстоянии Н_y = P_y/ r g, где Р_y - давление упругости паров сливаемого нефтепродукта для самой высокой температуры для данной местности. Если линия упругости паров не пересекает линию коммуникации, то система запроектирована правильно и слив осуществляется нормально. Если линия упругости паров пересекает коммуникацию, то образования газовых пробок в трубопроводе можно избежать одним из следующих методов.

1. Изменением конфигурации сливного стояка.

2. Увеличением диаметра отдельных участков коммуникации.

3. Уменьшением длины последнего участка коммуникации.

4. Заглублением насосной станции.

5. Применением погружного эжектора, с помощью которого уменьшается высота всасывания.

Если линию падения напора отложить под уровень нефтепродукта, то получится линяя вакуума a’’, b’’, c’’, e’’, f’’,. Любая ордината, проведенная между линией вакуума и линией коммуникации, представляет собой величину разряжения в данной точке коммуникации. Ордината ff’’ характеризует разряжение, которое должен создать насос для выкачки нефтепродуктов с заданной производительностью. Если линия вакуума пересекает коммуникацию, то это означает, что участки трубопровода, лежащие ниже линии вакуума, находятся под избыточным давлением.