Технологический расчет магистрального нефтепровода

Гидравлический расчет

 

Параметры режимов транспортировки нефти по трубопроводу определяются главным образом, плотностью и вязкостью нефти, а также зависимостью этих ее характеристик от температуры и давления.

Зависимость плотности ρ (кг/м³) нефти от температуры Т (С) определяется формулой:[1]

 

ρ(ºΤ)=ρ20(1+ξ(20Т))=868(1+0,000782(20-2)=880,2кг/м³ (1)

 

 

где ρ₂₀ - плотность нефти при температуре 20ºC;

ξ (1/ºC) - коэффициент объемного расширения.

 

k=ln(ϑ₀/ϑ₁)/T-T₀= 0,756

ν(T)= ν₀*e^-k(T-T)=30*2,71^0,0756*2=25,8*10^-6(м²/c)

 

Таблица 1 Значения коэффициента ξ объемного расширения.

Плотность кг/м3	ξ, 1/ºC	Плотность кг/м3	ξ, 1/ºC
800-819	0,000937	900-919	0,000693
820-839	0,000882	920-939	0,000650
840-859	0,000831	940-959	0,000607
860-879	0,000782	960-979	0,000568
880-899	0,000738	980-999	0,000527
		1000-1020	0,000490

 

Определение массовой пропускной способности

=Qхρ_t=15(млн.т./год) (2)

 

Согласно пропускной способности по таблице 3 выбираем диаметр трубопровода и рабочее давление

 

Диаметр наружный = 720мм, рабочее давление = 6,1 МПа

 

Таблица 2 Определение диаметра и рабочего давления трубопровода

Грузопоток, млн. т/год	Диаметр наружный, мм	Рабочее давление, МПа(атм.)
0,7-1,2 1,1-1,8 1,8-2,2 2,2-3,4 3,2-4,4 4-9 7-13 11-19 15-27 23-50 41-78	219 273 325 377 426 530 630 720 820 1020 1220	8,8-9,8(90-100) 7,4-8,3(75-85) 6,6-7,4(67-76) 5,4-6,4(55-65) 5,4-6,4(55-65) 5,3-6,1(54-62) 5,1-5,5(52-56) 5,6-6,1(58-62) 5,5-5,9(56-60) 5,3-5,9(54-60) 5,1-5,5(52-56)

 

Определение толщины стенки магистрального трубопровода

Толщину стенки магистрального трубопровода берем ориентировочно согласно СНиП 2.05.06.-85 «Магистральные трубопроводы».

По сортаменту выбираем трубу изготовленную по ТУ(тех.усл.)

Волжский трубный завод ТУ 14-3 - 1976 - 99

Марка стали: К - 60

Врем. сопротивление: 588МПа

Предел текучести: 441МПа

Коэф. надежности: 1,4

Коэф. усл. раб: 0,75

Коэф. по назначению: 1

Коэф. по нагрузке: 1,15

Коэф. над. По материалу: 1,4

 

R₁=R₁⁴*m/ k_m*k_l= 588*0.75/1.4*1= 315(МПа)

 

 

Полученное значение т/с округляем до ближайшего большего по сортаменту 12 мм

 

Определение часовой подачи

_ч=G/350*24*ρ=15000000000/354*24*880,2=2017,23(м³/ч) (3)

 

где 354- годовая продолжительность (в сутках) работы магистральных нефтепроводов, берется из таблицы 3

 

Таблица 3 Определение годовой продолжительности трубопровода в сутках в зависимости от протяженности и диаметра

Протяженность,км	Диаметр нефтепровода,мм
	До 820 (включительно)	Свыше 820
До 250	357	355
Свыше 250 до 500	356 (355)	353 (351)
Свыше 500 до 700	354 (352)	351 (349)
Свыше 700	352 (350)	349 (345)
Примечание. В скобках указаны значения параметров для сложных условий прохождения нефтепроводов (заболоченная местность, горные участки), если только в этих условиях находится не менее 30 % общей протяженности трубопровода.

 

Определение секундной подачи

_=0,56(м³/с) (4)

 

Определение средней скорости движения нефти по трубопроводу

 

_(м/с) (5)

D_в= D_н- 2δ=720-2*9=702(мм)

 

Определение режима потока

 

 (6)

 

2.9 Определение коэффициента гидравлического сопротивления λ

 

Для расчета коэффициента λ = λ (Re, ε) гидравлического сопротивления можно использовать следующие формулы:

Если число Рейнольдса  то течение нефти ламинарное, для него

 

 (формула Стокса) (7)

 

если 2320≤Re<10⁴, то режим течения нефти - переходный турбулентный

 

 (8)

 

где γ=1-е^{-0,002 (Re- 2320)} - так называемый коэффициент перемежаемости;

если 10⁴< Re< 27/ε^1,143 (∆ - абсолютная шероховатость;

ε=∆/d - относительная шероховатость внутренней поверхности трубопровода), то течение нефти происходит в развитом турбулентном режиме, в зоне так называемых гидравлически гладких труб (коэффициент λ не зависит от шероховатости)

 

 = 0,0224 (формула Блазиуса) (9)

 

если  то течение нефти происходит в зоне так называемого смешанного трения, для которой коэффициент гидравлического сопротивления можно вычислить формулой

 

 (формула Альтшуля), (10)

 

если Re› 500/ε, то течение нефти происходит в зоне квадратичного трения (так как если λ не зависит от скорости течения, то потери напора, пропорциональны квадрату скорости течения) и

λ= 0,11ε^1/4 (формула Шифринсона) (11)