Определение плотности нефти при температуре перекачки

Нагнетательные машины

Учебно-методическое пособие

для выполнения курсовой работы студентами

направления 241000 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

профиля – Машины и аппараты химических производств

 

Стерлитамак 2016

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной формы обучения направления 241000 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии, профиля – Машины и аппараты химических производств

 

 

Составитель Бондарь К.Е., ст.преподаватель

 

Рецензент Иванов С.П., доцент, д.т.н.

 

©Уфимский государственный

нефтяной технический

университет, 2016

Общие положения

 

В этом разделе необходимо осветить общие вопросы, характеризующие насосы; привести классификацию насосов; указать область их применения; перечислить достоинства и недостатки центробежных насосов; требования, предъявляемые к центробежным насосам в нефтяной и химической промышленностях; факторы, влияющие на работу насоса; типы и марки центробежных насосов по ГОСТ 12878-67, применяемых в нефтяной промышленности и по ГОСТ 10168-68, применяемых для химических производств.

 

Расчет характеристики

 

В начале этого раздела помещается схема насосной установки и таблица с исходными данными.

 

Обработка исходных данных

 

Для выполнения гидравлического расчета трубопровода необходимо знать физические свойства перекачиваемого продукта, а именно, плотность и вязкость. Эти величины – справочные. Их можно также определить, зная род перекачиваемой жидкости.

Определение плотности нефти при температуре перекачки

 

Для определения плотности нефти и нефтепродуктов используется линейная зависимость:

 

(1)

 

где - плотность жидкости при 20 , кг/м³;

– температурная поправка (в зависимости от удельного веса);

t - температура перекачки, .

Удельный вес нефти , Н/м³ при t = 20 ⁰С определяется по формуле:

(2)

 

Плотность жидкости определяется по справочнику [2].

Температурная поправка (в зависимости от удельного веса) определяется по таблице 1.

 

 

Таблица 1. Температурные поправки удельного веса нефти.

γ, Н/м3		γ, Н/м3
6900 – 6999	0,000910	8500 – 8599	0,000699
7000 – 7099		8600 – 8699
7100 – 7199		8700 – 8799
7200 – 7299		8800 – 8899
7300 – 7399		8900 – 8999
7400 – 7499		9000 – 9099
7500 – 7599		9100 – 9199
7600 – 7699		9200 – 9299
7700 – 7799		9300 – 9399
7800 – 7899		9400 – 9499
7900 – 7999		9500 – 9599
8000 – 8099		9600 – 9699
8100 – 8199		9700 – 9799
8200 – 8299		9800 – 9899
8300 – 8399		9900 – 10000
8400 – 8499

 

Определяем плотность жидкости по формуле (1) и удельный вес при температуре перекачки t.

 

Определение истинных скоростей движения жидкости

Истинная скорость движения жидкости определяется по формуле:

(6)

где d_ВН – внутренний диаметр трубопровода, м;

Q_P – заданная расчётная подача, м³/с.

Для всасывающего и нагнетательного трубопроводов внутренний диаметр находится по формуле:

 

. (7)

 

Выбор насоса, уточнение его характеристики

 

Регулирование работы насоса

 

Обточка рабочего колеса

 

В тех случаях, когда для выбранного рабочего колеса насоса после пересчета его характеристики на вязкую жидкость подача насоса и развиваемый им напор (определение по режимной точке) отличаются от заданной подачи и расчетного сопротивления сети Н_с более чем на +5%, следует произвести обточку рабочего колеса и изменить характеристику насоса таким образом, чтобы она прошла через режимную точку с координатами и Н_с.

При стачивании внешнего диаметра колеса характеристики насоса при сохранении постоянного числа оборотов n изменяются следующим образом:

 

	(31)
	(32)
	(33)

где со штрихом – параметры после обточки.

 

Посредством этих формул можно построить новые характеристики насоса для различных значений внешнего диаметра рабочего колеса .

Режимы, удовлетворяющие точкам Q, H и , , располагаются на кривой

(34)

носящей название параболы оболочки (рис.4).

 

 

Рис.4

Следовательно, при расчете обточки рабочего колеса режимные точки перемещаются по квадратной параболе с вершиной в начале координат.

Допустим, что характеристика насоса (с выбранным диаметром рабочего колеса) пересекается с характеристикой сети в точке А (см. рис. 4). При этом и требуется произвести обточку рабочего колеса.

В связи с тем, что парабола режимных точек (парабола обточки) проходит через точку В () из уравнения (34) можно определить параметр параболы

 

(35)

 

Для построения параболы обточки выбирают и и, зная параметр параболы k вычисляют

 

(36)

и

(37)

 

Используя полученные данные, строят параболу обточки, которая пересекает характеристику насоса в точке D. Искомый диаметр рабочего колеса насоса после обточки может быть определен из уравнения (31).

 

(38)

 

При обточке колеса уменьшается также к.п.д. насоса. Измерение к.п.д. насоса можно рассчитать по формуле [10]:

 

(39)

 

Экспериментальное исследование показывает, что при обточке колеса к.п.д. изменяется незначительно в зависимости от коэффициента быстроходности. С достаточной степенью точности можно принять, что к.п.д. насоса уменьшается на 1% на каждые 10% обточки колеса при коэффициенте быстроходности и на 1% на каждые 4% обточки при

В зависимости от коэффициента быстроходности рекомендуются следующие пределы обточки колес:

Подбор электродвигателя

 

Мощность на валу насоса определяется по формуле

 

(49)

 

где ɣ - удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м³;

Q – заданная подача насоса, м³/с;

Н – напор насоса в режимной точке, м;

η – полный коэффициент полезного действия насоса в режимной точке.

 

Мощность электродвигателя определяется из выражения

 

(50)

 

где к – коэффициент запаса, выбираемый в зависимости от мощности (табл.7)

 

Таблица 7

Мощность на валу насоса N, кВт	До 20	20+50	50+300	Свыше 300
Коэффициент запаса мощности, К	1,25	1,2	1,15	1,1

 

В пояснительной записке должно быть обоснованно исполнение электродвигателя. Так, например, если насосно – силовые агрегаты работают в условиях нефтеперерабатывающих или нефтехимических заводов, то электродвигатели необходимо выбрать во взрывозащитном исполнении.

 

Описание насосной установки

 

После окончания курсовой работы необходимо подробно описать насосную установку, указать ее комплектность. Отметить характерные особенности ее эксплуатации, условия пуска. Оценить достоинства и недостатки работы спроектированной установки в данных условиях.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Забиров Ф.Ш., Филадельфов Т.П. Методические указания по оформлению текстовых документов, выполненных студентами в учебном процессе в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД. – Уфа: Изд. УНИ. 1977. – 38с.

2. Дриацская З.В. и др. Нефти СССР справочник - М: Химия, 1975.-88с.

3. Справочник по специальным работам. Технологические трубопроводы промышленных предприятий. Часть 1./Под. Ред. Е.А.Николаевского и С.Д.Стерлина. – М.: 1964. – 784с.

4. Справочник по гидравлическим расчетам под редакцией П.Г.Киселева. 4-е изд. Перераб. И доп. – М.: Энергия, 1972. – 312с.

5. Соколов А.И. Методические указания по подбору центробежных насосов для химических производств. – Уфа: Изд. УНИ, 1981. – 38с.

6. Нефтяное оборудование. Каталог – справочник. Компрессоры и насосы. Т 1. – М.: Гостоптехиздат, 1958. – 236с.

7. Гаррио Н.А. Методическое руководство к курсовой работе по курсу «Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод» для студентов дневного отделения механического факультета специальности 0516 «Машины и аппараты химических производств». – Уфа: Изд. УНИ, 1978. – 25с.

8. Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. – М.: Гостоптехиздат, 1957. – 364с.

9. Елин В.И., Солдатов К.Н., Соколовский С.М. Насосы и компрессоры. – М.: Гостоптехиздат, 1960. – 398с.

10. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Н. Насосы и насосные станции. – М.: Стройиздат, 1976. – 297с.

11. Ашихмин В.И. Центробежные насосы. Методические указания к курсовому проекту и курсовой работе. – Грозный: Изд. ГНИ, 1978. – 29с.

12. Насосы: Каталог – справ./сост.Азарх Д.Н. – М.: Машгиз, 1958. – 424с.

13. Насосы. Каталог – справочник. 3-е изд. – М.: Машгиз, 1960. – 551с.

14. Бадеке К. и др. Насосы: Справочное пособие/Пер. с нем. В.В.Малюшенко, М.К.Бобка. – М.: Машиностроение, 1979. – 502с.

15. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. – М.: Машгиз, 1960. – 464с.

16. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. – М.: Энергия, 1977. – 424с.

17. Абдурашитов С.А. и др. Насосы и компрессоры. – М.: Недра, 1974. – 296с.

18. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы. – М.: Машностроение, 1970. – 504с.

19. Лопастные насосы/Под редакцией Л.П.Грянко и А.Н.Папира. – Л.: Машиностроение, 1975. – 432с. С илл.

Приложение 1

Подача нефти в колонну

 

1– резервуар; 2 – насос; 3 – задвижка; 4 – фильтр; 5 – диафрагма; 6 –регули­рующий клапан; 7 – теплообменники; 8 – трубопровод всасывающий; 9 – трубопровод нагнетательный; 10 – колонна.

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	Рк, МПа	К-во теплообмен.	l вс, м	l насн, м	Отметки
Н, м	К, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.				0,43 0,42 0,41 0,40 0,39 0,16 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,30				-1 -2

 

Примечания.

1. Сопротивление фильтра

2. Потеря давления в диафрагме

3. Потеря давления в регулирующем клапане

4. Сопротивление одного теплообменника

 

Приложение 2

 

Подача нефти из колонны К-1 в колонну К-2

 

 

1 – колонна К-1; 2 – насос; 3 – задвижка; 4 –диафрагма; 5 –регулирующий клапан; 6 –печь; 7 –колонна К-2; 8 – трубопровод всасывающий; 9 – трубопровод нагнетательный;

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	Рк1, МПа	Рк2, МПа	Рпечи, МПа	Отметки	l вс, м	l насн, м
К1, м	К2, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.				0,42 0,45 0,48 0,51 0,39 0,35 0,32 0,30 0,32 0,27 0,17 0,12	0,80 0,55 0,60 0,70 0,42 0,37 0,55 0,20 0,45 0,44 0,42 0,30	0,6 0,3 0,9 0,7 0,8 0,5 1,0 1,0 1,1 0,4 1,2 0,8

 

 

Примечания:

1. Потеря давления в диафрагме

2. Потеря давления в регулирующем клапане

 

 

Приложение 3

Перекачка нефти

 

n

Н

Рат.

Рат.

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	l вс, м	l насн, м	Отметки
n, м	H, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.						-2 -2 -5 -4 -3 -1

 

Приложения:

1. Сопротивление фильтра

2. Потеря давления в диафрагме

 

Приложение 4

 

Подача нефти в колонну

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	l вс, м	l насн, м	Отметки	PE, МПа	PК, МПа
Е, м	К, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.								0,14 0,13 0,14 0,13 0,14 0,12 0,15 0,16 0,19 0,16 0,17 0,20	0,53 0,55 0,52 0,58 0,50 0,66 0,62 0,55 0,45 0,30 1,0 0,40

 

Примечания:

1. Сопротивление фильтра

2. Потеря давления в диафрагме

3. Потеря давления в регулирующем клапане

 

 

 

Приложение 5

 

Перекачка нефти в резервуары склада

 

n

Н

Рат.

Рат.

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	l вс, м	l насн, м	Отметки
n, м	H, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.						-1 -2 -3 -4 -3 -2 -5 -2 -3 -1 -3 -2 -2 -1

 

Примечания:

1. Сопротивление фильтра

2. Потеря давления в диафрагме

 

Приложение 6

 

n

Н

электродегидратор

Установка для промысловой обработки нефти

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	Р2, МПа	К-воподогрев.	l вс, м	l насн, м	Отметки
n, м	H, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.				0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,2 0,3

 

Примечания:

1. Сопротивление одного подогревателя

2. Сопротивление электродегидратора

3. Потеря давления в диафрагме

 

 

 

Приложение 7

 

Установка стабилизации нефти

 

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	Р1, МПа	Р2, МПа	l вс, м	l насн, м	Отметки
n, м	А, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.				0,1 0,3 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,1 0,3	1,2 0,8 1,1 0,9 1,1 0,7 0,9 0,8 1,2 0,6 0,5 0,4 1,0 1,3

 

Примечания:

1. Сопротивление холодильника

2. Сопротивление регулирующего клапана

 

 

Приложение 8

 

Перекачка керосина в резервуары склада

 

 

№ варианта	Q, м3/ч	t,	Уд.вес ɣt, Н/ м3	Р1, МПа	l вс, м	l насн, м	Отметки
n, м	H, м
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.				0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,05 0,10 0,12 0,12 0,12

Примечания:

1. Сопротивление регулирующего клапана

2. Сопротивление фильтра

3. Потеря давления в диафрагме

Приложение 9

 

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г.Стерлитамаке Кафедра «Оборудование нефтехимических заводов»

ЗАДАНИЕ

на выполнениекурсовой работы по дисциплине

«Нагнетательные машины»

 

Студенту _______________________________________ группы _____________

1 ЗАДАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Спроектировать насосную установку для перекачки жидкости при исходных данных, приведенных в приложении ___ вариант ___

2 ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Реферат

Содержание

Введение

1 Расчет характеристики сети

1.1 Обработка исходных данных

1.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий

1.3 Определение истинных скоростей движения жидкости

1.4 Определение расчётного сопротивления сети и построение характеристик сети

2 Выбор насоса

2.1 Выбор типа и марки насоса

2.2 Комплексная характеристика центробежного насоса

2.3 Пересчет характеристик насоса с воды на вязкую жидкость

2.4 Регулирование работы насоса

2.5 Техническая характеристика насоса

2.6 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети

2.7 Подбор электродвигателя

2.8 Описание насосной установки

Список использованных источников

3 ОБЪЕМ ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ

1 Схема насосной установки

2 Характеристика сети

3 Сравнение характеристик альтернативных насосов

4 Комплексная характеристика центробежного насоса

5 Конструкция выбранного центробежного насоса

 

Дата выдачи курсовой работы __________

Срок сдачи курсовой работы __________

Консультант, преподаватель ______________ К.Е. Бондарь

Зав. кафедрой, д.т.н. ______________ С.П. Иванов

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Общие положения 3

2. Расчет характеристики сети 3

2.1 Обработка исходных данных 3

2.2 Определение диаметров труб всасывающей и нагнетательной линий 5

2.3 Определение истинных скоростей движения жидкости 5

2.4. Определение расчётного сопротивления сети и построение характеристики сети 6

3. Выбор насоса, уточнение его характеристики 10

3.1 Выбор типа и подбор по каталогу марки насоса 10

3.2 Комплексная характеристика центробежного насоса 12

3.3 Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую жидкость 12

3.4 Регулирование работы насоса 14

3.5 Техническая характеристика насоса 17

3.6 Определение допустимой высоты всасывания центробежного насоса и кавитационного запаса сети 17

3.7 Подбор электродвигателя 21

3.8 Описание насосной установки 22

ЛИТЕРАТУРА 23

ПРИЛОЖЕНИЯ 24

4.

 

 

Редактор Халимова А.М.

 

Подписано в печать 08.02.2016. Бумага офсетная. Формат 60х84 1/16. Гарнитура «Таймс». Печать трафаретная.

Тираж 50. Заказ №34/1

 

Издательство ИП Журавлев А.Н.

 

Адрес издательства:

450062, Республика Башкортостан, г.Стерлитамак, пр.Октября, 9.

 

Адрес типографии:

450062, Республика Башкортостан, г.Стерлитамак, пр.Октября, 9.

Нагнетательные машины

Учебно-методическое пособие

для выполнения курсовой работы студентами

направления 241000 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

профиля – Машины и аппараты химических производств

 

Стерлитамак 2016

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной и заочной формы обучения направления 241000 – Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии, профиля – Машины и аппараты химических производств

 

 

Составитель Бондарь К.Е., ст.преподаватель

 

Рецензент Иванов С.П., доцент, д.т.н.

 

©Уфимский государственный

нефтяной технический

университет, 2016

Общие положения

 

В этом разделе необходимо осветить общие вопросы, характеризующие насосы; привести классификацию насосов; указать область их применения; перечислить достоинства и недостатки центробежных насосов; требования, предъявляемые к центробежным насосам в нефтяной и химической промышленностях; факторы, влияющие на работу насоса; типы и марки центробежных насосов по ГОСТ 12878-67, применяемых в нефтяной промышленности и по ГОСТ 10168-68, применяемых для химических производств.

 

Расчет характеристики

 

В начале этого раздела помещается схема насосной установки и таблица с исходными данными.

 

Обработка исходных данных

 

Для выполнения гидравлического расчета трубопровода необходимо знать физические свойства перекачиваемого продукта, а именно, плотность и вязкость. Эти величины – справочные. Их можно также определить, зная род перекачиваемой жидкости.

Определение плотности нефти при температуре перекачки

 

Для определения плотности нефти и нефтепродуктов используется линейная зависимость:

 

(1)

 

где - плотность жидкости при 20 , кг/м³;

– температурная поправка (в зависимости от удельного веса);

t - температура перекачки, .

Удельный вес нефти , Н/м³ при t = 20 ⁰С определяется по формуле:

(2)

 

Плотность жидкости определяется по справочнику [2].

Температурная поправка (в зависимости от удельного веса) определяется по таблице 1.

 

 

Таблица 1. Температурные поправки удельного веса нефти.

γ, Н/м3		γ, Н/м3
6900 – 6999	0,000910	8500 – 8599	0,000699
7000 – 7099		8600 – 8699
7100 – 7199		8700 – 8799
7200 – 7299		8800 – 8899
7300 – 7399		8900 – 8999
7400 – 7499		9000 – 9099
7500 – 7599		9100 – 9199
7600 – 7699		9200 – 9299
7700 – 7799		9300 – 9399
7800 – 7899		9400 – 9499
7900 – 7999		9500 – 9599
8000 – 8099		9600 – 9699
8100 – 8199		9700 – 9799
8200 – 8299		9800 – 9899
8300 – 8399		9900 – 10000
8400 – 8499

 

Определяем плотность жидкости по формуле (1) и удельный вес при температуре перекачки t.