Определение объемов утечек из трубопровода и резервуара

2. Определение объемов утечек из трубопровода и резервуара

Исходные данные:

Перекачиваемое топливоавиационный бензин Б-70

Плотность перекачиваемого продукта785 кг/м3

Диаметр трубопровода273 мм

Протяженность трубопровода100 км

Диаметр отверстия 0,1 мм

Время утечки10 ч

Расстояние от начала трубопровода до места утечки, х*15 км

Тип резервуара горизонтальный

Геометрические размеры резервуара:

Диаметр 2320 мм

Длина2800 мм

2.1 Расчет объема утечек из резервуара

Обозначим z(t) – уровень топлива в резервуаре, считая от дна. Поскольку площадь отверстия мала, то распределение давления по высоте резервуара можно принять гидростатическим. Тогда

 (1)

где s – площадь отверстия;

µ - коэффициент расхода, равный 0,62;

S(t) – площадь зеркала опускающегося топлива, которая определяется по формуле:

 (2)

где L – длина резервуара, м;

D – диаметр резервуара, м;

z – высота зеркала жидкости, м;

Таким образом, получаем дифференциальное уравнение для определения функции z(t), которое нужно решить с начальным условием z(0)=D:

 (3)

Решение полученного уравнения имеет вид:

 (4)

где t – время, прошедшее с начала момента истечения.

Из найденного решения следует:

 (5)

Подставляя исходные данные получаем:

 м

 м3

Вычисляем объем V вытекшего топлива как объем освободившейся части резервуара:

 (6)

где Sс – площадь кругового сегмента, выражающегося, как известно, формулой:

 (7)

где - центральный угол сегмента, определяемый по формуле:

 (8)

Имеем:

 м

Следовательно, м2

 м

Далее находим:

 м3,

или с учетом плотности топлива

 кг

Отверстие в резервуаре было обнаружено, с помощью уровнемера, который показал, что в закрытом резервуаре происходит понижение уровня.

После подготовительных работ, отверстие заварили металлическим чопом, согласно ГОСТ.

2.2 Расчет объема утечек из трубопровода

Поскольку отверстие в стенке трубопровода невелико, то образовавшаяся течь не изменяет режим перекачки и для расчета потерь нефти можно воспользоваться формулой:

 (9)

где  - разность напоров, определяемая по формуле:

 (10)

где - избыточное давление в сечении утечки, которое рассчитывается так, как если бы ее не было.

Имеем:

Линию гидравлического уклона определяем по формуле:

 (11)

.

Напор, в месте расположения отверстия:

 (12)

где - расстояние от начала трубопровода, где расположено отверстие.

Определяем :

 (13)

где  - высотная отметка сечения, в котором расположено сквозное отверстие;

Далее находим:

Объем V вытекшей за 6 часа нефти составляет:

, или с учетом плотности топлива

Отверстие было обнаружено из за понижения давления в трубопроводе с отклонением от рабочих параметров.