Зная годовую пропускную способность трубопровода G =3,0 млн. т/год определяем наружный диаметр трубопровода

1. Зная годовую пропускную способность трубопровода G =3,0 млн. т/год определяем наружный диаметр трубопровода

D_Hap = D_H2 = 377 мм.

К нему добавляем из таблицы№1 еще два ближайшие по ГОСТу диаметра - больший D_Нз = 426мм и меньший - D_H1=325 мм. Дальнейший расчет осуществляется по трем стандартным диаметрам.

2. Для каждого диаметра вычисляется толщина стенки трубы по формуле

 

δ = n ρ D нар / 2 (n ρ + R₁), (мм), (1)

где: δ - толщина стенки трубы, мм;

n - коэффициент надежности по нагрузке, п =1, 1;

D_Hap - наружный диаметр трубопровода, мм;

R₁ - нормативное сопротивление сжатию, МПа;

ρ - давление в трубопроводе, МПа. (необходимо подсчитать среднее арифметическое давление из таблицы №1)

Значение R₁ определяется из выражения:

 

R₁ = 0,7 σ_в, (МПа) (2)

где: σ_в - предел прочности при сжатии, МПа.

Значения σ_в для различных видов трубных сталей приведены в таблице№2.Т. к у нас сталь марки 10Г2ФБ, то σ_в = 590 МПа.

Следовательно, R₁ = 0,7*590 = 413 МПа.

Теперь подсчитаем среднее арифметическое давление для каждого диаметра:

 

ρ ₁ = 7,0

ρ ₂ = 5,9

ρ ₃ = 5,9

Отсюда, δ₁= 1,1*7,0*325/2 (1,1*7,0 + 143) = 9 мм

δ₂= 1,1*5,9*377/2 (1,1*5,9+143) = 9 мм

δ₃= 1,1*5,9*426/2 (1,1*5.9+143) = 10 мм

3. Определяется внутренний диаметр трубопровода по формуле:

D_вн = D_Hap - 2 δ (3)

D_вн1 = 325-2*9 = 307 мм

D_вн2 = 377-2*9 = 359 мм

D_вн3 = 426-2*10 = 406 мм

4. В соответствии с расчетной пропускной способностью производим выбор магистральных нефтеперекачивающих насосов.

Тип насоса определяется по значению средней пропускной способности в год в таблице №4. (Средняя пропускная способность - средняя арифметическая пропускная способность из таблицы №1)

Итак, средняя пропускная способность G₁ = 2,0 млн. т/год; G₂ = 2,8 млн. т/год; G₃ = 3,8 млн. т/год.

Отсюда, тип насоса 1 -НМ-250-475, 2 - НМ-360-460, 3 - НМ500-300.

5. Скорость движения нефти в трубопроводе в зависимости от диаметра трубопровода выбирается по следующей таблице.

 

Рекомендуемые скорости движения нефти в магистральных

трубопроводах

Диаметр трубопровода, мм	Скорость движения нефти, м\с, W	Диаметр трубопровода, мм	Скорость движения нефти, м\с, W
219	1,0	630	1,4
273	1,0	720	1,6
325	1,1	820	1,9
377	1,1	920	2,1
426	1,2	1020	2,3
530	1,3	1220	2,7

 

Для диаметра D_H1 = 325 мм, W₁ = 1,1 м/с;

Для диаметра D_H2 = 377 мм, W₂ = 1,1 м/с;

Для диаметра D_H3 = 426 мм, W₁ = 1,2 м/с;

6. Для каждого варианта расчета определяется гидравлический уклон:

i = λ W^2/2g D_BH. (6)

Здесь: g - ускорение силы тяжести (= 9.8 м/с²)

W - скорость движения нефти в трубопроводе, м/с; (определяемая в пункте №6)

λ - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый в зависимости от режима течения жидкости (в зависимости от числа Рейнольдса Re) следующим образом:

Число Рейнольдса определяется по следующей формуле:

Re =W D_bh/ n,

 

Где n - это заданный коэффициент кинематической вязкости

Исходя из полученного значения числа Рейнольдса определяем режим течения:

Для ламинарного режима течения жидкости (Re < 2300)

 

λ = 64/Re.

 

Для турбулентного режима течения нефти

λ = 0,3164/Re ^0,25 при (3500 < Re < 15/К_Э).

Для смешанного трения λ = 0,11 8/Re+К_Э

при 15/К_Э <Re < 560/К_э.

 

Коэффициент эквивалентной шероховатости трубопровода (К_Э) может приниматься ориентировочно на уровне от 0,0005 до 0,0001 для диаметров трубопроводов от 200 до 1200 мм соответственно.

Итак, подсчитаем число Рейнольдса:

Re₁= 1,1*0,325/0,00033 = 10833

Re₂ = 1,1*0,377/0,00033 = 12567

Re₃ = 1,2*0,426/0,00033 = 15491

Т. к 3500 < Re < 15/К_Э,

 

следовательно режим течения жидкости турбулентный, отсюда:

λ = 0,3164/Re ^0,25.

λ ₁= 0,3164/10833 ^0,25= 0,031

λ ₂ = 0,3164/12567 ^0,25= 0,03

λ₃= 0,3164/15491 ^0,25= 0,028.

Отсюда,

i₁ = 0,031*1,21/2*9,8*0, 325 = 0,0059 м

I₂ = 0,03*1,21/2*9,8*0, 377 = 0,0049 м

I₃ =0,028*1,44/2*9,8*0, 426 = 0.0052 м