Гидравлический расчет сложного трубопровода

ЗАДАЧА 6.1

В начало сборного коллектора длиной 10 км, диаметром 0.2 м подают товарную нефть в количестве 180 т/ч, динамической вязкостью 20 мПа*с и плотностью 800 кг/м³. Из сборного коллектора нефть отбирают в трех точках, соответственно, 20 т/ч, 50 т/ч и 100 т/ч.

Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие 4 км, 200 м, 3 км. Определить общий перепад давления, если начальное давление равно 1.6 МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Дано: L = 10 км; D = 0.2 м; G = 180 т/ч; μ = 20 мПа*с; ρ = 800 кг/м³; q₁ = 20 т/ч, q₂ = 50 т/ч; q₃ = 100 т/ч, l₁ = 4 км; l₂ = 200 м; l₃ = 3 км; P_н = 1.6 МПа;

Найти: ΔР =?.

Решение:

Алгоритм решения данной задачи заключается в представлении сложного трубопровода состоящим из нескольких участков, различающихся по величине расходов. Каждый участок рассчитывается отдельно как простой трубопровод (см. задачу 5.1). Общий перепад давления равен сумме потерь давления по участкам.

Вначале определяют скорость нефти до первой точки отбора

v₁ = = = 1.99 м/с.

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

Re₁ = = = = 15920 > 2320 (зона Блазиуса).

Коэффициент гидравлического сопротивления λ определяют для каждого участка в отдельности.

λ_i = = = 0.028

Потери давления на первом участке определяют по формуле:

Δp = p₁ - p₂ =

Δp₁ = = 0.887 МПа

Для определения потерь давления на втором участке вначале рассчитывают скорость потока нефти

v₂ = = = 1.77 м/с

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

Re₂ = = = 14160> 2320

Коэффициент гидравлического сопротивления

λ₂ = = 0.0290

Потери давления на втором участке

Δp₂ = = 36342 Па = 0.036 МПа

Аналогично скорость нефти на третьем участке:

v₃ = = = 1.21 м/с

Режим движения на данном участке турбулентный, так как

Re₃ = = = 9680 > 2320

Коэффициент гидравлического сопротивления

λ₃ = = = 0.0319

Потери давления на третьем участке

Δp₃ = = 280000 Па = 0.28 МПа

Скорость нефти на четвертом участке

v₄ = = = 0.11 м/с

Режим движения на данном участке:

Re₄ = = = 880 < 2320

Коэффициент гидравлического сопротивления

λ₄ = = = 0.073

Потери давления на четвертом участке

Δр₄ = = 4946 Па

Общий перепад давления получают при сложении перепадов на отдельных участках

Δp = Σ p_i = 0.887 + 0.036 + 0.280 + 0.005 = 1.208 МПа

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ЗАДАЧА 6.1

В начало сборного коллектора длиной L км, диаметром D м подают товарную нефть в количестве G т/ч, динамической вязкостью μ мПа*с и плотностью ρ кг/м³. Из сборного коллектора нефть отбирают в двух точках, соответственно, q₁ т/ч и q₂ т/ч.

Расстояния от начала коллектора и до точек отбора нефти, следующие l₁ км, l₂ км. Определить общий перепад давления, если известно начальное давление P_н МПа. Сборный коллектор проложен горизонтально и местных сопротивлений не имеет.

Задания по вариантам приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1