Файл: Удк 6219 сравнительный анализ методов эхз в трубопроводном транспорте л. С. Булатова, Л. А. Шацкая.pdf

669
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
F

= F
1
+ F
вяз
,
(4)
Распределение скорости V
2
(x) движения жидкости в проходной трубе находится на основании дифференциального уравнения:
2 1
r
L
P
dr
dV





(5)
Решение дифференциального уравнения дает следующее распределение скорости ламинарного течения по радиусу трубы:
,
1
)
(
2 0
2
max








r
r
V
r
V
(6)
где
,
μ
4 2
0
max
L
r
P
V



(7)
2r
0
= d;
Р - падение давления на длине проходной трубы.
Расчет Стоксовского вязкого трения в проходной трубе очистного устройства произведем в нижеследующем порядке.
Из (6) следует
)
(
)
(
grad
0
max
r
r
V
dr
r
dV
r
V



(8)
С учетом (7) получим
2 2
0
max
0
вяз
Р
S
r
V
d
L
F







(9)
Следовательно, сила трения, действующая на проходную трубу, обусловленная вязким трением, равна произведению перепада давления на проходной трубе и ее сечения.
Тогда сила, действующая на поршень (очистное устройство), обусловленная перепадом давления на очистном устройстве и вязким трением перекачиваемой жидкости о внутреннюю стенку проходной трубы, вычисляется по формуле, получаемой подстановкой (9) и (2) в (4).
F

= PS + S
2
Р.
(10)
С учетом S
1
= S + S
2
получим
F

= PS
1
(11)
Примем следующие исходные данные: внутренний диаметр промысловой трубы D = 0,4 м; средняя скорость перекачки жидкости по промысловой трубе V =
1 м/с; кинематическая вязкость жидкости
 = 10
-5 ст;

670
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ число Рейнольдса с учетом (1) находится по выражению
)
Re(
2

d
V
D
d


Рассмотрим зависимость числа Рейнольдса в различных интервалах изменения диаметра проходной трубы (рис. 2).
Р и с . 2 . Анализ чисел Рейнольдса в различных интервалах
диаметра проходной трубы
Анализ полученных результатов, представленных на рис. 2, показывает, что режим течения находится на границе переходной зоны и зоны

d
1
= (0,01-0,05) м

d
2
= (0,05-0,1) м

d
3
= (0,1-0,2) м

d
4
= (0,2-0,3) м

d
5
= (0,3-0,35) м

671
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ гидравлически гладких труб. Таким образом, режим течения жидкости не является ламинарным.
Сила, действующая на поршень с наличием проходной трубы, рассчитывается в этом случае в следующем порядке:
1) определение числа Рейнольдса: Re = 510 4
;
2) определение коэффициента гидравлического сопротивления :
 = (0,16 Re – 13)10
-4
,  = 0,799;
3) определение гидравлического уклона для различных диаметров проходной трубы в интервале d = 0,5...0,3:
;
10 2
)
(
5 2
4



d
V
D
d
i

4) определение потерь напора на длине L = 1 м:
р(d)= i(d)L;
5) определение силы, действующей на поршень:
F

(d) = πD
2
0,25p(d).
В результате расчетов получены следующие значения сил, действующих на поршень:
F
1
= 1,25510 3
для d = 0,04;
F
2
= 411,106, для d = 0,05;
F
3
= 165,214 для d = 0,06.
Таким образом, при изменении диаметра проходной трубы от 4 см до 6 см, сила, действующая на поршень, изменится от F
1
= 1,25510 3
н до F
3
=
165,214 н.
При дальнейшем увеличении диаметра проходной трубы наблюдается резкое уменьшение силы F

Приведенные выражения позволяют определить диаметр проходной трубы, при котором будет гарантировано движение очистного поршня, а следовательно, и очистку внутренней полости трубы.
Библиографический список:
1. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта углеводородов //- М.:ГУП «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. Губкина, 2002.
2. Тугунов П.И., Новоселов В.Ф., Коршак А.А., Шаммазов А.М.
Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов: Учеб. пособие для вузов, под ред. А.А. Коршака, 3-е изд., испр.
– Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2008.

672
ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ И
ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ
3. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для вузов, под ред. А.А. Коршака. СПб.: Недра,
2008.