Задачник по трубопроводному транспорту нефти нефтепродуктов и газа

251

поэтому найдем сначала коэффициенты ХБ и А,д гидравли­

ческого сопротивления, вычисленные по параметрам пере­ качки бензина и дизельного топлива, соответственно. Име­ ем:

Q = 400 м3/ч, d = D - 2 8 = 0,325-2-0,007 = 0,311 м,

4	0,2	а	4-400/3600 ,	,
£ —— = ----- = 0,0006; v = --------- -------г = 1,463				м/с,
d	311		3,14-0,3112
Re, = 1 ' 4 6 3		0 ’ 3 1 1	= 758320, X, =0,11-0,0006ой = 0,0172,
Б	0,6	10_б	Б
„	1,463-0,311		с„ ссс
к е й = —		6—	= 50555,
	9-10

Хд = 0 ,1 1-(0,0006 + 68/50555)°'23 = 0,0231,

V = 650000-3,14-0,3112/4 = 49352 м3,

(0 ,3 1 1/650000)0,43 = 1,916 ■10_3,

Vc = 103 • (0,0172’®+ 0,023118) • 1,916 • 10_3 • 49352 = 170 м3.

130.Отношение объемов смеси в новом и старом р

жимах равно (А.б1,8 +А,д1,8) /(А,б,8 +Хд1'8) , поэтому вы­

числяем сначала коэффициенты гидравлического сопротив­ ления в этих режимах. В старом режиме имеем:

Q = 1200 м3/ч, v = 1,607 м/с,

Reb s 1376663, ХБ =0,0159,

ReR = 103250, Л.д =0,0198,

к„ = (о,0159‘®+0,0198'®) = 1,4378-10'3

Вновом режиме имеем:

Q = 800 м3/ч, v = 1,0715 м/с, /?еБ =917918, ХБ =0,0161,

Rea =68844, Хд =0,0212,

к ио, = (0,0161‘®+0,0212'-®)= 1,5634 -10“3

252

Отношение объемов смеси составляет:

К„„./кет = (1,5634 • 10- 3)/(1,43 78 • 10-3) = 1,087,

то есть объем смеси увеличится примерно на 8,7 % незави­ симо от протяженности нефтепродуктопровода.

131.	Отношение объемов смеси в новом и старом ре­
жимах	равно	+ Хди )mJ (XB'f + А.Д1’8)	поэтому вы­

числяем сначала коэффициенты гидравлического сопротив­ ления в этих режимах. В старом режиме имеем:

Q = 140 м3/ч, v = 0,512 м/с,

ReB= 199040, ХБ = 0,0168, Дед =19904, Я,д = 0,0270,

к„ = (о,0168|8 + 0,027'-8)= 2,1403 • 1 0 3

Вновом режиме имеем:

Q = 300 м3/ч, v = 1,0976 м/с,

ReB= 426676, ХБ = 0,0151,

Reд = 42668, Хд = 0,0226,

к во, = (о,0151'* +0,0226'*)= 1,617 • 10"3

Отношение объемов смеси составляет:

Ко. К . = (1,617 • 10-3 )/(2,1403 • 10-3) = 0,75 6,

то есть объем смеси уменьшится примерно в 1,324 раза не­ зависимо от протяженности нефтепродуктопровода.

132. Объем смеси в трубопроводе с переменным диа метром находится по формуле (83), имеющей для данного случая вид:

v c =(vc,,/0'57+vc2'/°'53f 57

поэтому найдем объемы Vcl и Vc2 смеси для каждого из участков трубопровода, имеющих постоянный диаметр.

1) Q = 300 м3/ч, v = 0,815 м/с,

ReB= 490107, ХБ = 0,0149,

Лсд =36777, Хд = 0,0234,

	253
Vc]= 103(0,0 1 49i,8+ 0,0234'-*)		( 0,361 v0,43		30691=146,4 M3
		3	10s
2) Q = 300 м3/ч, v = 1,0836 м/с,
Res =565267, ХБ =0,0147,
Rea = 42396, Х.д = 0,0227,
		л	31 3 \0,43
Vcl=103(0,0147'*+0,0227'*)-			'	•15381=78,5 м3
		U -1 0 )
Теперь можно вычислить общий объем V смеси:
Vc = (146,4|/0-57 +78,5|/0-37 )0’”		= 173 м3
133.	Объем смеси в трубопроводе с переменным диа
метром находится по формуле (83), имеющей для данного
случая вид:
vc = (v cl^ 7+ v c2'/0-i7+ v r - !7)0’57
поэтому найдем объемы Vcl, Vc2 и			Vc3 смеси для каждого
из участков трубопровода, имеющих постоянный диаметр.
1) Q = 400 м3/ч, v = 0,536 м/с,
ДеБ = 459173, ХБ =0,0150,
Rea = 68876, Хд = 0,0204,
Vc,=103 (0,0150'*+ 0,0204'-*)		0,514 >|°'43■62218 = 294,5 м:

3 10*

2) Q = 400 м3/ч, v = 1,086 м/с, Res = 653476, ХБ =0,0145, Rea =98011, Хд = 0,0190,

Vcl=l О3 (0,0145'* + 0,0190'*) (О .ЗбП 0,4320460 = 89,3 м3

		2	10s
3) Q = 400 м3/ч, v = 1,463 м/с,
ДеБ =758322, 7.Б =0,0144,
Rea = 113748,	=0,0185,
Vcl=103 (0,0144'*+ 0,0185'*) ■		0 ,3 11 л°'43•18981=68,2 м-
		2,5 Ю3

254

Теперь можно вычислить общий объем Vc смеси: Vc = (294,5|/0" +89,3'/0-57 +68>2l/0■5 , = 327 м3

134. Для того чтобы учесть влияние первичной техно логической смеси на общий объем Vc образующейся смеси, увеличим длину трубопровода на некоторую величину Ьф такую, чтобы при тех же условиях перекачки, но с мгновен­

ной сменой нефтепродукта на станции, в нем образовалось

*5

75 м смеси на расстоянии Ьф от начала трубопровода. Для этого составим уравнение:

н Г	3 ( 7td	Л
75 = 103 • (А.б1,8 + Хд18) ■
Для его решения вычислим ХБ и XR. Имеем:
4 (1100/3600) ,	.
v = — ------- ------ г-^ = 1,462 м/с,
3,14-0,5162
Reb = 1257320, ReR = 188598,
ХБ =0,0159, XR =0,0182 и далее:
75 = 103 (0,015918 н-0,018218)	0,516	3,14-ОД 162	\
v	1 ф ;
Решив это уравнение, найдем: Ьф = 30853 м.

Будем теперь считать, что рассматриваемый нефтепродуктопровод имеет протяженность не 250 км, а 250 +

+ 30,853 = 280,853 км. Рассчитаем объем	Vc образующейся
смеси:
\0 ,4 3
V C = IO3-(X E18+ V * )	(L + 4 ) .
ЧL + L,
Vc = 103 (0,0159'* +0,0182'*) Q516 Y 45	ЗД4 05163 280853,
.280853)

откуда находим: V = 264 м3

255

135. Сначала вычисляем объем Vc смеси, образующей­

ся в одном контакте партий бензина и дизельного топлива: Q = 1000 м3/ч, d = D - 2 5 = 0,530-2-0,008 = 0,514 м,

„ д	0,3	_ n n n n c o		4-1000/3600 ,	,
Е= — = ----- = 0,00058; v = ---------- ------ г- = 1,34					м/с,
d	514			3,14 • 0,5142
Rec =	1 34	0 514	М7396 , ХБ =0,0175,
	0,6-10"6
R eR -	1,34	0,514	= 76529,	XR =0,0215,
	9 • 10"6
Vc = Ю3 (0.01751,8 +0,02151,8)				0,514 Vм3155545 = 586 м‘
				7,5 -105

При запасе качества 3 °С соотношения между мини­ мально допустимыми объемами партий бензина и дизельно­ го топлива и объемом смеси даются формулами (85):

УпБ = 100-Ус и У пД= 85-Ус,

следовательно, УпБ = 58600 м3, УпД = 49810 м3

Годовое число N циклов перекачки рассчитываем по формуле (86). Поскольку на конец трубопровода приходит 2,0 млн. т бензина и 4,0 млн. т дизельного топлива, то имеем:

. f2-109/735	4-109/8 4 0 l
N = тт<------- -----------------------^ = {46,4;95,6} = 46 .
1 58600	49810 } 1	J

Таким образом, перекачку можно вести с 46-ю циклами в год.

Вместимость резервуарного парка ГПС рассчитываем

по формуле (87):
W = U		2,5-107735 ( 2,5-109/735 +
vvrnc	46	0,82	8760-1000
	+ 5-107840 (		5-109/735	= 127000м-
	0,82		8760-1000

256

136. Если бы запас качества бензина по температур конца кипения был бы равен не 3, а 6 °С, то предельно до­ пустимая концентрация дизельного топлива в бензине была

бы больше. В соответствии с формулой (76) находим:

(195-ШИ1И1ШГ248)

Д/Б	2800 (8 4 0 -7 5 3 )

а соотношение между минимально допустимым объемом партии бензина и объемом образующейся смеси было бы таково (84):

V„B = —	V. = 0,171	•V: « 5 1 -v ..
0Д/Б	0,00335

Поскольку, см. решение задачи №135, объем Vc смеси,

образующейся в рассматриваемом трубопроводе, равен 586 м3, то минимальный объем УпБ партии бензина, допусти­

мый к перекачке, равен 51-586 = 29886 м3, а объем УпБ пар­ тии дизельного топлива остается прежним - 49810 м3

Годовое число N циклов перекачки находится в соот­

ветствии с формулой (86):
хт	. [ 2	107735 4	107840]	ГП1 Л	„ П1
N = m in i------- ---------------------- > = {91,0;95,6} = 9 1 .
	1	29886	49810 J	1	1

Отсюда можно найти вместимость резервуарного парка на ГПС, уменьшив ее в 46/91 = 0,505 раз:

1УГПС = 127 • 0,505 * 64,2 тыс. м3

137.Сначала определяем объем Vc смеси, образующей

ся в одном контакте перекачиваемых бензинов:

Q = 280 м3/ч, d = D - 25 = 0,273 - 2 • 0,006 = 0,261 м,

д	0,15	4-280/3600	,	,
‘ " d	- М Т “ 0' 00(157‘ ' ’ -	3,14.0,261’	а 1 ' 454	*

= =63249° I , .0,0177,

	257
Vc = 2-103 0,0177'8	( 0 26\	Y’43		-i
	*	]	-9625,5 = 41,7 M3
	ч180000^
Затем определяем	предельно		допустимую	концентра­

цию 0 бензина А 76 в бензине Аи-92. Если с - концентра­ ция бензина А 76 в смеси, то ее октановое число п опреде­ ляется формулой

п = 87 - с • (87 - 76) = 87 -11 • с .

При с = 0 октановое число п = 87 - 0,1 = 86,9, следовательно

86,9 = 8 7 -11 -0 или 0 = 0,0091,

то есть предельно допустимая концентрация бензина А 76 в бензине Аи-92 равна 0,0091 или 0,91 %.

Далее находим:

	0,171		з	IOV7 3 5
V.паи 92 = -----------41,7~ 784 м , N = — ------- = 173.
	0,0091			784
138. Имеем:
Q = 500 м3/ч, d = D -		28 = 0,377 -		2 • 0,008 = 0,361	м,
Л	0.2 лЛАП„		4-500/3600 ,		,
£ = — = -----= 0,00055; v = --------- -------- = 1,358					м/с,
d	361		3,14-0,3612
Re -= -V358 °-361 = 98048,			Хд = 0,0207.
	5 • 10 '6		д
Гидравлический уклон / находится по формуле
1	v 2	1	1 T S 82
i = А,— — = 0,0207 — -—			9	- = 0,00539
d	2g	0,361	2-9,81

или 5,39 м/км.

Если бы по трубопроводу перекачивали бензин, то

Re = 1,358-0,361		= 817063, Х ,= 0,0174.
	0, 6-10-6
1	v 2	1	1 ^ 5 8 2
i = А — ——= 0,0174 — -—			- 1———= 0,00453
d	2g	0,361	2-9,81

или 4,53 м/км.

17 — 2841

258

139. Очевидны следующие параметры процесса:

Q = 1000 м3/ч, d = D - 28 = 0,530 - 2-0,008 = 0,514 м,

Д	0,25	ЯЛ„Л1Л	4 1000/3600 , , .	,
е = — = ——		= 0,00049; v =	----------------,- = 1,34	м/с.
d	514		3,14 • 0,5142

Сначала находим гидравлические уклоны i\ и /2 на пер­ вой и второй половинах участка. Имеем:

1) Ясд = 1,34-0,514				= 76529, А.д =0,0212,
			9 1 0 -6
i. = Х		1	v	1	1,342
		„ - — = 0,0212— -			= 0,00378
д	д	d	2g	0,514	2-9,81
2) Res = 1’34 0 514 =1147933, ХБ =0,0168,
			0, 6-10
		1	- 2		1,342
iB=Х — — = 0,0168— -					= 0,00299.
Б	d		2g	0,514	2-9,81

Затем рассчитываем изменение напора по длине участ­ ка. От начального значения 450 м он линейно уменьшается до середины участка на 60000 /1 = 226,5 м, то есть ее вели­ чина Н, со стороны дизельного топлива становится равной

223,5 м, рис. 2.14.

Рис. 2.14. К решению задачи № 140

259

Находим давление р„ в месте контакта нефтепродуктов (длиной области смеси в соответствии с условием задачи

пренебрегаем):		рф= pflgH, = 840 • 9,81 ■223,5 = 1,842 • 106 Па.
Тогда напор	Н„	в месте контакта нефтепродуктов, вычис­
ленный со стороны бензина, составит:
Н „ = Р.	1,842-10б = 257,2 м,
pBg		730 9,81
то есть напор в месте контакта дизельного топлива и бензи­
на испытывает скачкообразное увеличение на величину
Н.. - Н, = 257,2 - 223,5 = 33,7 м.

От места контакта и до конца участка напор опять ли­ нейно убывает, а его значение в конце участка определяется равенством 257,2 - 60000 0,00299 =77,7 м, см. рисунок.

140.		Сначала находим гидравлический уклон i в облас
ти, занятой бензином. Имеем:
Q = 500 м3/ч,			d = D - 28 = 0,377 - 2 • 0,007 = 0,363 м,
А	°>2		л ™ »	4	500/3600 . . .	.
е = — = ----- = 0,00055;				v = ---------------- T-S 1,34 м/с,
d	363			3,14 - 0,3632
Re = -’ — '° ’3^3 = 810700, ХБ =0,0175.
	0,6	10-6		Б
Гидравлический уклон i находится по формуле:
	1	V		1	1,342
h = K -------- = 0,0175				0,363	= 0,004412.
	d	2g	'		2-9,81
Далее вычисляем потери Ah					напора на первых 30 км
трубопровода:
Ah = 30000-0,004412 = 132,4 м.
Находим напор Н„ и давление р. в месте контакта неф­
тепродуктов, рассчитанные по бензину:
н. =н0- д ь = - ^ -- д ь = 4,5-10® -1 3 2 ,4 = 496м;
			PES	730-9,81

17*

260

Р. = pEgH. = 730- 9,81 • 496 = 3,552 • 106 Па.

Теперь можно вычислить напор Н„. со стороны дизель-

„	р.	3,552 10е . . . .
ного топлива:	= —— = --------------- = 428,5 м, то есть на-
	рд8	845-9,81

пор в месте контакта бензина и дизельного топлива испы­ тывает скачкообразное уменьшение на величину

Н. - Н„ = 496-428,5 = 67,5 м.

2.9. П ерекачка высоковязких нефтей и нефтепродуктов с подогревом

141. Полагая в формуле (89) Рейнольдса-Филонова Т, = 20°С и V, = 40 сСт, получаем:

v = 40 e“' <T_20) сСт.

Определяем вторую константу в этой формуле. Полагая

Т = 70° С и v = 5,3 сСт, получаем уравнение:

5,3 = 40-е‘^ 70‘20),

откуда находим:

к = — —//!—— = 0,04 l/° C . 50 40 '

Следовательно, для нефти данного месторождения формула Рейнольдса-Филонова приобретает вид:

v = 4 0 -e ^ M(T-20>сСт.

Теперь можно найти вязкости нефти при температурах

40 и 50 °С. Имеем:
v(40) = 40 • е-0-04*40"20' = 17,9 7	сСт,
v(50) = 40-е“°'0Ф(!0"20) = 12,05	сСт.
142. Полагая в формуле	(89) Рейнольдса-Филонова

Т, = 10°С и V, = 213,4 сСт, получаем: v = 213,4-e_K<T_,0) сСт.