Министерство образования и науки российской федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Северный (Арктический) федеральный университет

Институт нефти и газа

Технологический расчет морского дюкера

Методические указания

Архангельск

2011

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

Методическим советом Института нефти и газа

Северного (Арктического) федерального университета

__ июнь 2011 года

Составитель

П.И.Чинцов, доц.

Рецензент

А.Н.ВИХАРЕВ, доцент кафедры гидравлики, зам. директора ИНиГ

УДК 622:

Чинцов П.И. Гидравлический расчет технологических трубопроводов и морского дюкера: методические указания. – Архангельск: Изд-во С(а)ФУ, 2011. – с.

Предназначены для студентов Института нефти и газа специальностям

130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

130503 «Разработка нефтяных и газовых месторождений»

130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Северный (Арктический)

Федеральный университет, 2011

1. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Исходные данные для расчета представлены в таблице 1.1

Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета

Наименование	Условное обозначение	Единицы измерения
Теплоемкость нефти	Ср	Вт/(м^3°С)
Температура застывания нефти	tзаст	°С
Рабочее давление напорного трубопровода	Рраб	м. в. ст.
Годовой объем реализации	Qг	т
Плотность нефти при 20°С		кг/м^3
Вязкость нефти при 20°С	γ20	сСт
Вязкость нефти при 50°С	γ50	сСт
Тоннаж морского танкера	Qтмт	т
Протяжённость дюкера	Lд	м
Время загрузки танкера	Тзт	ч

Определить минимальный объем резервуарного парка, выбрать объем единичного резервуара, определить количество резервуаров, составить план резервуарного парка.

Произвести гидравлические расчеты всасывающих трубопроводов.

Произвести гидравлический расчет дюкера.

Произвести выбор внутрипарковых и береговых насосов.

Произвести выбор печей подогрева.

1.2 Определить необходимое количество танкеров, n_т, шт.

где Q_г - годовой объем реализации, т,

Q_тмт - тоннаж морского танкера, т,

1.3 Определяем межтанкерный период, Т_мт, сут.

где Т_г – период судоходства, дней, Т_г = 365;

1.4 Определяем минимальный объем резервуарного парка, V_рп, м³

где -плотность нефти при 20°С, т/м³,

- коэффициент запаса емкостей резервуарного парка, находим

интерполяцией по условию при

1.5 Определяем объем единичного резервуара, V_р, м³

где – количество резервуаров, шт., принимаем= 4-6

Принимаем V_р в соответствии с номинальной вместимостью типового проекта РВС.

1.6 Уточняем количество резервуаров, , шт.

1.7 Разбивочный план резервуарного парка

1.7.1 Находим диаметр резервуара, d_р, м

где - высота м, принимаем по типовому проекту= 12-18; соответственно менее 5000 и более 5000 м³

1.7.2 Строим разбивочный план резервуарного парка

Противопожарные разрывы между резервуарами L_пр принимаем по СНиП в зависимости от типа нефтепродукта; принимаем L_пр = 20м.

Разбивочный план резервуарного парка представлен на рисунке 1.

Разбиваем (условно) сложный трубопровод на 4 участка; критерием разбивки является внутренний диаметр участков трубопроводов и расход через них.

Необходимо определить максимальные потери всасывающего трубопровода (из одного резервуара наиболее удаленного). Принимаем совокупность участков 2,3 и 4 как один участок (т.к. внутренний диаметр и расход постоянны).

1 –резервуары РВС; 2 – задвижки; 3 – обратный клапан; 4 – подпорный насос;

5- фильтр; 6 – блок количественного учета; 7 – береговой насос; 8 – печь подогрева;

9 – дюкер; 10 – танкер на рейде

Рисунок 1 - Разбивочный план резервуарного парка

1.7.3 Определяем протяженность первого участка трубопроводов, L₁, м

1.7.4 Определяем суммарное протяженность остальных участков трубопроводов, L_2-4, м

1.8.1 Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений для первого участка,

где - коэффициент местных сопротивлений для входа в ПРП резервуара, м,= 1;

- коэффициент местных сопротивлений для хлопуши, м, = 1;

- коэффициент местных сопротивлений для задвижки, м, = 0,5;

- коэффициент местных сопротивлений для поворота, м, = 0,5;

- коэффициент местных сопротивлений для тройника, м, = 3

1.8.2 Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений для второго и четвертого участков,

где - коэффициент местных сопротивлений для обратного клапана, м,= 1,5;

- коэффициент местных сопротивлений для входа в насос, м, = 1;

2.1 Расчет всасывающих трубопроводов

2.1.1 Определяем часовой расход загрузки танкера, Q_час, м³/ч

где - плотность воды, т/м³,

- время загрузки морского танкера, ч,

Принимаем обвязку резервуаров трехтрубной, тогда часовой расход для одной нитки, , м³/ч:

2.1.2 Определяем расчетный диаметр первого участка трубопроводов, d_у1, м

где - экономическая скорость движения нефти в первом участке, м/с,= 1,5;

2.1.3 Определяем расчетный диаметр второго, третьего и четвертого участков трубопровода, d_у2-4, м

где - экономическая скорость движения нефти во втором, третьем и четвертом участках трубопроводов, м/с,= 1;

По стандартному ряду принимаем диаметры труб:

Принимаем минимальную толщину стенки для данного наружного диаметра трубы, т.к. трубопроводы всасывающие.

2.1.4 Уточняем фактическую скорость для первого участка, , м/с

где - внутренний диаметр для трубы первого участка, м,=d_нар1 - 2δ_ст1 ,

d_нар1 – наружный диаметр трубы, м,

2.1.5 Уточняем фактическую скорость для второго, третьего и четвертого участков, , м/с

где - внутренний диаметр для трубы второго, третьего и четвертого участка, м,

= d_нар2-3 - 2δ_ст2-4 ,

2.1.6 Определяем число Рейнольдса для первого участка, R_e1

где – кинематическая вязкость при 20°С, м²/с,

Определить режим течения.

2.1.7 Определяем число Рейнольдса для второго, третьего и четвертого участков, R_e2-4

Определить режим течения

2.1.8 Определяем коэффициент гидравлического сопротивления на первом участке, λ₁

При турбулентном режиме

При ламинарном режиме

(19)

2.1.9 Определяем коэффициент гидравлического сопротивления на втором, третьем и четвертом участке, λ_2-4

2.1.10 Определяем полные потери на первом участке, h_1уч, м. вод. ст.

где - плотность нефти при20°С, кг/м³,

g – ускорение свободного падения, м/с², g = 9,81;

2.1.11 Определяем полные потери на втором, третьем и четвертом участках, h_2-4уч, м. вод. ст.

2.1.12 Определяем суммарные потери во всасывающем трубопроводе, ,

м. вод. ст.

3. Расчет напорного трубопровода (дюкера)

3.1 Определяем расчетный диаметр дюкера, d_уд, м

где - экономическая скорость, м/с,= 2;

По стандартному ряду (ГОСТ 8732-78) принимаем ряд труб диаметром (стенкой):

3.2 Определяем внутренний диаметр дюкера, d_в, м

где - наружный диаметр трубы, м;

- толщина стенки, м;

3.3 Определяем наружный диаметр дюкера с изоляцией, d_ни, м

где – толщина изоляционного слоя, м,= 0,1м (бетонная заливка);

3,4 Определяем коэффициент теплопередачи изоляционного слоя трубопровода, К_t, Вт/(м²· ^оС)

,Вт/м^{2 о}С (5)

где - теплопроводность изоляционного слоя, Вт/(м ^оС), для бетона = 1,41

3.5 Определяем начальную температуру нефти в дюкере, , °С

где - температура окружающей среды, °С, на дне моря t_oc= -2;

-конечная температура нефти в дюкере, °С, =+ 10⁰ С

- теплоемкость нефти, Вт/(кг °С), С_р = 0,5;

- длина дюкера, м,

3.6 Определить среднею температуру нефти в дюкере

=(+

3 Уточняем реологические свойства нефти дюкера.

3.7 Уточняем среднюю плотность

3.8 Уточняем среднюю вязкость

,

где А – коэффициент крутизны вискозограммы.

Где Т_50, Т₂₀, ⁰К

4 Гидравлический расчет дюкера.

4.1 Уточняем фактическую скорость :

4.2 Определяем число Рейнолдса

При Re до 2200 – режим течения ламинарный

При Re от 2200 до 4000 – режим течения переходный

При Re свыше 4000 – режим течения турбулентный

Определяем коэффициент сопротивления гидравлического трения .

При ламинарном течении = 64/Re

При переходным режиме - методом интерполяции

При турбулентном течении = 0,3164/Re^0,25

4.3 Определяем линейные потери

м. в. ст.

4.4 Находим полные потери дюкера Н_д;

Н_д=k_м Н_л+dZ p 10^-3+ Р_к ,м

Где:

К_м коэффициент местного сопротивления, который принимается в зависимости от способа сооружения трубопровода (надземный или подземный) от 2% до 10%

dZ - определяется от разности геометрических отметок палубы не загруженного танкера и насосной станции.

Р_к = 20м.в.ст. (Сопротивление раздаточного коллектора танкера).