1470
.pdfкали в масштабе откладываем эту величину и через полученную точ ку проводим горизонталь до пересечения с кривой F B(Z). Абсциссой точки пересечения является Z = 1,286. Соответственно, объем смеси, который можно принять в резервуар № 4, по формуле (6.4)
V . M4 = 92,7-(1,286-0,629) = 60,9 м >.
Таким образом, всего в оба резервуара может быть принят объем смеси 210,8+60,9=271,7 м3. Так как 271,7005, то раскладку смеси необходимо продолжить.
7.0чередную «порцию» смеси направляем в резервуар № 9. На ходим сумму =1,4+1,217+0,619=3,236. Выполняя те же построения, что и ранее, находим Z = l,6 .
Соответственно, объем смеси, который можно направить в ре
зервуар № 9, по формуле (6.4) |
|
||
|
|
V _ =92,7 (1,60-1,286) = 29,1 м>. |
|
|
8 .О бщ ий |
объем р асп р ед ел ен н о й см еси |
со ставл яет |
210,8+60,9+29,1=300,8 м3. Остается принять 305-300,8=4,2 м3. |
|||
|
9.Если очередную «порцию» смеси направить в резервуар № 3, то |
||
+ |
+ ^9 + |
=1,4+1,217+0,619+0,618=1,914. Так как |
1,914>1,645, то, |
следовательно, весь остаток смеси может быть принят в резервуар №3. Ю.Таким образом вся смесь бензина и топлива ТС-1 расклады
вается на 4 части: |
|
|
|
а) при |
-1,645 < Z < 0,629 |
- |
в резервуар №5; |
б) при |
0,629< Z < 1,286 |
- |
в резервуар №4; |
в) при |
1,286 < Z < 1,60 |
- |
в резервуар №9; |
г) при |
1,60 < Z < 1,645 |
—в резервуар №3. |
Пример 6.6. Подобрать диаметр отвода для сброса на нефтебазу дизельного топлива в количестве 17,5 тыс. т/год из 5,09 млн.т, пере качиваемых по нефтепродуктопроводу с расходом 1135 м3/ч.В каче стве основных насосов на М НПП используются НМ 1250-260 с ро тором D 2 =418 мм, включенные последовательно в количестве т мн =3. Принять L,=70 км; D, =514 мм; L2=40 км; D2 =514 мм; L3=35 км; а 0 =2°; AZ=45 м; Н кп=40 м; г=820 кг/м3; v=6 мм2/с.
Решение
1. Продолжительность перекачки дизтоплива по нефтепродуктоп роводу
5,09-10’ = 5469 ч/год. Т _ 820-1135
209
2.Годовой объем сброса дизельного топлива на нефтебазу
Ч бр = 17500-103 = 21342 м3Дод. 820
3.Минимально необходимый расход в отводе по формуле (6.21)
1,5-1,2-21342
Ятреб
= 23,4 м3/ч.
0,3-5469
4.Число Рейнольдса при перекачке дизтоплива в магистральной части нефтепродуктопровода по формуле (5.10)
Re = |
4-1135 |
= 130230. |
|
|
3600-3,14-0,514-6-10"6 |
5.Относительная шероховатость труб магистральной части и пе реходные числа Рейнольдса по формулам (5.12):
|
е = |
0,2 |
= 3,89-10^; |
|
|
|
0,514 |
|
|
10 |
= 25707; |
Re, = |
500 |
|
Re, = |
= 1285347. |
|||
3,89 -10"4 |
|
' |
1 |
3,89-10^ |
Так как Rej < Re < Rej, то, следовательно в магистральной части т= 0,123, а величина коэффициента р согласно табл. 5.2
Р = 0,0802. ю 0-1271»3-891^ - 0-627 = 0,00698.
6.Так как диаметр магистральной части постоянный, то из фор мулы (5.18) гидравлический уклон при Q = 1 м3/с
|
|
0,123 |
I |
с \ 1,877 |
|
|
(6-10-6) |
||
|
f .= f , =0,00698 ------- ТТгРГ= 0,0409 |
— |
||
|
|
(0,514) |
( м э ) |
|
|
7.Для насосов НМ |
1250-260 с ротором D2=418 мм, Н 0=289,8 м, |
||
а=0, |
в=34,8-10 б ч2/м 5. |
По формулам (3.11), (3.12) вычисляем иско |
||
мые коэффициенты А и Б при m = 0,123 |
|
|
||
Б |
(1500-10000) • [О + 34,8 • 10^ (1000 +1500) J |
,1,877 |
||
= |
|
|
= 89,2-10“ |
|
|
15001,877 —1 ООО1,877 |
|
м4'631 |
А = 289,8 + 0 - 34,8-10-6 -15002 + 89,2-10^ -15001'877 = 293,1 м
,1,877
Б= 36001,877 • 89,2 • 10-6 = 422,2 - ■/
м4,631 •
210
8. |
Величина относительного сброса <р по формуле (6.22) |
||
|
, |
23,4 Л |
|
|
Ф = 1------— = 0,979. |
|
|
|
|
1135 |
|
9. |
Расчетный внутренний диаметр отвода по формуле (6.25) |
||
|
35000 |
|
1 |
|
•(1 -0,979)1,877 |
4,877 |
|
|
d3 =0,514 |
= 0,114 м. |
|
|
40000-0,9791’877 |
|
Принимаем (Прил.1) стандартный диаметр 133x8 мм. 10.Проверим правильность выбора режима перекачки, исполь
зуя формулы (5.10), (5.12):
Re = ________ 4-23,4________ = 11795; 3600-3,14-0,117-6-10^
0,2
е = — = 0,00171; 0,117
Re, = -----------= 5848; |
Re„ = 292398. |
|
1 |
0,00171 |
1 |
Так как Re( < Re < Re^ то режим течения в отводе принят пра вильно и пересчитывать d3 нет необходимости.
11. |
Критический расход дизтоплива при сбросе его по одному |
||
отводу с бензином (рл=740 кг/м3) по формуле (6.28) |
|||
3,14-0,1173 |
2-9,81-0,117 |
820-740 = 0,000522 м3/с=1,88м3/ч. |
|
Я кр |
4-1,2 |
cos 2° |
’ 740 |
|
Так как qKp<q, то, следовательно, расслоения нефтепродуктов в отводе не будет.
Пример 6.7. Температура конца кипения бензина по ГОСТ равна 185 °С, а фактическая - 180 °С. Определить предельно допустимую концентрацию дизтоплива плотностью 845 кг/м 3 в этом бензине.
|
Решение |
По формуле (6.7) |
|
|
(185-180) (185 + 180 - 248) |
д _ |
= 0,227% . |
28-(845 -753) |
211
Пример 6.8. Температура вспышки дизтоплива по ГОСТ составля ет 40 °С, а фактическая - 48 °С. Определить предельно допустимую концентрацию бензина в нем.
По формуле (6.8) |
Решение |
|
|
|
|
|
1135 . |
48 |
06 = |
----------lg— = 0,873 |
|
48 + 55 |
40 |
Пример 6.9. При последовательной перекачке дизельных топлив Л-05-40 и Л-02-40 образовалась смесь. Определить, каким будет в ней содержание серы при различных способах раскладки, если фак тически серы в них соответственно 0,47 % и 0,18 %.
Решение 1. При приеме всей смеси в резервуар с одним из дизельных топ
лив по формуле (6.29)
Stu = 0 ,5 -(0 ,47 + 0,18) = 0,325 %.
2. При делении смеси пополам задача имеет два ответа, посколь ку первая половина смеси принимается во впереди идущий нефте продукт, а вторая - в позади идущий.
Если впереди следует Л-05-40, то для первой половины смеси примесью является Л-02-40, и поэтому по формуле (6.29)
SCMl =0,172 0,18 + 0,828-0,47 = 0,420 %.
Для второй половины смеси примесью в этом случае является Л-05-40 и, следовательно,
Scm2 = 0,172 • 0,47 + 0,828 • 0,18 = 0,23 0 %.
Пример 6.10. Рассчитать параметры смеси дизельных топлив с
параметрами: рА =840 кг/м3; |
СА = 0,35; vA=7,5 м м 2/с; t^ = 64 °С; |
рб=835 кг/м3; vB= 6,7 м м 2/с; |
t„B= 60 °С. |
Решение 1. Плотность смеси по формуле (6.30)
рсм= 835 + 0,35 (840-835) = 836,8 к г/м 3.
2. Находим методом линейной интерполяции величины коэф фициентов К„ и К, при Сд= 0,35:
212
|
Kv = K vl + (Kv2 - Kv,) |
c A- c A, |
|
|
|
C*, -C *. |
|
||
|
|
|
||
|
= 0,179 + (0,221 - 0,179) |
M |
= 0,20. |
|
|
|
|
0 ,4 -0 ,3 |
|
Аналогично |
|
|
|
|
К. =0,170 + (0,2 1 7 - 0 ,1 7 0 ) - ^ 1 _ М |
= о,194. |
|||
' |
v |
’ |
0 ,4 -0 ,3 |
|
3. Кинематическая вязкость смеси по формуле (6.31) vtM= 7,5 • 0,35 + 6,7 • (1 —0,35) —0,2 • (7 ,5 —6,7) = 6,82 MMVC.
4. Температура вспышки смеси по формуле (6.32)
tBCM= 64 • 0,35+60 (1-0,35)-0,194 (64-60)=60,6 °С.
Пример 6.11. Определить объем смеси бензина (рб = 735 кг/м 3) и дизельного топлива (рд = 845 кг/м 3) плотностью р^, = 810 кг/м 3, который можно подмешать к дизельному топливу, имеющему темпе ратуру вспышки 68 °С. Объем дизтоплива в резервуаре 4000 м 3, тем пература его вспышки по ГОСТу должна быть не менее 62 °С.
|
|
Решение |
|
||
1. |
В данном случае рпр = 735 кг/м 3; |
рч = 845 к г/м 3, V4 = 4000 м3; |
|||
t„ = 68 оС; [tB] = 62 °С. |
|
|
|
|
|
2. |
Концентрация примеси в смеси по формуле (6.33) |
||||
|
Спр |
810-845 |
|
||
|
|
|
0,318. |
|
|
|
|
735-845 |
|
||
3.Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе по |
|||||
формуле (6.8) |
|
|
|
|
|
|
1135 |
. 69 |
%, |
||
|
-----------lg— |
0,426 |
|||
|
69 + 55 |
62 |
|
|
то есть 0б= 0,00426.
4.Допустимый объем подкачиваемой к дизельному топливу сме
си по формуле (6.36) |
|
|
v |
4000 0,00426 _. _ |
, |
< ----------- 1----------= 54,3 |
м 3. |
|
см |
0,318-0,00426 |
|
213
Пример 6.12. Смесь бензина и дизельного топлива, сведения о которой приведены в примере 6.8, необходимо принять в резервуар, где хранится 7000 м 3 бензина с температурой конца кипения 180 °С. По ГОСТ температура конца кипения не должна превышать 185 °С. Определить, какое количество смеси может быть принято в резерву ар без потери качества бензина.
|
|
|
|
Решение |
|
|
|
1. |
В данном случае рпр = 735 кг/м 3; |
рч = 845 кг/м 3, V4 = 7000 м3; |
|||
[ t j |
= |
185 °С; t „ = |
180 «С. |
|
|
|
|
2. Концентрация примеси в смеси по формуле (6.33) |
|||||
|
|
|
Спр |
810-735 |
0,682. |
|
|
|
|
845-735 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Допустимая концентрация дизельного топлива в бензине по |
||||
формуле (6.7) |
|
|
|
|
||
|
|
(185-180) (185 + 180 - 248) |
0,227 %, |
|||
|
|
д _ |
28-(845-753) |
|
||
|
|
|
|
|||
|
то есть 0Д= 0,00227. |
|
|
|
||
|
4.Допустимый объем подкачиваемой к бензину смеси по форму |
|||||
ле |
(6.29) |
|
|
|
|
|
|
|
|
7000-0,0027 |
„ |
||
|
|
|
vCM< ----------------------= 23,4 |
м 3 |
||
|
|
|
см 0,682-0,00227 |
|
|
Пример 6.13. В резервуаре с полезным объемом 4800 м 3 хранит ся 500 м 3 смеси дизельного топлива (рд = 845 кг/м 3) и бензина (рб = 735 к г/м 3) плотностью рсм = 840 кг/м3, с температурой вспышки 60 °С. Определить, какое количество дизельного топлива с темпера
турой вспышки 67 °С необходимо для |
исправления смеси ([t„] = |
62 °С). |
|
Решение |
|
1 .В данном случае рч = 845 кг/м 3, р |
= 735 кг/м 3; VCM= 500 м 3; |
t„ = 67 °С. |
|
|
2. |
Концентрация бензина в исходной смеси по формуле (6.33) |
|
|
Спр |
840-845 |
|
0,0455. |
|
|
|
735-845 |
3. |
Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе по |
|
формуле (6.8) |
|
214
|
1135 |
, 67 |
еб = |
-----------lg — = 0,313 %, |
|
67 + 55 |
62 |
то есть 06= 0,00313.
4.Необходимый объем дизельного топлива с запасом качества для исправления смеси по формуле (6.37)
_ 500 (0,0455-1)
= 6768 м 3.
Уц_ 0,00313
5.Суммарный объем смеси и добавляемого чистого дизельного топлива
Vcy„ = VCM+ V4 = 500 + 6768 = 7268 м 3.
Так как найденная величина превышает полезный объем резер вуара, смесь предварительно надо рассредоточить по двум аналогич ным емкостям.
Пример 6.14. Необходимо восстановить качество 400 м3 «тяже лого бензина» плотностью рсм = 739 кг/м3 с температурой конца ки пения 187 °С. Плотности составляющих смеси принять по данным примера 6.10, а допустимую температуру конца кипения бензина [t^J = 185 °С. Для исправления смеси используется бензин с темпе ратурой конца кипения 180 °С.
Решение
1.В данном случае рпр = 845 кг/м 3; рч = 759 кг/м 3, VCM= 400 м 3; tKK=180°C .
2.Допустимая концентрация бензина в дизельном топливе, со
гласно примера 6.8, 0б = 0,00227. Концентрация дизельного топлива в исходной смеси по формуле (6.33)
Спр |
739 -735 |
0,0364. |
|
|
845-735 |
З.Необходимый объем бензина с запасом качества для исправле ния смеси по формуле (6.37)
^ |
400-(0,0364-1) |
Уч “ |
= 6014 м3. |
0,00227 |
4.Суммарный объем смеси и добавляемого бензина
= 400 + 6014 = 6414 м3.
Если полезный объем резервуара с «тяжелым бензином» меньше данной величины, то исправления смеси необходимо производить в нескольких емкостях.
215
7 ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЫСОКОВЯЗКИХ И ВЫСОКОЗАСТЫВАЮЩИХ
ГЛАВА НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
При технологическом расчете перекачки высо ковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов решают ся те же задачи, что и при расчете обычных трубопроводов (опреде ление оптимальных диаметра и толщ ины стенки трубы, числа перекачивающих станций, расчет режимов эксплуатации), а также находятся оптимальные толщина изоляции и температуры перекач ки (при транспортировке с подогревом) или концентрация маловяз кого разбавителя (при перекачке в смеси с маловязкой углеводород ной жидкостью).
§ 7.1. Тепловой и гидравлический расчеты нензотермическнх трубопроводов
В общем случае в «горячем» трубопроводе мо жет быть два режима течения: турбулентный (сразу за пунктом подо грева) и ламинарный (непосредственно перед пунктом подогрева). Изменение температуры нефтепродукта по длине участка с турбулен тным течением описывается формулой
Т = Т 0+ (Т , -Т „)-е~Ш5''’' , |
(7.1) |
где Тф —температура окружающей среды (грунта на глубине заложе ния трубопровода в ненарушенном тепловом состоянии или темпе ратура воздуха, если прокладка подземная); Т х —начальная темпера ту р а п о д о гр ева н еф теп родукта; Ш ут — ч и сл о Ш ухова для турбулентного участка (0 < х < у
|
R, it d l |
(7.2) |
|
Ш у ,= |
Q р с. |
||
|
к* — полный коэффициент теплопередачи от нефтепродукта в окру
216
жающую среду при турбулентном режиме перекачки; d - внутрен ний диаметр трубопровода; i - расстояние между пунктами подо грева; Q - объемный расход нефтепродукта плотностью р и удель ной теплоемкостью Ср; £т- длина турбулентного участка.
На участке с ламинарным течением изменение температуры неф тепродукта описывается формулой
Т = Т0 + (Т кр- Т 0)е х р
1 |
в |
- |
*< |
- |
|
1- |
|
(11X1 |
Р. V |
(7.3)
где Т^р - температура, при которой турбулентный режим течения нефтепродукта меняется на ламинарный
1 v, • я • d • Re„ |
(7.4) |
|
Т = Т , + —*1п--------------- |
2. |
u4Q
Т.- температура, при которой известна кинематическая вязкость нефтепродукта v.; Re,,, - критическое число Рейнольдса; для высо ковязких нефтей и нефтепродуктов Re^, = 2000; и - крутизна вискограммы, определяемая по формуле (1.10); Шуд - число Шухова при ламинарном режиме
кя 'Я -d '^ |
(7.5) |
Ш у ,= |
|
Q 'P 'C p |
' |
кл —коэффициент теплопередачи в этом случае.
Решая совместно (7.1) и (7.3), получаем формулу для определения конечной температуры нефтепродукта при смешанном режиме течения
"I* |
-Г V |
Т = Т 0+(Тч>- Т <)) е -т . ( * жр |
(7-6) |
т* - т ®)
Протяженность участка с турбулентным режимом течения нахо дится из (7.1), при х = £, и Т = Т ¥
£ _ Q >P"Cffi j n |
Tw Ts> |
( X T ) |
|
K ^'H 'd |
T ^ - T ^ |
||
|
Соответственно длина ламинарного участка
дщ
m