У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Трубопровод предназначенный для перекачки нефтей называется нефтепроводом а нефтепродуктов ~ нефтепро

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-30

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 4.2.2025

Классификация нефтепродуктопроводов и нефтепроводов.

Трубопровод, предназначенный для перекачки нефтей, называется нефтепроводом, а нефтепродуктов – нефтепродуктопроводом. Последние в зависимости от вида перекачиваемого продукта называют бензопроводами, мазутопроводами и т. д.

В зависимости от назначения, территориального расположения и длинны трубопроводы делят на внутренние (внутрибазовые, внутризаводские, внутрицеховые, внутри промысловые), местные (между перекачивающей станцией и нефтебазой, заводом и нефтебазой и т.д.), магистральные.

К магистральным нефтепроводам и нефтепродуктопроводам относятся:

  1.  Нефтепроводы и отводы от них, по которым нефть подается на нефтебазы и перевалочные нефтебазы
  2.  Нефтепродуктопроводы и отводы от них, по которым нефтепродукты с головной насосной станции подаются на нефтебазы.

Магистральный нефтепровод работает круглосуточно в течение всего года. Он имеет относительно большой диаметр и длину. Для перекачки по нему нефтей и нефтепродуктов создается давление 5,0 – 6,5 МПа.

Основные объекты и сооружения магистральных трубопроводов.

Магистральный трубопровод состоит из следующих комплексов сооружений.

  1.  Подводящих трубопроводов, связывающих источники нефти или нефтепродуктов с головными сооружениями трубопровода. По этим трубопроводам перекачивают нефть от промысла или нефтепродукт от завода в резервуары головной станции.
  2.  Головной перекачивающей станции, на которой собирают нефть и нефтепродукты, предназначенные для перекачки по магистральному трубопроводу. Здесь производят приемку нефтепродуктов, разделение их по сортам, учет и перекачку на следующую станцию.
  3.  Промежуточных перекачивающих станций, на которых нефть, поступающая с предыдущей станции, перекачивается далее.
  4.  Конечных пунктов, где принимают продукт из трубопровода, распределяют потребителям или отправляют далее другими видами транспорта.
  5.  Линейных сооружений трубопровода. К ним относятся собственно трубопровод, линейные колодцы на трассе, станции катодной и протекторной защиты, дренажные установки, а так же переходы через водные препятствия, железные и автогужевые дороги.

Основной составной частью магистрального трубопровода является собственно трубопровод. Глубину заложения трубопровода определяют в зависимости от климатических и геологических условий, а так же с учетом специфических условий, связанных с необходимостью поддержания температуры перекачиваемого продукта.

На трассе с интервалом 10 – 30 км, в зависимости от рельефа, устанавливают линейные задвижки для перекрытия участков трубопровода в случае аварии. Промежуточные станции размещают по трассе трубопровода согласно гидравлическому расчету. Среднее значение перегона между станциями 100 – 200 км.

Рассмотрим участок трубопровода между двумя промежуточными станциями.

ПС

ПС

                РН                                                                              РК

                                                                                                 D

                                 

                                                    L

Дано:

М = 198 [кг/с] – массовый расход

D = 1,22 [м] – диаметр трубы

К э = 0,001 [м] – шероховатость трубы

 r = 870 [кг/м3] – плотность

 u = 0,59 * 10-4 [м2/с] - вязкость

Рн = 5,4 * 106 [кг/мс2] – давление

L = 1.2 * 105 [м] – длина нефтепровода

С = 1483 [м/с] – скорость света в идеальной жидкости

Т = 293°К – температура

Примем допущения:

  1.  Жидкость идеальна
  2.  Процесс стационарный
  3.  Процесс с распределенными параметрами
  4.  Трубопровод не имеет отводов
  5.  Трубопровод не имеет перепадов по высоте
  6.  Движение нефти в трубопроводе ламинарное
  7.  Процесс изотермический.

Прежде чем находить математическую  модель линейного трубопровода выведем закон сохранения массы и закон сохранения количества движения.

Закон сохранения массы.

Этот закон гласит: масса любой части материальной системы, находящейся в движении, не зависит от времени и является величиной постоянной. Поскольку скорость изменения постоянной величины равна нулю, полная производная по времени от массы любой части рассматриваемой системы будет так же равна нулю. Математически это запишется так:

            (1)

где r(х) – плотность вещества                                       х = (х1, х2, х3) – координаты точки            W - произвольный объем системы             dV – дифференциал объема   (dV = dx1 + dx2 + dx3)

Это уравнение называется интегральной формой закона сохранения массы.

Движение системы можно  задать тремя функциями    (2)      

определяющими в момент времени t при t = t0 точка занимала положение .

Выразим начальные координаты через текущие .    (3)

Перейдем от координат         к    получим:  

          (4)

где    J – якобиан преобразования.

       (5)

Делая обратный переход от     к        получим:

  (6)

По правилу дифференцирования определителей получим:

              (7)        

примем  

Из этого равенства и определения якобиана следует

   (8)

С учетом этого равенства, уравнение (6) примет вид.

= 0                     (9)

Раскрывая полную производную по времени в подынтегральном выражении по правилу

                              (10)                                                                

приведем уравнение (9) к виду

                    (11)

В силу произвольности выбора множества W из (9) следует, что подынтегральное выражение должно быть равно нулю.

                              (12)

Эта формула называется законом сохранения массы в дифференциальной форме.

Для одномерного течения жидкости уравнение примет вид             

                                                                     (13)  

Закон сохранения количества движения.

Этот закон гласит: скорость изменения количества движения любой части материальной системы, находящейся в движении, равна сумме всех внешних сил. В математическом виде этот закон запишется так:

                       (1)

где              (2)

Fv – силы обусловленные силовыми полями

Fs – силы действующие на единицу поверхности.

Подставив (2) в (1) получим интегральную форму записи закона сохранения количества движения

.                     (3)

Это векторное уравнение эквивалентно системе из трех уравнений, отражающих закон сохранения количества движения по каждой из координат х1, х2, х3 

                        (4)

Пользуясь правилами дифференцирования интеграла, взятого по изменяющемуся объему и объединяя два слагаемых, получим  

.               (5)

Учитывая    приведем (5) к виду

 .         (6)

Поскольку это равенство справедливо при произвольном объеме подынтегральное выражение (6) должно быть равно нулю

.                             (7)

Выражение (7) есть дифференциальная форма записи закона сохранения количества движения.

Для одномерного случая, когда все составляющие сил и скоростей по всем направлениям, кроме оси х1, равны нулю, уравнения (5) и (7) примет вид  

.

Для написания математической модели линейного нефтепровода будем пользоваться этими двумя законами.               

Дифференциальная форма записи линейного нефтепровода.

Рассмотрим динамическую модель нефтепровода. Запишем исходные уравнения законов сохранения массы и количества движения в интегральной форме

            (1)

        (2)

В качестве объема W выберем цилиндр, вырезанный из потока двумя перпендикулярными к оси трубы сечениями, отстоящими друг от друга на                                                    расстоянии DХ1. Считая DХ1 малой величиной, уравнения можно записать в виде

        (3)

      (4)      

где S0 – площадь основания выделенного цилиндра

          ;             d – диаметр трубы.

Считая величины   и   постоянными по сечению и переходя к средней скорости потока v по сечению трубы   по правилу

                        .          (5)

Из уравнений (3) и (4) получим.

                            (6)

             (7)

Коэффициент    введен для учета профиля скорости по сечению трубы. Для ламинарного течения   .

Сила   определяется полем сил тяжести  

.                       (8)

Силу , действующую на поверхность объема интегрирования, разделим на две составляющие:

         - сила, обусловленная разностью давлений на основании цилиндра

         - сила, определяемая трением объема стенки

                    (9)

здесь        - боковая поверхность цилиндра

 -  касательное напряжение трения на стенке трубы

  ;                   -  коэффициент сопротивления.

Раскладывая      в ряд Тейлора и ограничившись первыми двумя членами, получим.

                            (10)

Подставив (8) и (10) в (7), запишем законы сохранения массы и количества движения для движения жидкости по нефтепроводу в следующем виде:

                                         (11)

                    (12)

Введем дополнительное уравнение. Это соотношение между скоростями изменения плотности и давления:

                              (13)

где С – скорость звука в жидкости.

Второе уравнение можно упростить объединив слагаемые   и . Такое упрощение возможно, если принять суммарное давление в точке х равным , где - высота подъема трубопровода от нулевой точки. В нашем случае . Слагаемое   - характеризует изменение давления вдоль трубопровода за счет скорости напора.

Для несжимаемой жидкости, когда     и      вдоль трубы постоянны, это слагаемое равно нулю. Учитывая уравнение (13), получим обычно используемую математическую модель для описания движения жидкости в линейном трубопроводе:

                 (14)

Система уравнений (14) нелинейна.

Линеаризуем эту систему, приняв во внимание

Линеаризованная система имеет вид:

                                (15)

Приняв во внимание, что в длинном нефтепроводе у нас будут отсутствовать инерционные силы, первое слагаемое во втором уравнении можно принять равным нулю.

Система уравнений примет вид:

                                     (16)

Перейдем к реальным параметрам трубопровода.   – массовый расход.

Получим:

                                    (17)

Примем   а .

                                    (18)

Система дифференциальных уравнений (18) является математической моделью линейного нефтепровода.

Статический режим работы линейного нефтепровода.

Для рассмотрения статического режима линейного нефтепровода воспользуемся вторым уравнением системы (18)

                     где .

Т.к.   получим.

Приняв во внимание то, что получим.

Проинтегрировав это уравнение

получим:     

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле       А. Д. Альтшуля.

                     

Число Рейнольдса определяется по формуле где – вязкость. Число Рейнольдса безразмерная величина.

Проверим.

Вычислим число Рейнольдса:

.

Построим график статического режима линейного трубопровода.

Динамический режим работы линейного нефтепровода.

Допустим, что у нас был установившийся режим, характеризующийся при:

.

Пусть в какой-то момент времени t = 0 на входе      Р

был создан скачек: , но давление на

выходе нефтепровода не изменилось. Нас будет ин-                    

тересовать как изменится давление в любой точке                                              t             

нефтепровода.                                                                                                            

Воспользуемся ранее выведенной системой дифференциальных уравнений (18).

         где                           (1)

Дифференцируя второе уравнение по х и учитывая первое, получим уравнение:

.                          (2)

Для упрощения уравнения примем  , тогда уравнение запишем:

.                          (3)

Напишем для него начальные и граничные условия:

  1.  Начальные условия:   .
  2.  при:     

               где есть единичный скачек.

Решим уравнение (3) используя метод преобразования Лапласа.

Для этого, вместо Р введем вспомогательную величину Р*, такую что

               где S - оператор                         (4)

тогда граничные условия перепишутся в виде:

  1.  
  2.                                           (5)

Умножим обе части уравнения (3) на e-St и проинтегрируем в пределах от 0 до во времени

                    (6)

Рассмотрим левую часть уравнения

.            (7)

Рассмотрим левую часть уравнения

.                       (8)

Приравниваем обе части:

 

.                                  (9)

Найдем сначала решение однородного уравнения

.                                                            (10)

Пусть Р* определяется как  .

Нам необходимо определить и С

            откуда    ,  а  .

Тогда решением уравнения является

                   (11).

Для определения коэффициентов С1 и С2 учтем граничные условия

  1.  х=0;                                  (12)
  2.  x = L;                            (13)

отсюда выразим значения С1 и С2 :           ,

                                (14).

Подставив найденное значение коэффициентов в (11) окончательно получаем:

         (15).

Применим к выражению (15) обратное преобразование Лапласа

                (16)

где     окончательно запишется:

   (17).

Разложив подынтегральную функцию в ряд Тейлора, ограничившись первыми двумя членами и взяв интегралы, мы получим конечную формулу:

Формула имеет вынужденную и свободную составляющие. Нас интересует поведение свободной составляющей.

Построим график динамического режима линейного нефтепровода (свободной составляющей) в точке х = 60 км.

3




1. ВАРИАНТ С6 УКАЖИТЕ ТОЛЬКО ОДИН ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ 001
2.  Стандартные типы данных 2
3. Движение и предпосылки движения декабристов
4. Бородино Приглашенные ЗВЕЗДЫ И ОРКЕСТР ИЗ Египта Содержание Конвенции- Мастерклассы
5. В водоемы планеты ежегодно сбрасывается около 700 км3 загрязненных вод
6. Сетевое планирование
7. Остготы
8. ru Соглашение об использовании Материалы данного файла могут быть использованы без ограничений для напис
9. Утверждаю Председатель Федерации лыжных гонок города Тюмени Лобанов Ю
10. 31599 ПОЛОЖЕНИЕ О ПОРЯДКЕ ОФОРМЛЕНИЯ ДЕКЛАРАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОЙ

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе