Будь умным!

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 19.5.2024

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. Как Вы относитесь к утверждению Наука доказала что Бога нет
2. тема яку ми також застосовуємо щоб-аби- репрезентувати власний досвід-дослід-
3. а макрофаги б микрофаги в Tлимфоциты г Влимфоциты д глюкокортикоиды е тромбин Фагоци
4. тематики Завдання опису властивостей та класифікації видів уваги вирішувалися різними дослідниками порізн
5. А девушки. 6
6. Гражданская война и интервенция
7. Основы работы в Microsoft Word 2007
8. Романтизм1
9. Вторая половина XX века ознаменована процессами глобализации породившими не только позитивные последстви
10. Г от- Ф
11. тема лісу. Виконала-студентка групи БЛЕ51 Криштоф Наталія Львів 2013.html
12. Основные социологические теории личности Проблема личности ~ одна из центральных в
13. тема имела недостатки изза неопределенности пoнятия фopмциoнный уровень и смешения категорий на популяцион
14. 02 августа Илья Пророк Один из величайших пророков и первый девственник Ветхого Завета
15. 1 Понятие уклонения от уплаты и обхода налогов минимизации налоговых платежей оптимизации налогов и налог
16. Мона Лиза Джоконда 1503 Лувр Тайная вечеря 14948 Мадонна в скалах в гроте Лувр Нац
17. NONSTOP Конкурс проводится 22 февраля 2014 года в Омском областном колледже культуры и искусства Условия к
18. Порядок прекращения полномочий президента
19. социальное познание само по себе двусмысленно
20. Варианты свободомыслия по отношению к вере- еретичество богоборчество антиклерикализм агностицизм атеизм.

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе