Сделай Сам Свою Работу на 5

Гидравлический расчет трубопровода для

Транспорта сжиженного газа

Пример 9.8.1.Необходимо произвести гидравлический расчет трубопровода для сжиженного газа пропускной способностью 350 м3/сут. Состав газа (в % об.): пропан 65, п-бутан 30, п-пентан 5. Длина трубопровода 75 км. Отметка начальной точки 35,75 м, конечной 49,78 м, наиболее возвышенной 77,86 м. Расстояние от начальной точки до возвышенной 56 км. Температура жидкости в трубопроводе колеблется от Т1 = 278° К зимой до Т2 = 298° К летом.В сжиженном газе заметны следы сероводорода.

Решение

1. Определим физические параметры перекачиваемой жидкости.

а) Плотность ρт = ρoα(ТТ0) кг/м3 при Т = Т2 = 298° К.

для пропана ρo пр =529,7 кг/м3, α = 1,354 кг/м3·град,

ρпр т = 529,7 - 1,354·25 = 529,7 -33,8 = 495,9 кг/м3;

для п-бутана ρo б =601,0 кг/м3, α = 1,068 кг/м3·град,

ρб т = 601,0-1,068·25 = 601-26,7 = 574,3 кг/м3;

для п-пентана ρo п = 645,5 кг/м3, α = 0,9503 кг/м3·град,

ρп т = 645,5 -0,9503·25 = 645,5 - 23,8 = 621,7 кг/м3.

Таблица 9.8.1

Результаты расчетов

Компоненты Концен­трация объемная Плотность при Т = 293° К, кг/мЗ Масса компонентов, кг Концентрация массовая
Пропан 0,65 501,0 501×0,65 = =326,5 326,5: 531,7=0,607
п-Бутан 0,30 579,0 579×0,30 = =173,9 173,9: 531,7=0,334
п-Пентан 0,05 626,0 626×0,05 = 31,3 31,3: 531,7=0,059
  Итого: 531,7 1,00

 

Плотность смеси

.

Так как концентрация упр, уб, уп в формуле массовая, а нам за­дана объемная, произведем пересчет

.

б) Вязкость μТ = Па∙с при Т = Т2 = 298° К.

для пропана А = 0,703 · 10-5, С = 777,20,

μпр т = 0,703·10-5·2,718 = 0,703· 10-5·2,7182,61 = 9,537·10-5 Па·с;

для н-бутана А = 1,613 · 10-5, С = 689,0,

μпр т = 1,613·10-5·2,718 = 1,613· 10-5·2,7182,31 = 16,28·10-5 Па·с;

для n-пентана А = 2,151 · 10-5, С = 700,15,

μпр т = 2,151·10-5·2,718 = 2,151 · 10-5·2,7182,35 = 22,53·10-5 Па·с.

Вязкость смеси lg μсм = упр lg μпр + уб lg μб + уп lg μп.

Для упрощения вычислений укрупняем значение μ в 105 раз.

Тогда

lg = 0,607 lg 9,537 + 0,334 lg 16,28 + 0,059 lg 22,53 = 1,0795.

= 12,01 Па·с

или, принимая во внимание укрупнение,

=12,01·10-5 Па·с.

в) Упругость паров при температуре Т =298 ° К по формуле

для пропана А = 9,4367, В = 1048,9, С =- 5,61,

рпр=959200 Н/м2=0,9529 МПа

для n-бутана А = 9,11808, B = 1030,34, С = - 22,109,



рб = 241 800 н/м2 = 0,2418 МПа;

для n-пентана А = 8,99851, В = 1075,82, С = -39,791,

рп = 67 930 н/м2 = 0,6793 бар = 0,06793 МПа.

Упругость паров смеси

.

Так как zпр, zб, zп — мольная концентрация, делаем пересчет

Тогда

рсм = 0,678·0,9529 + 0,282·0,2418 + 0,04·0,06793 = 0,7071 МПа (абс.)

2. Задаемся средней скоростью движения жидкости в трубопро­воде

υ = 1,5 м/сек.

3. Диаметр трубопровода

м3/с,

тогда

м.

Таблица 9.8.2

Результаты расчетов

Компоненты Концен­трация массовая Молеку­лярный вес Число молей Концентрация мольная
Пропан 0,607 0,607:44 = 0,0138 0,0138:0,02038 = 0,678
п-Бутан 0,334 0,334:58=0,00576 0,00576:0,02038 = 0,282
n-Пентан 0,059 0,059:72=0,00082 0,00082:0,02038 = 0,040
  Итого 0,02038 1,000

4. Принимаем величину эквивалентной шерохова­тости kэ = 0,5 мм. Тогда относительная шероховатость

а гладкость

5. Потеря напора по длине трубопровода

Коэффициент λ, исходя из условия движения жидкости в зоне, соответствующей шероховатому трению, определяем по формуле И.Никурадзе

Тогда

м.

Учитывая местные сопротивления

hобщ = 839,1 м + 0,015 ∙ 839,1 = = 851,7 м.

Перепад давления

Δробщ = hобщ γ = hобщ Q g = 851,7 · 536 · 9,81 = 4 478 372 Н/м2 = =4,478 МПа.

6. Принимая давление в конце трубопровода равным давлению насыщения при максимальной температуре (для нашего случая рабс = 0,707 МПаили ризб = 0,607 МПа),определяем ориентировочное давление р1 в начале трубопровода

р1= 4,478 + 0,607 =5,08 МПа.

7.Предельное число ReII

Кинематическая вязкость при Т = Т2 = 298° К

м2/с.

Зная, что вязкость воды ν = 1,0 · 10-6 м2/сек, имеем:

Фактическое значение

Таким образом, движение будет осуществляться в режиме, соответ­ствующем зоне шероховатого трения.

8. Давление в опасной точке

Тогда

или, что, то же самое,

рв = 289,03·536·9,81 = 1,519 МПа.

Давление в этой точке превышает упругость паров на (1,519 0,707) = 0,812 МПа, что соответствует указанным выше условиям.

9. Для наблюдения условия по давлению в конце трубопровода принимаем

рдоп=0,12 МПа.

Тогда давление в конце трубопровода

р2 = 0,607 + 0,12 = 0,827 МПа,

и соответственно в начале

р1 = 5,08 + 0,2 =5,28 МПа.

Таким образом, в расчете определены все искомые величины.

Задача 9.8.1.В резервуаре находится сжиженный газ, паровая фаза которого состоит (в весовых процентах): этана 2,1%, этилена 1,5%, пропана 64,4%, пропилена 4,8%, н-бутана 22%, бутилена 5,2%. Определить состав жидкой фазы при температуре 0 0С.

Ответ: С2Н6=0,23%; С2Н4= 0,1%; С3Н8=35,47%; С3Н6=2,14%; С4Н10=51,48%; С4Н8=10,58%

Хранение сжиженного углеводородного газа

Пример 9.9.1.Рассчитать величину давления, которая может быть в наземной емкости объемом V=25±0,25м3, наполненной пропаном в количестве G=10700 ± 53 кг; газ нагреет до расчетной температуры 328 К. Характеристика емкости: горизонтальная цилиндрическая с полусферическими днищами; коэффициент формы с=1,4, диаметр D=2м; толщина стенки δ=24 мм; материал корпуса Ст 3; коэффициент линейного расширения и модуль упругости металла корпуса соответственно: α=12·10-6 1/°С и Е = 2,2·1011 Н/м2; абсолютное давление при гидравлическом

испытании р=24·105 Н/м2. Коэффициент объемного сжатия пропана βсж=72·10-10 м2/Н. Плотность жидкой фазы и давление насыщенных паров пропана соответственно равны:

при Т=338 К, ρ’=421 кг/м3 и ру=23·105 Н/м2;

при Т=328 К, ρ’=437 кг/м3 и ру=19,31·105 Н/м2;

при Т=293 К, ρ’=499 кг/м3 и ру=8,46·105 Н/м2;

Решение

Изменение давления

Полное давление в емкости

Па.

В неблагоприятном случае давление в емкости на 10,69·105 Па будет больше давления гидравлического испытания.

Пример 9.9.2.Рассчитать величину давления, которое может быть в баллоне объемом V=50 ± 0,2 л, наполненном пропаном в количестве G=21,5 ± 0,26 кг при условии, что газ нагрет до расчетной температуры 338 К.

Характеристика баллона: днища полусферические; коэффициент формы с=1,54; диаметр D=0,3 м, толщина стенки δ=4мм; характеристика материала корпуса болона та же, что и в задаче №28; абсолютное давление гидравлического испытания р=26∙105 Па

Баллон, наполненный газом, взвешивается на весах типа ВМ-150, точность взвешивания ± 0,065 кг.

Решение

Изменение давления

Полное давление в болоне

Па.

Давление в болоне будет больше давления гидравлического испытания на 18,6·105 Па.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.