Порядок выполнения работы

Основное задание.

1) Начать работу с программой «Режим» с щелчка мыши по кнопке «новый вариант», расположенной крайней слева в ряду пиктографических кнопок окна исходных данных программы (рис.4), или с выбора команды «создать новый» подменю «Вариант». В качестве имени варианта набрать свою фамилию и щелкнуть по кнопке «ОК».

2) Ввести в окне исходных данных информацию о параметрах процесса перекачки, соответствующих заданному варианту.

3) В окошках панели «последовательно работающие насосы», расположенной в левой нижней части окна, задать марки насосов, соответствующие исходным данным варианта. Для этого щелкнуть мышью по стрелке в правой части каждого окошка и выбрать нужную марку из выпадающего списка.

4) Выполнить расчет, щелкнув мышью по кнопке «расчет» с изображением калькулятора или выбрав одноименную команду в главном меню.

5) Определить расход Q перекачки, который выдается в первой строке окна результата расчета (рис.5) и давление p_н в начале участка, которое выдается во второй строке окна.

6) Распечатать окно результатов расчета щелчком мыши по кнопке «Печать», находящейся в его нижней части.

Дополнительные задания.

1) Отключить в окне исходных данных первый из работающих насосов. Для этого щелкнуть мышью по стрелке в соответствующем ему окне и выбрать из выпадающего списка первую (пустую) строчку.

2) Запустить программу на расчет. Определить новые расход Q₁ перекачки и давление p_н1 в начале участка. Сравнить их с результатами основного задания. Сделать вывод.

3) Восстановить в первом окошке панели «последовательно включенные насосы» окна исходных данных марку насоса, заданную вариантом.

4) Вычислить новую вязкость ν^* транспортируемой нефти по формуле

ν^* = 1,5 · ν

и ввести новое значение в окно исходных данных.

5) Запустить программу на расчет. Сравнить новый расход Q₂ перекачки с расходом Q, полученным в ходе выполнения основного задания. Сделать вывод об изменении расхода перекачки при возрастании вязкости нефти.

6) Восстановить исходные данные основного задания.

7) Определить новую высотную отметку Z₆₀^* сечения x=60 км как

Z₆₀^* = Z₆₀ + 200.

и ввести новое значение в таблицу «Профиль трубопровода» окна исходных данных.

8) Запустить программу на расчет. Сравнить новый расход Q₃ перекачки с расходом Q, полученным в ходе выполнения основного задания. Сделать вывод о влиянии профиля трубопровода на расход перекачки.

9) Восстановить исходные данные основного задания.

10) Ввести на панели «Характеристика участка» окна исходных данных новое значение давления p_к^* в конце участка трубопровода равное 0,40 МПа.

11) Запустить программу на расчет. Сравнить новый расход Q₄ перекачки с расходом Q, полученным в ходе выполнения основного задания. Сделать вывод о зависимости расхода перекачки от давления в конце участка трубопровода.

12) Восстановить исходные данные основного задания.

13) Запустить программу на расчет. При этом обратить внимание на наличие в трубопроводе самотечных участков. Количество таких участков выдается в третьей строке окна результатов расчета.

14) Если на участке образуются один или более самотечных участков, расчет необходимо повторить, увеличив в окне исходных данных давление в конце участка на некоторую величину Δp_к МПа:

p_к5 = p_к + Δp_к.

15) Постепенно увеличивая давление p_к5 в конце участка, повторять расчет до тех пор, пока число самотечных участков не станет равным 0.

16) Сделать вывод об изменениях, претерпеваемых при этом расходом Q₅ перекачки.

17) Оформить результаты работы в виде краткого отчета.

Содержание отчета*.

Титульный лист отчета оформляется по прилагаемой форме 1.

Повторяется условие основного задания с исходными данными варианта исполнителя.

Приводится компьютерная распечатка найденного решения.

Повторяются условия дополнительных заданий. Дается ответ на поставленные вопросы (компьютерная распечатка не обязательна).

Заполняется протокол работы.

Форма 1

Наименование учебного заведения_____________________

___________________________________________________

Факультет__________________________________________

Кафедра____________________________________________

Группа_____________________________________________

ОТЧЕТ

Лабораторная работа №____ ; вариант №____

Наименование работы________________________________

___________________________________________________

Дана___________(дата) Принята______________(дата)

Фамилия исполнителя________________________________

Фамилия преподавателя______________________________

Оценка_______________ Подпись преподавателя_________

Протокол работы №1

Требования к исполнителю работы.

Знание теории, лежащей в основе работы практикума, используемого алгоритма расчетов, понимание и умение объяснить полученные результаты.

Лабораторная работа №2. «Расчет гидравлического режима совместной работы НПС и сложного участка нефтепровода (с вставками или лупингом)»

Теоретическое введение

Линейный участок нефтепровода может иметь более сложную структуру, чем простой трубопровод, т.е. трубопровод с постоянным внутренним диаметром. Примером такого усложнения является вставка, рис.8.

Рис. 8. Участок нефтепровода со вставкой

Вставкой называется трубопроводный сегмент (ВС), как правило, большего диаметра, чем основная магистраль, подключаемый к ней последовательно с целью снижения гидравлического сопротивления и увеличения тем самым пропускной способности.

Гидравлические условия подключения вставки выглядят следующим образом:

(2.1)

т.е. расходы и нефти в основной магистрали и вставке одинаковы, а потери напора и в каждом из последовательно соединенных трубопроводов складываются.

Система уравнений (2.1) может быть записана в виде:

(2.2)

Тогда из первых двух равенств находим скорости нефти в трубопроводных сегментах: , ; из последнего соотношения – потери напора на участке АС.

Если участок нефтепровода состоит из сегментов труб, имеющих близкие диаметры, то для гидравлических расчетов можно использовать средний эквивалентный диаметр участка трубопровода:

(2.3)

где длина и внутренний диаметр составляющих участок сегментов, соответственно; длина всего участка нефтепровода. Формула (2.3) построена с условием соблюдения постоянства расхода нефти при переходе от сегмента с одним диаметром к сегменту с другим диаметром, а также зависимости гидравлических потерь от диаметра трубопровода, имеющих вид: .

Лупингом (от английского слова “loop” - петля) называется дополнительный трубопровод, проложенный параллельно основной магистрали и соединенный с ней в двух сечениях: начальном – и конечном – (рис.9).

Рис.9. Схема участка нефтепровода с лупингом

Обычно на нефтепроводах лупинги прокладываются как резервные нитки магистрали (например, на подводных переходах) или для увеличения пропускной способности рассматриваемого участка.

Гидравлические условия подключения лупинга записываются следующим образом:

(2.4)

Они означают, что при разделении (и слиянии) потоков нефти в точках разветвления расходы и складываются, а потери напора и на трение в каждом из параллельно соединенных трубопроводов одинаковы.

Система уравнений (2.4), записанная в виде:

(2.5)

дает систему двух уравнений для определения двух неизвестных скоростей и течения нефти в каждом из трубопроводов.

Эта система уравнений легко разрешается в двух случаях [6].

1) Если режимы течения нефти в каждом из трубопроводов находятся в зоне гидравлически гладких труб (зоне Блазиуса), то

и .

Тогда, разрешая (2.5) относительно и , получаем:

(2.6)

где – скорость нефти в неразветвленной части трубопровода.

Течение нефти на участке с лупингом можно представить как течение на таком же участке без лупинга, но в трубопроводе с увеличенным (эквивалентным) диаметром . Для этого достаточно принять:

, где . (2.7)

2) Если режимы течения нефти в каждом из трубопроводов находятся в зоне квадратичного трения, то . Тогда, разрешая (2.5) относительно и , получаем:

(2.8)

где и – скорость нефти и коэффициент гидравлического сопротивления в неразветвленной части трубопровода, соответственно.

Течение нефти на участке с лупингом можно представить как течение на таком же участке без лупинга, но в трубопроводе с увеличенным (эквивалентным) диаметром . Для этого достаточно принять:

, где(2.9)

– коэффициент гидравлического сопротивления в неразветвленной части трубопровода, вычисленный по эквивалентному диаметру .

Задания лабораторной работы

Основное задание. По участку трубопровода длиной L = 120 км с внешним диаметром D, толщиной стенки δ и абсолютной шероховатостью Δ = 0,2 мм перекачивают нефть с плотностью ρ и кинематической вязкостью ν, давление упругости насыщенных паров нефти – p_у. На НПС включены последовательно два насоса марки НМ. Подпор перед станцией составляет h_п = 40 м, давление в конце участка равно p_к = 0,3 МПа. Определить расход Q перекачки и давление p_н в начале участка трубопровода.

Требуется увеличить пропускную способность участка на 10%. Решение этой задачи можно достичь двумя способами: проложить лупинг или заменить часть трубопровода трубопроводом большего диаметра (сделать вставку).

а) Определить длину лупинга с диаметром, равным диаметру основной магистрали, который необходимо проложить для решения поставленной задачи.

б) Определить длину вставки из трубы с диаметромD₁, толщиной стенки δ₁ и абсолютной шероховатостью Δ₁= 0,2 мм для решения поставленной задачи.

Исходные данные к расчету по вариантам представлены в таблицах 3, 4.

Таблица 3

Таблица 4

Дополнительные задания.

1.Рассчитать, как изменится расход перекачки и давление в начале участка (см. исходные данные основного варианта), если трубопровод сделать телескопическим. Первую треть участка построить из труб с внешним диаметром D₁ и толщиной стенки δ₁, вторую треть – из труб внешним диаметром D и толщиной стенки δ и последнюю – из труб внешним диаметром D₂ и толщиной стенки δ₂. Абсолютную шероховатость Δ на всем участке принять одинаковой, равной 0,2 мм.

2. Можно ли с помощью прокладки лупинга диаметром, равным диаметру основной магистрали (см. исходные данные основного варианта), снизить давление в линии нагнетания НПС на 0,3 МПа? Определить, какой длины лупинг нужно проложить, и как при этом изменится расход перекачки.

Указание. Для выполнения основного и дополнительного заданий использовать компьютерную программу «Комплекс».

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: