Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

-относительной шероховатости к/йв, так и от числа Re, в то время как в области полной турбулентности X является функцией только k/de. Граничная кривая определяется уравнением

"в

(1.1-12)

Пример 1.1-1. Требуется определить потери напора на трение при течении нефти в горизонтальном трубопроводе длиной /=25 км, если в = 0,300 м, (?=270 мч. При характерных для данного трубопровода температурах и давлении перекачиваемой

л Ламинарный Переходный режим I режим

Иолнпстьт турбулентный J режим

SdlO I 2 3 1 S SW ! 2 3 ii S I 2 3 ii S 8 W I 2 3 « S 8 lO! 2 3 if 6 Re

Рис. 1.1-1.Диаграмма Муди, показывающая зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса

нефти v = 2,5 сСт и ip=850 кг/м. Трубопровод сварен из бесшовных труб, для которых А/в = 0,00017. После перевода этих заданных параметров в единицы системы СИ имеем /=25 000 м, 3=0,3 м, ?=0,075 м/с, v=2.5.10-s м/с, р=850 кг/м, ft/d.=0,00017. Скорость потока

д 0,075

•=1,06 м/с.

V -

0,785d? ~ 0,785-0,32

а число Рейнольдса

Re =

1.06-0,3 2,5-10-е

1,27-10».

Поток турбулентный, так как полученное число Рейнольдса превышает критическое значение, равное 2300. По диаграмме Мудн для А/в=0,00017 при Re=l,27 • • 10

находим, что поток соответствует переходной зоне, для которой действительно уравнение (1.1-7). По диаграмме определяем непосредственно, что для данного случая Х = = 0,018. Если требуется установить коэффициент гидравлического сопротивления с большей точностью, что обычно затруднительно вследствие сложности определения относительной шероховатости, полученное по диаграмме значение X следует подставить в уравнение (1.1-7). Затем после решения этого уравнения можно получить более точное значение X. Такая методика в некоторой степени позволяет компенсировать ошибки считывания X с диаграммы Муди. Для данного случая

2,51

,27- 105/0,018

0,00017 371

= 7,428

и, следовательно, ?i=0,0181.

Рассчитаем также коэффициент гидравлического сопротивления по уравнению (1.1-11) с использованием значения Хг.т из уравнения (1.1-5).

Хг.т = 0,0032+ 0,221 (1,27 105)-».237 = 0,0168, А. = 0,0168 4- 0,171,27-106-0,01682-0,00017 = 0,0178.

Используя в дальнейших расчетах значение Я.=0,018, по уравнению (1.1-1) получим потери напора на трение

1,062.25 000-850

й = 0,018-

2-0,300

=0,72 МН/м2.

Потери напора на трение при течении жидкости в кольцевом пространстве можно определить следующим образом. В уравнении (1.1-1) вместо значения da подставляется значение эквивалентного диаметра

(1.1-13)

где числитель - смоченное поперечное сечение трубопровода, а знаменатель - смоченный его периметр; d[ - внутренний диаметр наружной трубы; 2 - наружный диаметр внутренней трубы. Уравнение (1.1-1) можно преобразовать к виду

(1.1-14)

Для ламинарного потока коэффициент гидравлического сопротивления с достаточной степенью точности устанавливается по уравнению, предложенному Кнудсеном и Катцем в 1958 г.

(1.1-15)

При турбулентном течении расчет не дает удовлетворительных результатов, если стенки трубопровода определяются как гидравлически гладкие. Для этого случая Кнудсен и Катц в 1958 г. предложили другую формулу

0,304 Re-o-25. (1.1-16)

Число Рейнольдса следует рассчитывать с учетом значения di-с?2-Примерная граница на диаграмме между ламинарным и турбулентным течениями определяется по числу Re, равному 2000. Однако переход от ламинарного течения к турбулентному будет происходить постепенно от точки, соответствующей максимуму скорости (Кнудсен и Катц, 1958). Взаимосвязь между Re и максимумом скорости представлена этими авторами в виде формулы

Re =

(1.1-17)

Даже при Re = 700 фактический коэффициент гидравлического сопротивления будет отклоняться от значения, определенного для ламинарного потока по уравнению (1.1-15). Полностью турбулентный режим устанавливается при Re=2200.

Довольно часто внутренняя труба устанавливается эксцентрично относительно наружной. По Дейсслеру и Тэйлору, коэффициент гидравлического сопротивления в таких случаях уменьшается с увеличением эксцентриситета (Кнудсен, 1958). Выразим эксцентриситет в виде отношения расстояния между центрами окружностей труб к разности их радиусов

е = -

Изменение коэффициента гидравлического сопротивления при изменении эксцентриситета может быть весьма значительным. Так, для случая, когда /2 i=3,5 и Re=10 при е = 0 коэффициент гидравлического сопротивления Я = 0,019, а при е=1 Я = 0,014.

1.2. ТЕЧЕНИЕ ГАЗА ПО ТРУБОПРОВОДАМ 1.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Плотность и скорость газа будут значительно изменяться по длине трубопровода в соответствии с изменениями температуры и давления. При установившемся течении газа для бесконечно малого участка трубопровода dl, перепад давления на котором dp, действительно уравнение энергии

vdv+gdh+K--=0.

(1.2-1)