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

мазутопровода, необходимо задаться несколькими диаметрами, обеспечивающими скорость движения мазута в сетях в пределах 0,3...2,5 м/с.

2. Определяют характер движения мазута в сетях, которое может быть ламинарным или турбулентным, с помощью безразмерного числа Рейнольдса, вычисляемого по формуле:

Re = vDg/i,

где V - скорость движения мазута, м/с; D„ - внутренний диаметр трубо-

провода, м; к - кинематическая вязкость мазута, м/с.

Ламинарному движению мазута соответствует значение Re < 2040, турбулентному - Re > 2800. Значения числа Re в пределах 2040...2800 соответствуют неопределенному, переходному режиму движения. При выполнении практических гидравлических расчетов мазутопроводов характер движения мазута в переходном режиме следует относить к турбулентному.

3. Исчисляют безразмерный коэффициент гидравлического сопротивления X, являющийся функцией числа Рейнольдса.

При ламинарном движении мазута X = 64/Re. При турбулентном движении мазута X имеет следующие значения в зависимости от Dy и Re:

Оу=25...45мм.........................0,4Re ""

=50... 125 мм и Re < 10000...............0,3797Re-°*

Dy = 150 мм и Re < 10000 ................. 0,3480Re~°

Dy =200...250 мм и Re < 30000 ..............0,3164Re""

Dy »=300...500мм и Re < 50ООО..............0,3164Re"*

4. При известном значении коэффициента гидравлического сопротивления X становится возможным определение удельных линейных потерь давления на трение АРуд которые исчисляют

по формуле:

ДРуд = Xv2p-10V2D3 ,

где X - коэффициент гидравлического сопротивления; v - скорость движения мазута, м/с; р - плотность мазута, т/м; D - внутренний диаметр труб, м.

В принципе удельные потери давления ДРуд при конкретном расходе мазута G зависят от внутреннего, диаметра трубопроводов Dg, скорости движения v, кинематической вязкости

V, плотности р, безразмерного числа Рейнольдса, характера движения мазута (ламинарного или турбулентного), безразмерного коэффициента гидравлического сопротивления X и эквивалентной шероховатости труб к.

5. Определяют оптимальные диаметры мазутопровода и потери давления на участке, т. е. полное гидравлическое соп-рютивление расчетного участка сети:

Др = ДРуд(Ь+ 1з)10-« ,

где ДРуд "~ удельные потери давления, Па/м; L - длина расчетного участка мазутопровода по плану, м; - линейная длина участка мазутопровода, эквивалентная местным сопротивлениям, м; 10"* - переводной коэффициент.

Критерием для определения оптимальных диаметров мазутопроводов следует принимать удельные линейные потери давления на трение ДРуд- Многократно выполненные гидравлические расчеты показали, что в качестве такого критерия нецелесообразно принимать скорость движения мазута v, рекомендуемую технической литературой: в напорных мазутопроводах -2,5...3 м/с, во всасывающих - 1,3 м/с. Такие скорости движения, особенно при малонагретом мазуте, приводят к весьма большим потерям давления в напорных сетях и увеличению расхода электроэнергии на перекачку топлива.

Практически для определения оптимальных диаметров мазутопроводов рекомендуется принимать в расчетах следующие значения ДРуд Для всасывающих линий и напорных магистральных сетей относительно большой протяженности -

< 120 Па/м; для коротких напорных линий и ответвлений -

< 300 Па/м.

Увеличение значения ДРуд оправдано только в особых случаях; при этом не следует увеличивать скорость движения мазута во всасывающих (v = 1,3 м/с) и напорных (v = 2,5 м/с) линиях.

Общая потеря давления Др (полное гидравлическое сопротивление) расчетного участка мазутопровода представляет собой сумму линейных потерь давления Др, на прямых участках сети, образующихся при трении мазута о стенки труб, и местных потерь давления Др в оборудовании, арматуре,

на поворотах, разветвлениях и переходах диаметров сети.

Линейные потери давления определяют по формуле: Др = ДрудЬ-Ю"*, а местные потери давления - по формуле:

ДРУ1 = РудЦ-Ю"*. Линейную длину участка L, эквивалентную местным сопротивлениям, м, возможно определить двумя способами.

Первым, теоретически наиболее точным способом определения местных потерь давления • и соответствующих им значений Ц является исчисление потерь давления на каждом

отдельном элементе местных сопротивлений расчетного участка сети согласно паспортным данным оборудования и коэффициентам местных сопротивлений f, приведенным в специальной технической литературе для выполнения гидравлических расчетов мазутопроводов. Однако таким способом можно определить местные потери давления только на рабочей стадии проектирования, когда известно точное число и расположение отдельных элементов местного сопротивления.

Вторым, практически более удобным и легко выполнимым способом, применяемым на стадии проекта или схемных проработках, когда еще не известно общее число и расположение элементов местного сопротивления в сетях, является способ, рекомендованный СНиП 2.04.07-86 для определения значения по эмпирической формуле:

где а - коэффициент для определения эквивалентной длины участка, соответствующего местным сопротивлениям в мазутопроводах {табл. 2.11).

При этом местные потери давления, образующиеся в оборудовании (если такое имеется в сетях), определяют по паспортным данным и учитывают дополнительно.

Приведенный порядок выполнения гидравлического расчета мазутопроводов наглядно показывает, что при отсутствии вспомогательных материалов он связан со значительной затратой труда и времени. В этих случаях также увеличивается возможность появления ошибок в расчетах. Проектным институтом "Латгипропром" разработаньс таблицы для гидравлического расчета трубопроводов высокосернистого топочного мазута М-100 {прил. 5), применение которых существенно облегчает и упрощает выполнение расчетов мазутных сетей. Таблицы составлены при эквивалентной шероховатости труб к =

= 0,5 мм, температуре мазута t = 40...135°С, плотности его р = 0,925...0,98 т/м и кинематической вязкости v = (0,15х х10-)...(17,5-10-) mVc.

Ниже даны примеры выполнения гидравлических расчетов мазутопроводов с применением упомянутых вспомогательных таблиц.

Пример 1. Необходимо определить потери давления в разветвленном мазутопроводе Dxs = 108x4 мм с длиной трассы L = 500 м, транспортирующем высокосернистый топочный мазут М-100 в количестве 58 т/ч, нагретый до t = 90°С. Мазутопровод сооружен с применением П-образных компенсаторов и гнутых отводов. Число элементов, где возникают местные сопротивления, неизвестно.

Решение:

Ар = Apy(L -ь L)10- = APyд(L + aL)10-« = = 1146(500 + 0,3-500)10-* = 0,745 МПа,

Коэффициент а для определения эквивалентной длины участка местных сопротивлений в сетях топочного мазута М-100 и М-40 (применительно к водяным тепловым сетям по СНиП 2.04.07-86)

В транзитных магистралях

Сальниковые 500

П-образные с гнутыми < 300 отводами

П-образные со сварными или 200...350

крутоизогнутыми отводами 400..500

В разветвленных мазутопроводах

Сальниковые П-образные с гнутыми отводами

П-образные со сварными или крутоизогнутыми отводами

<400

<150

175...200

250...300

175...250

300...350

400...500

0,2 0,3

0,5 0,7

0,3 0,3 0,4 0,6 0,6 0,8 0,9

где значение Аруд = 1146 Па/м определено по таблице прил. 4 путем

интерполяции; коэффициент а взят из табл. 2.11. Скорость движения мазута v = 2,17 м/с, определенная по прил. 4 путем интерполяции.

Пример 2. Определить потери давления в разветвленном мазутопроводе D XS = 159x4,5 мм с длиной трассы L = 5СЮ м, транспортирую-н

щем выоокосернистый топочный мазут М-100 в количестве 58 т/ч, нагретый до t =90°С. Мазутопровод сооружен с применением П-образных компенсаторов и гнутых отводов. Число элементов, где возникают местные сопротивления, неизвестно. Решение:

Др = ДPyд(L + aL)10-« =

= 92,7(500 + 0,3-500)10"* = 0,06 МПа.

Скорость движения мазута v = 0,97 м/с.

Весьма близкие друг к другу примеры 1 и 2, в которых меняются только диаметры труб, дают возможность осуществить технико-экономические расчеты для определения предпочтительности экономии металла труб или электроэнергии, затрачиваемой на перекачку мазута.

Пример 3. Определить возможный расход высокосернистого топочного мазута М-100, нагретого до температуры t = 50°С в транзитном мазутопроводе, сооруженном из труб Dxs = 273x7 мм, при допустимых

потерях давления на расчетном участке Ар = 0,39 МПа. Транзитный мазутопровод с длиной трассы L = 2500 м сооружен с применением П-образных компенсаторов и сварных отводов. Число элементов, где возникают местные сопротивления, неизвестно. Решение:

ДРуд = Ap-10*/(L + aL) =

= 0,39-1 О*/(2500 + 0,5-2500) = 103,8 Па/м,

где а определен по табл. 2.11. Значению Др - 103,8 Па/м при диаметре

труб Dy = 250 мм и температуре нагрева мазута t = 5й°С согласно

прип. 4 соответствуют расход G = 50 т/ч и скорость движения мазута в сети V = 0,28 м/с.

Пример 4. Необходимо определить возможный расход высокосернистого мазута М-100, нагретого до температуры t = 1J5°C, в транзитном мазутопроводе D = 250 мм при Др = 0,39 МПа. Транзитный мазуто-

провод с длиной трассы L = 2500 м оснащен Побразными компенсаторами и сьарнь(ми отводами. Число элементов, где возникают местные сопротивления, неизвестно. Решение:

ДРуд = Ap-10«/{L + aL) =

= 0,39-1 О*/(2500 + 0,5-2500) = 103,8 Па/м.

Значению Др уд 103,8 Па/м при Dy = 250 мм и температуре нагрева

мазута t = 136°С по прил. 4 соответствуют расход G = 274 т/ч и скорость движения мазута v = 1,53 м/с

Примеры 3 и 4 показывают, что при нагреве мазута до 135°С по сравнению с нагревом до 50°С по тем же сетям с теми же потерями давления возможно увеличить скорость транспортирования мазута пятикратно (274/50 = 5,5). Расход энергии на увеличение подогрева мазута и потери теплоты в сетях при этом, конечно, возрастут. Примеры 3 и 4 дают возможность оценить роль нагрева мазута и сделать технико-экономические сравнения вариантов для определения целесообразности увеличения пропускной способности сетей, экономии металла труб и электроэнергии, затрачиваемой на перекачку мазута, с учеюм дополнительного расхода теплоты на увеличение нагрева топлива и потерь теплоты в сетях.

В случаях, когда рассматриваемая сеть состоит из нескольких расчетных участков с различными значениями параметров G и D, гидравлические расчеты мазутопроводов выполняют в табличной форме, аналогичной той, которая применяется для расчета конденсатопроводов, а также водяных тепловых сетей (см. табл. 2.6).

На практике встречаются случаи, когда необходима высокая точность определения потерь давления на отдельных расчетных участках мазутных сетей. Это выполнимо на стадии рабочих чертежей проекта при точном определении значений линейных потерь давления как расчетного участка, так и каждого элемента местных сопротивлений сети, при отказе от применения в расчетах усредненного коэффициента а. Решение такой задачи предложено проектным институтом "Латгипропром" в справочном пособии по гидравлическому расчету мазутопроводов.

Гидравлические расчеты сетей кислот, щелочей, реагентов и других жидких материалов. Подбор оптимальных диаметрив труб в сетях жидких химических продуктов услржнен необходимостью одновременного учета разноооралных факторов, как, например: различные плотность и кинематическая

вязкость транспортируемых жидкостей при разных температурах их нагрева; различный материал применяемых труб и разная степень шероховатости их внутренней поверхности и др.

Однако методика расчетов и вспомогательные материалы, приведенные в настоящей книге и упомянутом выше справочном пособии "Гидравлический расчет мазутопроводов", создают возможность с достаточной точностью выполнить гидравлические расчеты почти любых жидкостей в случаях, когда известны значения расхода, плотности и кинематической вязкости транспортируемого вещества, материал и размеры труб, а также влияние этого вещества на материал труб для определения коэффициента шероховатости труб при длительной нормативной их эксплуатации.

Пример гидравлического расчета сети соляной кислоты концентрации 27,5% приведен в разделе 2.8.

Z7. СОСТАВЛЕНИЕ ГРАФИКОВ ДАВЛЕНИЙ

Общие сведения. Движение жидких, пульпо- и газообразных веществ в трубопроводах происходит за счет разности давлений в разных точках сети, значения которых наглядно отражают графики давлений в конкретных сетях (в технической литературе иногда их называют пьезометрическими). Графики разрабатывают после составления расчетных схем и гидравлического расчета рассматриваемых сетей. Они дают ответы на целый ряд важнейших вопросов проектирования и эксплуатации трубопроводных инженерных сетей. К ним относятся:

проверка правильности выбора диаметров, определенных гидравлическими расчетами сетей различного назначения;

определение необходимых давлений, подлежащих созданию циркуляционными (сетевыми) и подпиточными насосами, устанавливаемыми в источниках теплоты и холода в двухтрубных закрытых или открытых схемах водяных тепловых сетей и холодопроводов;

определение мест расположения подкачивающих насосных станций, давлений, создаваемых подкачивающими насосами как в двухтрубных, так и однотрубных сетях разных жидкостей;

нахождение мест расположения компрессорных станций и определение необходимых давлений, создаваемых компрессорами в однотрубных сетях различных реальных газов;

определение давлений в системах напорных конденсатопроводов и выбор на этой основе насосов перекачки конденсата, устанавливаемых в тепловых пунктах или насосных станциях потребителей;