6. Расчет средств защиты от гидроударов.

Под гидравлическим ударом понимают резкое изменение давления в трубопроводе вследствие внезапного изменения скорости движения жидкости . Особенно опасен гидроудар в длинных трубопроводах, в которых движется значительная масса жидкости с большой скоростью.

В этих случаях забросы давления могут привести к повреждению мест соединения труб, разрыву стенок трубопровода, разрушению арматуры и оборудования.

При эксплуатации объектов авиатопливообеспечения , особенно систем ЦЗС, создаются условия возникновения гидроударов (внезапная остановка насоса, быстрое открытие или закрытие запорной арматуры и т.п.), поэтому для защиты трубопроводных коммуникаций и оборудования от гидроударов используют пневмогидравлические амортизаторы ГА-2, ГА-27, ГА-45 и их зарубежные аналоги. Они устанавливаются в непосредственной близости от возможных источников возникновения гидроударов. Требуемоеколичество средств защиты от гидроударов определяется расчетом, который выполняется в следующей последовательности:

Р = Рр + ∆Р,

Р - максимальное давление при гидроударе. Па.

Рр - рабочее давление в системе. Па.

∆Р - превышение давления при гидроударе , Па. Максимальное превышение давления при гидроударе определяется по формуле:105

∆P=ρ ; V=8*102

_

р - плотность жидкости, кг/м.

- скорость движения жидкости до перекрытия потока, м/с.

С - скорость распространения по трубопроводу ударной волны изменения давления м/с для авиакеросина С = 1160м/с.

Определяется общий потребный объем средств защиты гидроамортизации:

Vo =2,21 dвн2υtфРр2/РсжРдоп

Vo - общий потребный объем средств защиты гидроамортизации, м3.

dBH- внутренний диаметр, м.

V - скорость движения авиатоплива в трубопроводе, м/с.

Рр - рабочее давление.

рсж- величина давления зарядки гидроамортизатора ( рсж = 0,85 ... 0,95 Рр ).

Рдоп - величина допустимого превышения давления в трубопроводе (Рдоп=1,25Рр).

tф- время распространения ударной волны по трубопроводу, с ;

tф= 2 I /C

Стр. 23

I - длина защищаемого участка трубопровода , 100 м.

tф=

с

Vo=2,21*(0,1)2*6,6*0,517*

м3.

3). Определяется количество гидроамортизаторов, защищающих расчетную длину трубопровода:

nГА=Vо / Vга ,

где nГА - требуемое количество гидроамортизаторов данной марки;

Vо- общий потребный объем средств защиты гидроамортизации, м3;

Vга- рабочий объем одного гидроамортизатора, м3

пГА=0,0429/0,016=2,68~3

Выбираем пневмогидравлические амортизаторы ГА-2, в количестве 2 т. к. общий потребный объем средств защиты гидроамортизации более 16 литров.

7. Гидравлический расчёт трубопроводов

Гидравлический расчёт производится после составления принципиальной схемы трубопроводных коммуникации склада ГСМ. Выполняя данную часть курсового проекта, учащийся должен показать рассчитываемую трубопроводную коммуникацию и привести все необходимые данные для расчёта. Расчет выполняется с целью определения надёжности работы сливного стояка СМ-100(СМ - 80) и проверки правильности выбора насоса .

1). Проверка надёжности работы сливного устройства типа СМ.

Для надёжной работы сливного стояка необходим обеспечить условие: давление в наивысшей точке трубопровода (сечение 2 - 2) (рис.1) должно быть больше давления насыщенного пара перекачиваемого продукта при данной температуре , т.е.

Р₂ > Р_п

где Р_п -давление насыщенного пара продукта Н/м²

а). Применяется уравнение Бернулли для сечении 1 - 1 и 2-2:

z₁g +P₁/  + ₁² = z₂g +P₂/  + ₂² +h _f

где z - геометрический напор в сечении , м ;

P₁- гидростатическое давление в сечении 1-1 н/м²

P₂- гидростатическое давление в сечении 2-2 (высшей точке магистрали) н/м²

₁- скорость жидкости м/с в ж.-д. цистерне (скорость _1<< ₂ поэтому в расчетах можно принять ₁=0)

h _f - общие (суммарные) потери напора на участке трубопровода 1 - 2 , м.

б). Находятся потери напора :

h _f= ( (l/d) + ) ₂²/2

где  - коэффициент трения :

1 - длина участка трубопровода , м .

d - диаметр трубопровода м

- коэффициент местного сопротивления

₂ - скорость жидкости в трубопроводе м/с .

в) Коэффициент трения  определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re.

Re = ₂d/

 - кинематическая вязкость сливаемого нефтепродукта при данной температуре , м² •с (табл.15).

=64/Re при Re <2300

= 0.3164/ Re^0.25 при 10 ⁵ >Re >2300

 = 1/(1.8lgRe -1.5)² при 3*10⁶ > Re > 10 ⁵

Рис. 1. Схема работы сливного устройства типа СМ

г). Определяется скорость жидкости :

₂ = 4Q/d²

где Q - расход жидкости . м³ /с

д). Из уравнения Бернулли определяется давление в сечении 2 - 2 (рис. 1) и делается вывод о надёжности сливного устройства:

P₂= P₁ - [g (z₁- z₂) +₂²/2 +h _f]  Pп

2). Выбор насоса для проектируемой трубопроводной коммуникации , Для выполнения данной задачи необходимо :

- выбрать производительность ;

- определить невелирные высоты начала и конечной точки трубопровода ;

- определить длину трубопровода :

- найти вязкость нефтепродукта - при этом учитываются самые неблагополучные условия перекачки ;

- определить состав оборудования на данной трубопроводной коммуникации и потери напора в нём .

а). Расчёт производится по формуле :

Н_тр = Н_г+h _fвс+ h _fН +(Р_со + Р_изб)/  g

где Нтр - требуемый (потребным) напор насоса , м ;

Нг - геометрическая высота подъёма жидкости , м , определяется из условий данной задачи :

h _fвс - общие потери напора во всасывающей линии , м ;

h _fH - общие потери напора в напорной линии , м ;

(определение общих потерь напора см. п. 1).

Pсо - перепад давления (потери напора) в специальном оборудовании , установленном на трубопроводе, Па

Pизб - избыточное давление в конечной точке трубопровода, Па ;

б). Определив требуемый напор Hтp , его сравнивают с развиваемым (располагаемым) напором Нр насоса , определённым по табл. 17 , и делают вывод о пригодности выбранного насоса. .Должно выполняться условие:

Нр > Нтр.