8. Гидравлический расчет технологических трубопроводов.

Цель гидравлического расчета - обеспечение заданной производительности перекачки. Исходными данными являются: расход, физические свойства нефтепродуктов, профиль и план трассы, а также технологическая схема с указанием всех местных сопротивлений и длин отдельных участков трубопроводов.

Гидравлический расчет ведется для самых неблагоприятных условий эксплуатации трубопровода и для самых удаленных и высокорасположенных точек коммуникаций и объектов.

При расчете следует обратить внимание на то, что один и тот же трубопровод может быть, как всасывающим, так и нагнетательным.

Гидравлический расчет технологических трубопроводов следует начинать с определения наружного диаметра трубопровода (8.1).

, (8.1)

где Q – производительность ПРУ резервуара, м³/ч; – скорость движения жидкости в трубопроводе, м/с.

После этого принимается ближайший больший диаметр по сортаменту (табл. прил. 3.7)и определяется внутренний диаметр трубопровода (8.2):

D_вн. = D_нар–2·δ, (8.2)

где D_нар. – наружный диаметр трубопровода, мм; δ – толщина стенки трубопровода, мм.

Далее определяется фактическая скорость движения жидкости в трубопроводе (8.3):

, (8.3)

где Q – производительность ПРУ резервуара, м³/ч; D_вн – внутренний диаметр трубопровода, мм;

Следующим этапом выполнения гидравлического расчета является определение режима течения жидкости.

Для определения режима течения находятся число Рейнольдса (8.4) и его предельные значения (8.5), (8.6).

, (8.4)

где D_вн. – внутренний диаметр трубопровода, мм; V – фактическая скорость в трубопроводе, м/с; ν – вязкость при минимальной температуре, м²/с.

, (8.5)

где Δ_э – эквивалентная шероховатость, мм.

, (8.6)

Если Re < 2000 в трубопроводе наблюдается ламинарный режим течения и  является функцией только Re. В этом случае используется формула Стокса (8.7):

(8.7)

При Re  3000 ламинарный режим переходит в турбулентный. В пристенном слое нефти, однако, сохраняется ламинарный подслой, покрывающий шероховатость труб. С увеличением Re толщина подслоя уменьшается и при Re=Re_I толщина подслоя становится равной е.

Таким образом, при 3000  Re  Re_I =f(Re) и эта зона турбулентного режима получила название зоны гидравлически гладких труб

 определяется в этой зоне по формуле Блазиуса (8.8).

(8.8)

Далее имеет место зона смешанного трения, где Re = f(Re, ). В настоящее время в этой зоне  определяется из формулы Альтшуля (8.9)

, (8.9)

При Re  Re_II влияние числа Рейнольдса становится незначительным и  = f(), трубопровод переходит в квадратичную зону. По формуле Шифринсона (8.10).

(8.10)

Далее находятся коэффициенты местных сопротивлений. Вычисляется сумма коэффициентов местных сопротивлений для наихудшего случая, т.е. когда наибольшее число задвижек, тройников, поворотов и т.д.

Потери напора по длине трубопровода с учетом местных сопротивлений находятся по формуле Дарси-Вейсбаха (8.11):

, (8.11)

где: – фактическая скорость в трубопроводе, м/с; l – длинна участка трубопровода, м; λ – коэффициент гидравлического сопротивления; g – ускорение свободного падения, м/с²; ξ – коэффициент местных сопротивлений (табл. прил. 3.5 - 3.6).

После расчета потерь напора по длине трубопровода определяется высота взлива в резервуаре (8.12), после чего определяется необходимый напор, развиваемый насосами при внутрибазовой перекачке на линии нагнетания (8.13).

Н_взл. = k_з · Н_р, (8.12)

где Н_р – высота резервуара, м (табл. прил. 2.1-2.4); k_з – коэффициент заполнения резервуара.

Н_насоса = h_наг. + Н_взл. + Δz, (8.13)

где h_наг. – потери напора по длине нагнетательного трубопровода, м; Н_взл. – высота взлива в резервуаре, м; Δz – разность геодезических отметок конца и начала трубопровода, м.

Завершающим этапом гидравлического трубопровода является определение необходимой высоты всасывания насоса (8.14).

Н_S ≥ |h₀ – Δz – h_вс.|, (8.14)

Δz – разность геодезических отметок конца и начала трубопровода, м; h₀ – минимальный напор вначале всасывающего трубопровода, м (h₀ принимается равным 0,8 м).