Проиллюстрируем раздел 1.1.2. решением типичной задачи.
Задача 4.
На УПСВ отстой осуществляется в РВС с внутренним диаметром 10 м. В РВС непрерывно поддерживается уровень воды равный 6 м и нефти равный 2 м.
Плотность пластовой воды 1100 кг/м3, нефти 900 кг/м3. Вязкость нефти и воды 20 мПа . с и 2 мПа . с соответственно.
Для осуществления ремонтных работ было решено осуществить перепуск жидкости в РВС УКПН, имеющий внутренний диаметр 12 м.; приёмный штуцер которого расположен на 22 м ниже раздаточного штуцера первого РВС.
Соединительная труба представляет собой старую стальную линию длиной 60 м с внутренним диаметром 100 мм.
Определить время, необходимое для перепуска, с точностью до 5 мин., если раздаточный штуцер расположен на высоте 0,5 м от днища резервуара, а приёмный на расстоянии 0,2 м.
Потери напора на местных сопротивлениях перепускной трубы принять равными 2 м.в.с.
Систематизируем исходные данные и переведём их в систему СИ:
Дано: СИ:
Все остальные величины уже
находятся в системе СИ.
Значение абсолютной
шероховатости внутренней
= 1100 кг/м3 стенки трубы «е» берётся из
= 900 кг/м3 теоретической части
|
|
Н== 22 м
L= 60 м
= 0 м
е= 1 мм е= 0,001 м
Δτ= 5 мин Δτ= 300 с
= 2 м.в.с.
τ - ?
Допустим, что в первые 5 минут перепуска режим течения был турбулентный (гидравлически гладкие трубы), а изменением уровней в резервуарах можно пренебречь.
Допустим, что в первые 5 минут перепуска по трубопроводу текла только вода.
Допустим, что в первые 5 минут перепуска уровень жидкости в первом резервуаре не достиг оси раздаточного штуцера, а уровень жидкости во втором резервуаре не достиг оси приёмного штуцера.
Тогда, для определения коэффициента гидравлического сопротивления «λ» по формуле (1.12) необходимо задаться критерием Рейнольдса, но так, чтобы:
Рассчитаем по формуле (1.9), предварительно определив относительную шероховатость внутренней стенки трубы «ε» по формуле (1.11).
Зададимся критерием Рейнольдса на первые 5 минут истечения.
Пусть:
Тогда:
По формуле (1.37) рассчитаем коэффициент расхода трубопровода:
|
|
Рассчитаем напор, под которым происходит истечение жидкости в течении первых 5 минут:
При этом, поскольку первые два слагаемых измеряются в м.в.с., а в третьем слагаемом в м.н.с., его приходится пересчитывать на м.в.с., для чего оно и умножается на соотношение соответствующих плотностей.
Определим площадь поперечного сечения соединительной трубы:
После этого по формуле (1.35) найдём пропускную способность трубопровода:
= 0,023 м3/с
Осуществим проверку правильности выбора режима течения в трубопроводе в первые 5 минут, для чего по формуле (1.6) рассчитаем истинный критерий Рейнольдса:
Поскольку:
и
выбранный нами режим течения (гидравлически гладкие трубы) не соответствует действительности.
Зададимся другим режимом течения и повторим расчёт.
Во избежание ещё одной ошибки, предварительно рассчитаем по формуле (1.10):
Поскольку:
Зададимся квадратичным режимом течения.
Тогда, согласно формулы (1.19):
Соответственно:
= 0,04 м3/с
Осуществим проверку правильности выбора режима течения в трубопроводе в первые 5 минут, для чего вновь по формуле (1.6) рассчитаем истинный критерий Рейнольдса:
Поскольку:
то режим течения в течении первых 5 минут выбран правильно.
|
|
Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за 5 минут:
Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за это время:
Поскольку:
то по переливной трубе действительно текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.
Проверим, действительно ли можно пренебречь изменением уровня в первом резервуаре за первые 5 минут, принимая допустимое в инженерных расчетах расхождение ± 5 %.
Поскольку:
и это допущение сделано верно.
Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:
Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре явно не достигнет оси приёмного штуцера.
Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:
Тогда:
= = 0,039 м3/с
Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:
Поскольку:
то режим течения в течение вторых 5 минут выбран правильно.
Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за вторые 5 минут:
Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 10 минут:
Таким образом, и во вторые 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.
|
|
Поскольку за вторые 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за первые 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.
Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:
Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре ещё не превысил оси приёмного штуцера.
Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:
Тогда:
= = 0,038 м3/с
Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:
Поскольку:
то режим течения в течении третьих 5 минут выбран правильно.
Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за третьи 5 минут:
Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 15 минут:
Таким образом, и в третьи 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.
Поскольку за третьи 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за вторые 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.
Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:
Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре превысил ось приёмного штуцера на 0,11 м, что в силу своей незначительности вряд ли скажется на точности проделанных расчетов.
А вот в последующих действиях это превышение уже будет учтено.
Допустим, что в следующие 5 минут режим течения в перепускной трубе не изменился, тогда:
Тогда:
= = 0,037 м3/с
Вновь осуществим проверку правильности выбора режима течения:
Поскольку:
то режим течения в течении четвёртых 5 минут выбран правильно.
Рассчитаем суммарный объём жидкости, вытекшей из первого РВС за четвёртые 5 минут:
Определим, насколько понизится уровень жидкости в первом РВС за 20 минут:
Таким образом, и в четвёртые 5 минут по переливной трубе текла только вода и её уровень явно не достигнет оси раздаточного штуцера.
Поскольку за четвёртые 5 минут уровень в первом РВС понизился меньше, чем за третьи 5 минут, осуществлять проверку того, что изменением уровня можно пренебречь, явно избыточно.
Определим, насколько повысится уровень жидкости во втором РВС за это время:
Таким образом, уровень жидкости во втором резервуаре превысил ось приёмного штуцера уже на 0,21 м, что и будет учтено в последующих действиях.
Действуя и дальше подобным образом (не забывая проверять выбранный режим течения и тип перетекающей жидкости) определим искомое суммарное время перепуска, которое окажется равным 280 мин.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Основные вопросы
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1029; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!