Лабораторная работа по нефтегазовому делу

Тема: Моделирование гидродинамических параметров технологических трубопроводов нефтебаз. Цель лабораторной работы: получение знаний, умений и навыков в области моделирования параметров технологических процессов и систем. Задачи лабораторной работы: 1. Изучить теоретические основы, определяющие состав и обозначение объектов нефтебазы; 2. Изучить оборудование и макеты, модели, установки; 3. Начертить технологическую схему объекта с помощью условных обозначений, выполнить гидравлический расчет системы. 4. Выполнить теоретическое задание по моделированию. Выполнение работы Задание для моделирования № 1. Определить диаметры отдельных участков разветвленного трубопровода, схема которого приводится на рисунке 1. Общее количество выкачиваемого из резервуара А нефтепродукта (м3/ч). В каждый пункт поступает (м3/ч) нефтепродукта. При производительности (м3/ч) насос развивает давление (МПа). Давление в точках 4, 5, 6 и 7 принять равными (МПа). Вязкость (сСт) и плотность (кг/м3) перекачиваемого продукта приведены в таблице 1. Рис. 1. Сеть распределительных трубопроводов (технологическая схема объекта) Таблица 1 Исходные данные к заданию для моделирования №1 Решение задания для моделирования №1 С таблицы 7.15, [1] для значения кинематической вязкости нефтепродукта находим среднюю скорость движения жидкости в нагнетательных трубопроводах . Необходимое значение внутреннего диаметра каждого -го трубопровода нагнетательной линии находим по формуле(1) где – объемный расход нефтепродукта в -ом трубопроводе нагнетательной линии, м3/с. Далее необходимо принять ближайшее большее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и рассчитать фактический внутренний диаметр трубопровода по формуле(2) Используя формулу (1), находим необходимые внутренние диаметры та-ких трубопроводов (см. рис. 1): — первого трубопровода (от нагнетательной линии насоса к узлу 1) с рас-ходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внуренний диаметр первого трубопровода — второго трубопровода (от узла 1 к узлу 2) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внутренний диаметр второго трубопровода — третьего трубопровода (от узла 2 к узлу 3) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внутренний диаметр третьего трубопровода — четвертого трубопровода (от узла 1 к узлу 4) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внут-ренний диаметр четвертого трубопровода — пятоо трубопровода (от узла 2 к узлу 5) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внут-ренний диаметр пятого трубопровода — шестого трубопровода (от узла 3 к узлу 6) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внутренний диаметр шестого трубопровод — седьмого трубопровода (от узла 3 к узлу 7) с расходом принимаем ближайшее стандартное значение наружного диаметра и толщины стенки трубопровода , и по формуле (2) рассчитываем внутренний диаметр седьмого трубопровода Подбор типоразмера насоса будем производить по значению расхода в системе и по необходимому значению напора насоса, который определяем (3) где – необходимый напор, который должен развивать насос для обеспечения давления не менее на входе в -ый резервуар, где – полные потери напора от насоса до соответствующего резервуара; – необходимый напор нефтепродукта на входе в -ый резервуар(5) – ускорение силы тяжести, , – разница геодезических отметок -ого резервуара и нагнетательной линии насоса, принимаем как для практически горизонтального трубопровода . Полные потери напора в -ом трубопроводе находим с помощью формулы ДарсиВейсбаха, как сумму потерь напора на трение и в местных сопротивлениях (6) где – коэффициент гидравлического сопротивления -го трубопровода длиной ; – суммарный коэффициент местных сопротивлений в -ом трубороводе; – средняя скорость движения нефтепродукта в -ом трубопроводе(7) Последовательно проводим расчет таких параметров для -ого трубопровода: — по формуле (6) средней скорости движения нефтепродукта — числа Рейнольдса (8) — первого переходного числа Рейнольдса(9) эквивалентная абсолютная шероховатость внутренних стенок трубо-провода, принимаем (таблица 7.16, [1]) — второго переходного числа Рейнольдса (10) — коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Альтшуля, для турбулентного режима движения нефтепродукта в зоне смешанного тре-ния, поскольку для всех указанных трубопроводов выполняется условие — суммарного коэффициента местных сопротивлений (все значения при-нимаем для турбулентного режима с таблицы 7.17, [1]), принимаем, что в начале каждого участка и перед резервуарами установлены задвижки(13) где – коэффициент местного сопротивления П-образного компенсато-ра, ; – коэффициент местного сопротивления тройника (на слитие), – коэффициент местного задвижки (полностью открытой), , – коэффициент местного сопротивления входа в трубу, которая вдает-ся внутрь резервуара (внезапное расширение), принимаем — по формуле (6) полных потерь напора По формуле (4) находим необходимый напор, который должен развивать насос для обеспечения давления не менее , перед этим рассчитав соответ-ствующую величину полных потерь напора от насоса до -го резервуара: Поскольку выполняется условие то фактического напора, который развивает насос будет достаточно для созда-ния давления на входе в каждый резервуар . Излишнее давление на выходе насоса можно регулировать методом дросселирования. Для значения производительности нагнетательного трубопровода и необходимого напора с таблицы 1.1, [2] подбира-ем насос марки 8НДв-Нм, характеристика которого приведена в таблице 2. Принимаем к установке в насосной станции два таких насоса. При этом один с них будет рабочий, а один резервный. Избыточный напор насоса будет компенсироваться дросселированием потока нефтепродукта в нагнетательной линии насоса. Задание для моделирования №2. Рассчитать трубопровод для перекачки М (млн.т/г) автобензина и подобрать насосы. Плотность ав-тобензина равна , коэффициент динамической вязкости . Перекачка ведется из резервуара в резервуар типа РВС номинальной емкости V по схеме, приведенной на рисунке 2. Разность геодезических отметок для всасывающего трубопровода – Zв и для нагнетательного трубо-провода – Zн. Длины отдельных участков трубопровода приведены в таблице 3. Рисунок 2 – Схема трубопровода для перекачивания бензина Таблица 3 Исходные данные к заданию для моделирования №2 Исходные данные по варианту 8 Таблица 4 Характеристика насоса марки 14НДС-НМ Наименование параметра Значение параметра Номинальная производительность насоса, м3/ч 900 Номинальный напор насоса, м 31,0 Внешний диаметр рабочего колеса, мм 480 Допустимый кавитационный запас насоса, м 5,4 Марка электродвигателя ВАО2-280L6 Номинальная мощность электродвигателя, кВт 132 Номинальная частота вращения ротора электродвигателя, об/мин 1000 Выводы При выполнении лабораторной работы изучены теоретические основы, определяющие состав и обозначение объектов нефтебазы, а также оборудование и макеты, модели, установки. Выполнено теоретическое задание, которое состоит из двух задач для моделирования. В результате решения задач определены диаметры отдельных участков разветвленного трубопровода (задача 1) и рассчи-тан трубопровод для перекачки автобензина, подобраны насосы (зада-ча 2).