refik.in.ua 1 2 3

1 Розрахунок фізичних властивостей нафти




    1. 1.1 Розрахунок густини нафти

До основних фізико-хімічних властивостей нафт, що впливають на технологію транспортування належать густина, в’язкість, та теплоємність. Змiну густини в наслідок зміни температури визначають за формулою
, (1.1)
де - густина нафтопродукту при температурах t та 20С відповідно;

- температурна поправка;

. (1.2)
Температурна поправка становить

Густина нафти при температурі розрахунковій температурі,

Таблиця 1.1 - Залежність густини нафти від температури

Температура ,°C

Густина нафти, 

0

837,5

2

836,0

4

834,5

6

833,0

8

831,5


10

830,0

12

828,5

14

827,1

16

825,6

18

824,1

20

822,6


Результати обрахунків залежності густини нафти від температури при температурі від 0 до 20 ºС з кроком ∆t=2 ºС виконані за допомогою Excel зведемо в таблицю 1.1.

На основі розрахунків будуємо графік залежності густини нафти від температури (додаток А)
1.2 Розрахунок в’язкості нафти
В’язкість нафти при необхідній температурі можна визначити за емпіричними формулами Рейнольдса – Філонова, Панченкова чи Вальтера.

Залежність в’язкості нафти від температури за формулою Рейнольдса-Філонова

, (1.3)
де ν* - відоме значення в’язкості при температурі t1;

u – коефіцієнт крутизни віскограми,

, (1.4)
ν1, ν2 – відомі значення в’язкості нафти при температурах t1, t2 відповідно.

Коефіцієнт крутизни віскограми становить

Обчислюємо кінематичну в’язкість аналітично при розрахунковій температурі:

Значення в’язкості нафти для інших температур заносимо в таблицю 1.2. На основі розрахунків будуємо графік залежності в’язкості нафти від температури (додаток А).


Розрахуємо залежність в’язкості нафти від температури за формулою Фогеля-Фульчера-Таммана:

(1.5)

де , b, ϴ – коефіцієнти в’язкісно-температурної залежності, які визначаються за трьома відомим значеннями в’язкості при температурах,

()

, (1.6)
, (1.7)
, (1.8)

. (1.9)
Отже, знайдемо значення коефіцієнтів:









В’язкість нафти при температурі 12 С:


Результати обрахунків залежності в’язкості нафти від температури при температурі від 0 до 20 ºС з кроком ∆t=2 ºС за формулами Рейнольдса – Філонова та Фогеля-Фульчера-Таммана виконані за допомогою Excel зведемо в таблицю 1.3.

Таблиця 1.2 – Залежності в’язкості нафти від температури за формулами Рейнольдса – Філонова та Фогеля – Фульчера – Таммана



Температура °С

В’язкість за формулою, сСт

.Рейнольдса - Філонова

Фогеля-Фульчера-Таммана

0

37,08

37,08

2

32,15

32,38

4

27,87

28,24

6

24,16

24,58

8

20,94

21,37

10

18,16

18,54

12

15,74

16,06

14

13,64

13,89

16

11,83

11,99

18

10,25

10,33

20


8,89

8,89


На основі розрахунків будуємо графік залежності в’язкості нафти від температури (додаток А).


2 Вибір І характеристика основного технологічного обладнання НПС
2.1 визначення продуктивності нафтопроводу
Добова продуктивність магістрального нафтопроводу визначається за формулою

, (2.1)
де кn – коефіцієнт перерозподілу потоку, кn=1,07;

М – продуктивність нафтопроводу;

N – розрахункова кількість робочих днів в році,вибирається в залежності від умов проходження траси трубопроводу, його діаметра та довжини, N=354.
Добова продуктивність перекачування


Годинна продуктивність нафтопроводу становить


Секундна продуктивність нафтопроводу становить







2.2 Вибір основного обладнання НПС
За годинною продуктивністю вибираємо марку підпірного та основного насоса таким чином, щоб величина годинної продуктивності попадала в діапазон ефективної роботи насоса.

Відповідно до годинної продуктивності та ГОСТ 12124-87 підбираємо


основний та підпірний насоси.

В якості основного насоса вибираємо НМ 2500-230 для якого Qн=2500 м3/год. Визначаємо діапазон ефективної роботи насоса НМ 2500-230
Qрз =(0,8…1,2)Qн, (2.4)

Qрз =(0,8…1.2)·2500 = 2000…3000 .

В якості підпірного насоса вибираємо насос марки НПВ 2500-80.
Таблиця 2.1 – Технічна характеристика насосів

Позначення

типорозміру

насоса

Подача,

м3/год

Напір, м

Зовнішній діаметр колеса, мм

Допустимий кавітаційний запас, м


ККД, %

НМ 2500-230

2500

230

430

35

86

НПВ 2500-80

2500

80

530

3,2

83

2.3 Математичне моделювання графічних характеристик насосів НПС

По одному трубопроводу часто транспортуються різні види нафти із різними фізичними властивостями. Це у свою чергу призводить до зміни режиму роботи трубопроводу, викликаючи при цьому необхідність швидко і достатньо точно перерахувати такі параметри як напір на виході НПС та продуктивність трубопроводу та загальні втрати напору.

У сучасних умовах це здійснюється за допомогою програмного забезпечення із використанням математичних моделей.


Робоча зона напірної характеристики насосів описується такими моделями
, (2.5)
, (2.6)
де h – напір, що створює насос при продуктивності Q;

a, b, с – постійні коефіцієнти, які визначаються за координатами точок, знятих з графічної характеристики насоса;

m – показник режиму руху трубопроводу, m=0,25.

Для характеристики першого виду
, (2.7)
. (2.8)
Для характеристики другого виду
, (2.9)
. (2.10)
Виберемо дві точки із графічної характеристики основного насоса
Q1=2000 м3/год, h1=250 м,
Q2=2500 м3/год, h2=230 м.
Підставляємо параметри цих точок у формули (2.7) і (2.8)




Математична модель основного насоса за першою характеристикою має вигляд



За формулами (2.9) і (2.10) одержуємо

Математична модель основного насоса за другою характеристикою

 (2.12)

(2.14)

Маючи математичні моделі основних насосів розраховуємо напори при інших значеннях продуктивностей. Результати заносимо до таблиці 2.2

Таблиця 2.2 – Залежність напору основного насоса від продуктивності

Продуктивність, м3

Напір за першою моделлю, м

Напір за другою моделлю, м

Дійсний напір, м

Годинна

Секундна

0

0,00

285,6

291,9

284

300

0,08

284,8

290,4

281

600

0,17

282,4

286,8

278

900

0,25

278,4

281,5

273

1200

0,33

272,8

274,7

270

1500


0,42

265,6

266,6

265

1800

0,50

256,8

257,0

256

2100

0,58

246,4

246,3

246

2500

0,69

230,0

230,0

230

2800

0,78

215,9

216,4

214

3000

0,83

205,6

206,7

204


Для підпірного насоса відповідно отримаємо

Q1=2000 м3/год, h1=91 м,
Q2=2500 м3/год, h2=80 м.
За формулами (2.7) і (2.8) знаходимо коефіцієнти математичних моделей




Математична модель підпірного насоса за першою характеристикою




За формулами (2.9) і (2.10) одержуємо





Математична модель підпірного насоса за другою характеристикою

. (2.14)
Маючи математичні моделі основних насосів розраховуємо напори при інших значеннях продуктивностей. Результати заносимо до таблиці 2.3
Таблиця 2.3 – Залежність напору основного насоса від продуктивності


Продуктивність, м3

Напір за першою моделлю, м

Напір за другою

моделлю, м

Дійсний напір, м

Годинна

Секундна

0

0,00

110,6

114,0

98,0

300

0,08

110,1

113,2

101,5

600

0,17

108,8

111,2

102,5

900


0,25

106,6

108,3

102,5

1200

0,33

103,5

104,6

101,0

1500

0,42

99,6

100,1

98,5

1800

0,50

94,7

94,9

94,2

2100

0,58

89,0

88,9

88,2

2500

0,69

80,0

80,0

80,0

2700

0,75

74,9

75,1

75,0

3000

0,83

66,6

67,2

67,5

Для подальших розрахунків знаходимо напори, що створюють основний та підпірний насоси при розрахунковій продуктивності за першою характеристикою

;





За даними таблиці 1.1 та таблиці 1.2 будуємо графічні залежності

(додаток Б, рисунок Б.1 та Б.2).
Як бачимо дані математичні моделі доволі точно відображають залежність напору насоса від продуктивності тільки у робочій зоні. За її межами відбувається досить значне відхилення теоретичних і дійсних значень. Це спостерігається завдяки тому, що для створення математичної моделі використовувались тільки дві точки поблизу робочої зони.



следующая страница >>