Технологический расчет трубопроводов при проектировании (стр. 2 из 4)

При ламинарном режиме течения

Re≤ 2320.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Стокса

λ = 64 / Re, (2.11)

коэффициенты т и β в формуле Лейбензона имеют значения т=1; β = 4,15 с²/м.

При турбулентном режиме течения в зоне гидравлически гладкого трения

2320

Re ,

где

относительная эквивалентная шероховатость внутренней поверхности труб;

К_э – эквивалентная шероховатость труб:

- для стальных новых бесшовных труб принято К_э = 0,015 мм;

- для стальных сварных труб с незначительной коррозией принято

К_э = 0,15 мм.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Блазиуса

l = 0,3164 /

, (2.12)

коэффициенты т и β в формуле Лейбензона имеют значения т = 0,25;

β = 0,0246 с²/м.

При турбулентном режиме течения в зоне смешанного трения

Re .

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формулеАльтшуля

l = 0,11

, (2.13)

коэффициенты т и β в формуле Лейбензона имеют значения m= 0,125;

β = 0,802·10^{0,125·lg ·К-0,6233}с²/м.

При турбулентном режиме течения в зоне квадратичного трения

< Re.

Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Шифринсона

, (2.14)

коэффициенты т и β в формуле Лейбензона имеют значения т = 0;

β = 0,0827·lс²/м.

2.11. Общий напор в трубопроводе равен

Н = (Z₂ – Z₁) + (

) + h_пот,м,

где Р₁ – избыточное давление в резервуаре головной станции, Па, Р₁ = 0;

Р₂ – избыточное давление в конце участка, Па;

Z₁ – высотная (геодезическая) отметка начала трубопровода, м;

Z₂ - высотная (геодезическая) отметка конца трубопровода, м;

h_пот – потери напора на сопротивление в трубопроводе, м.

Используя гидравлический уклонi, общий напор в трубопроводе можно выразить:

Н=DZ + (

) + 1,02×i×L_p,м,(2.15)

где 1,02 – коэффициент, учитывающий потери напора в местных сопротивлениях линейной части трубопровода;

L_p – расчетная длина трубопровода, равная геометрической длине трубопровода или расстоянию от начала трубопровода до перевальной точки, м;

ΔΖ – разность геодезических отметок конца и начала трубопровода, м.

2.12. Расчетный суммарный напор, развиваемый магистральными насосами перекачивающей станции при выполнении условия (2.4)

, м, (2.16)

где m_p – число работающих одновременно насосов.

Если условие (2.4) не выполняется, т.е. развиваемое давление превышает допустимое, то Н_стопределяется по формуле

, м , (2.17)

где h°_м – измененный напор одного магистрального насоса, м.

2.13. Магистральный трубопровод может состоять из одного, двух и более эксплуатационных участков. Общий напор, развиваемый насосами всех перекачивающих станций трубопровода, в этом случае можно записать следующим образом:

H = N_э×h_п + n_pH_ст, м, (2.18)

где n_p – расчетное число перекачивающих станций;

N_э – число эксплуатационных участков.

Используя выражения (2.15–2.18), баланс напоров трубопровода можно представить уравнением:

N_э×h_п + n_pH_ст = DZ + 1,02×i×L_p + N_э×h_к.п. (2.19)

или, преобразовывая

n_pH_ст = DZ + 1,02×iL_р - N_э(h_п -h_к.п.), (2.20)

где h_к.п. – остаточный напор на конечном пункте эксплуатационного участка трубопровода, м.

Величина N_э(h_п -h_к.п.) указывает, что при наличии промежуточных резервуарных парков или иначе промежуточных головных станций, напоры h_п, h_к.п.будут использованы N_э раз.

Расчетное число перекачивающих станций определяется из уравнения (2.20)

, (2.21)

где H_m = DZ + 1,02iL_р.

Обычно при расчете n_р получается дробным числом. Оно может быть округлено как в большую, так и в меньшую сторону (окончательно вопрос должен решаться технико-экономическим расчетом).

Вариант I (n_о > n_р).

При округлении n_р в большую сторону до значения n_o излишний расчетный суммарный напор магистральных насосов перекачивающей станции можно снизить до Н^о_ст обточкой рабочих колес, в общем случае не превышающий 10 %.

2.14. Величина сниженного расчетного напора

, м, (2.22)

где n_о – округленное в большую сторону число насосных станций.

2.15. Напор, развиваемый магистральным насосом с обточенным рабочим колесом, равен:

, м. (2.23)

2.16. Диаметр обточенного колеса определится из соотношения

, (2.24)

где

– напор насоса с обточенным рабочим колесом, м;

h_м – напор насоса с заводским рабочим колесом, м;

D_o – диаметр обточенного рабочего колеса, м;

D_З – диаметр заводского рабочего колеса, м.

Для построения характеристики насоса с измененным диаметром рабочего колеса используют соотношения:

, (2.25)

где Q_о, Q₃ – объемные расходы для обточенного и заводского рабочих колес, м³/ч.

Вариант II (n_х < n_р).

При округлении n_р в меньшую сторону до значения n_x излишние потери напора на трение в трубопроводе можно снизить либо прокладкой лупинга, либо вставкой участка трубы большего диаметра.

2.17. Длина лупинга

, м, (2.26)

где n_x – число станций, округленное в меньшую сторону;

i_л – гидравлический уклон лупинга, вычисляемый по формуле

i_л=ω×i ,(2.27)

, (2.28)

где D_л – внутренний диаметр лупинга.

2.18. Длина вставки

, м, (2.29)

где i_в – гидравлический уклон вставки, вычисляемый по формуле

, м, (2.30)

где D_в – внутренний диаметр вставки.

Окончательный вариант размещения станций определяется технико-экономическими расчетами.

3. РАССТАНОВКА СТАНЦИЙ ПО ДЛИНЕ УЧАСТКА

тРУБОПРОВОДА

Расстановка станций производится для двух вариантов:

1) вариант работы с обточенными колесами;

2) вариант работы с наличием лупинга.

Для расстановки применяется метод графического построения линий гидравлического уклона по участку трубопровода между станциями.

Расстановка станций по варианту 1 показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Расстановка станций по варианту 1

Построение графика включает:

1) строят произвольный D А¢В¢С¢ таким образом, чтобы отношение сторон

= i,

2) в выбранном масштабе М¢ по оси L наносят профиль трубопровода. Т. А соответствует 0 км, т. К – конец трубопровода;

3) от т. А в масштабе М² наносят Н^o_ст = m_ph^o_м, получают т. В;

4) из т. В параллельно гипотенузе D А¢В¢С¢ строят линию гидравлического уклона первого участка трубопровода, отмечают на профиле т. С, которая соответствует возможному месту расположения первой промежуточной станции;