Диссертация (1172964), страница 11
Текст из файла (страница 11)
= ∙ ∙ ( − ) > у , где у – упругость насыщенных паровтранспортируемой жидкости. Это условие означает, что течение жидкости в сечении = напорное, труба в этом сечении заполнена полностью.В сечении расход и полный напор известны. Если на сегменте[−1 , ] сбросы и подкачки жидкости отсутствуют, то −1 = . В ином случаевеличина расхода должна быть увеличена или уменьшена на соответствующую величину: −1 = ± ∆ .
Следовательно, расход −1 жидкости в сечении −1участка найден.Требуется найти напор −1 . Для этого последовательно рассчитываются скорость перекачки: = 4 ∙ ⁄( ∙ 2 ); число Рейнольдса (с учетом кинематической вязкости жидкости): = ∙ ⁄; коэффициент гидравлического сопротивления: = ( , );64 гидравлический уклон по формуле (1.2): = ∙ 2 ⁄(2 ∙ ∙ ); напор −1 в сечении −1 определяется из уравнения (2.2) как −1 = + ∙ ( − −1 ).Теперь может быть найдено давление −1 : −1 = ∙ ∙ (−1 − −1 ). Полученное давление −1 сравнивается с максимально допустимым давлением на данном участке трубопровода и с упругостью у насыщенных паров жидкости.Если −1 > , алгоритм прекращает текущую итерацию (см. ниже решение основной задачи).Если −1 ≤ , вычисленное давление −1 сравнивается с упругостью унасыщенных паров жидкости. Здесь возможны два варианта.а) −1 > у .
Это означает, что результаты выполненного расчета правомочны,поскольку течение жидкости на всем сегменте [−1 , ] является напорным, трубазаполнена жидкостью полностью (рисунок 2.1, а). Параметры потока в сечении−1 рассчитаны.б) −1 ≤ у . Это означает, что результаты выполненного расчета неправомочны, поскольку внутри рассчитываемого сегмента [−1 , ] участка существуют сечения, в которых имеется парогазовая фаза (рисунок 2.1, б).Координата сечения, в котором давление становится равным упругости унасыщенных паров жидкости, рассчитывается из геометрических соображений последующей формуле:∗ = +( − ) − у ⁄( ∙ )∙ ( − −1 ).( − −1 ) + ∙ ( − −1 )(2.3)Часть AC [−1 , ∗ ] сегмента AB [−1 , ] (см.
рисунок 2.1, б) трубопроводапредставляет собой самотечный участок, причем сечение = ∗ является его концом. Гидравлический уклон на этом интервале определяется профилем трубопровода: () = |()| = (−1 − )⁄( − −1 ). На другой части CB [∗ , ] сегмента жидкость движется полным сечением и гидравлический уклон на этом интервале равен полученному значению: () = .65Таким образом, давление −1 и напор −1 жидкости в сечении −1 трубопровода определяются как−1 = у ,−1 = −1 + у ⁄( ∙ ).2-й случай. = у . Это означает, что в сечении течение жидкости безнапорное, т.е. оно происходит неполным сечением.
Имеются две возможности.1) −1 ≥ . Это означает, что на всем протяжении сегмента [−1 , ] участкатрубопровода течение жидкости происходит неполным сечением. Поэтому в сечении = −1 :−1 = ,−1 = у ,−1 = −1 + у ⁄( ∙ ).2) −1 < . Это означает, что на всем протяжении сегмента [−1 , ] участкатрубопровода течение жидкости происходит полным сечением, поэтому расчетосуществляется по правилам случая 1 для расчета напорного течения.Таким образом, расчет сегмента [−1 , ] участка трубопровода завершен.На основе описанного выше алгоритма решения вспомогательной задачи, действует основной итерационный алгоритм.
Этот алгоритм реализует решение задачио нахождении расхода жидкости на участке трубопровода с произвольным профилем, а также построении линии гидравлического уклона, если известны давление0 в начале участка и давление в конце участка.Схема участка, подлежащего расчету, представлена на рисунке 2.2.Решение задачи строится итерационным методом.
Пусть известен интервал0 < < , в котором могут лежать значения расхода перекачки. Этот интервалможет быть получен путем анализа характеристик насосов, работающих научастке. Тогда в качестве первого приближения берется значение (1) = ⁄2.Расчет начинается с конца участка, т.е. с сечения = . Поскольку напор = + ⁄( ∙ ) в этом сечении известен, то линия гидравлического уклонавсегда должна выходить из точки A и приходить в точку B (рисунок 2.2).66Рисунок 2.2 – Схема итерационного алгоритма гидравлического расчета участка1-е приближение.
В сечении известны напор и расход (1) , поэтому,согласно вспомогательному алгоритму, переходя последовательно от сечения ксечению −1 ( = , − 1, − 2, ⋯ , 1), можно рассчитать значения напоров вовсех сечениях участка трубопровода, включая его начало = 0 (для определенности на рисунке 2.2 этому решению соответствует пунктирная линия гидравлического уклона с уклоном ′ ). При отсутствии путевых отборов и подкачек расход во всех сечениях участка равен (1) .2-е приближение. Осуществляется так же, как и первое, только с расходом(1)(2) .
Если напор 0 , получившийся в начале участка, больше заданного напора0 = 0 + 0 ⁄( ∙ ), т.е. линия гидравлического уклона, как показано на рисунке2.2 пришла в точку, лежащую выше точки B, то расход перекачки требуется уменьшить. В качестве второго приближения можно взять значение (2) = (1) ⁄2 ∈(0, (1) ). Если бы линия гидравлического уклона пришла в точку, лежащую нижеточки B, то расход перекачки потребовалось бы увеличить и в качестве второгоприближения взять большее значение, например, (2) = 0,5 ∙ ((1) + ) ∈((1) , ).67В результате с помощью вспомогательного алгоритма будет построена линиягидравлического уклона с новым уклоном ′′ (рисунок 2.2). Для примера показано,что в этом случае в трубопроводе существует самотечный участок между сечениями −1 и .(2)3-е приближение. Если, как показано на рисунке 2.2, напор 0 , получившийся в начале участка в результате второй итерации, меньше заданного напора0 = 0 + 0 ⁄( ∙ ), т.е.
линия гидравлического уклона пришла в точку, лежащуюниже точки B, то расход перекачки требуется увеличить и взять значение (3) =0,5 ∙ ((1) + 2 ) ∈ ((2) , 1 ) и т.д.В результате последовательных приближений получаем линию гидравлического уклона, выходящую из точки A и приходящую в точку, как угодно близкуюк точке B. Расход последнего приближения принимаем за решение задачи. Длянего рассчитываем все параметры течения (напоры и давления во всех сеченияхучастка трубопровода), а также по известным формулам для безнапорного теченияжидкости в трубе находим степени заполнения самотечных участков, если таковыеимеются.2.2.
Обобщение метода гидравлического расчета установившихся режимовработы трубопровода на случай нескольких промежуточныхнефтеперекачивающих станций, наличия лупингов и отводовАлгоритм расчета, описанный в п. 2.1, практически без изменений можно использовать для расчета трубопроводов с промежуточными нефтеперекачивающими станциями, а если необходимо, то и с отводами и лупингами.
Этот методособенно удобен тогда, когда расчеты осуществляются с использованием компьютерной техники.На рисунке 2.3 изображен трубопровод, для простоты рассмотрения состоящий из 2-х участков − головной (ГПС) и одной промежуточной (ППС) нефтеперекачивающей станции. Давление п подпора перед ГПС и давление в конце трубопровода считаются известными. Кроме того, считаются известными ( − ) −68характеристики обеих нефтеперекачивающих станций: для ГПС ∆1 = 1 () и дляППС ∆2 = 2 ().
Требуется построить линию гидравлического уклона на протяжении всего трубопровода, в частности, определить местоположение самотечныхучастков (если таковые имеются), найти расход перекачки и давления на выходекаждой станции.Рисунок 2.3 – Итерационный алгоритм расчета трубопровода с промежуточными нефтеперекачивающими станциямиРасчет начинается от конца трубопровода, т.е. от сечения A, и ведется доначала трубопровода, т.е. до сечения B.
Для некоторого значения (1) расхода(0 ≤ ≤ ) из точки B строится линия гидравлического уклона. Построениеведется путем перехода от сечения к сечению −1 согласно вспомогательномуалгоритму, изложенному в п. 2.1. В частности, выявляются самотечные участки(если для выбранного значения (1) расхода они существуют).
В результате действия вспомогательного алгоритма определяется напор , расход = (1) (вслучае отсутствия на участке AC путевых отборов и подкачек) и давление = ∙ ∙ ( − 2 ) в сечении С участка трубопровода (рисунок 2.3). Сечение С соответствует линии нагнетания (т.е. выходу) ППС.69Если давление ≤ ( − максимально допустимое давление по условию прочности труб), то рассчитываются напор и давление p D в сечении D, соответствующем линии всасывания ППС, т.е. ее входу: = − 2 ((1) ), = ∙ ∙ ( − 2 ).Если давление ≥ ( − минимально допустимое давление, определяемое кавитационным запасом насосов станции), то расчет может быть продолжен.Если > или < , то расчет прерывается и затем начинается заново с измененным значением (2) расхода: если нарушено первое неравенство, торасход уменьшается, если нарушено второе неравенство, то расход увеличивается.Если оба неравенства выполнены, то в сечении D известны напор и расход, ирасчет продолжается в направлении начала трубопровода, в данном случае, головной станции.В результате действия вспомогательного алгоритма определяется напор идавление = ∙ ∙ ( − 0 ) в сечении E участка (рисунок 2.3), соответствующем линии нагнетания, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
