Диссертация (1172964), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Тогда алгоритм прекращает текущую итерацию.(1)2) у < −1 ≤ . Это означает, что течение жидкости в интервале[−1 , ] является напорным, труба заполнена жидкостью полностью. Таким образом, параметры потока в сечении −1 рассчитаны.(1)3) −1 ≤ у . Это означает, что результаты выполненного расчета неправомочны, внутри интервала [−1 , ] существует не полностью заполненный (самотечный) участок [−1 , ∗ ] (рисунок 2.1, б).
Координата сечения x∗ конца самотечного участка определяется по формуле (2.3). Участок[−1 , ∗ ] трубопровода представляет собой самотечный участок и гидравлический уклон на этом участке опре(1)деляется профилем трубопровода: () = (−1 − )⁄( − −1 ). На участке[∗ , ] жидкость движется полным сечением и гидравлический уклон равен полу(1)(1)(1)ченному значению: () = . Кроме того, в сечении −1 трубопровода −1 =(1)у , −1 = −1 + у ⁄( ∙ ).(1)2-й случай. = у .
Это означает, что в сечении течение жидкости безнапорное, т.е. происходит неполным сечением. Имеются две возможности.771) z k 1 z k . Это означает, что во всем интервале [−1 , ] участка трубопровода течение жидкости происходит неполным сечением. Тогда в сечении −1 тру(1)(1)(1)бопровода −1 = у , −1 = −1 + у ⁄( ∙ ), а гидравлический уклон =(−1 − )⁄( − −1 ).2) z k 1 z k .
Это означает, что в интервале [−1 , ]участка трубопровода те-чение жидкости происходит полным сечением и расчет осуществляется по правилам случая 1 для расчета напорного течения.(1)После того как получены значения напоров во всех сечениях участка тру(1)бопровода ( = 0,1, … , ) и определены на всех интервалах ( = 1,2, … , ), производится уточненный расчет распределения температуры с учетом диссепативного нагрева:(1)=(1)−1(1) ∙ ∙ ∙ (1)−(∙−−()) ∙ ∆,нар−1 ∙ (1) ∙ = 1,2, … , .(1)Затем необходимо уточнить расчетные значения напоров, повторив данную итерацию второй раз. При этом при расчете числа Рейнольса следует под(1)ставлять вязкость , определяемую по формуле Рейнольса – Филонова (1.13) в(1)зависимости от температуры :(1) = 0 ∙ (1)−∙( −0 ).2-е приближение осуществляется так же, как и первое, только с расходом (2) .(1)Новый расход выбирается в зависимости от соотношения напора 0 , получивше(1)гося в начале участка, и заданного значения 0 = 0 + 0 ⁄( ∙ ).
Если 0 > 0 ,т.е. линия гидравлического уклона пришла в точку, лежащую выше заданной, торасход перекачки требуется уменьшить и в качестве второго приближения взять(1)значение (2) = (1) ⁄2 ∈ (0, (1) ). Если 0 < 0 , т.е. линия гидравлического78уклона пришла в точку, лежащую ниже заданной, то расход перекачки требуетсяувеличить и взять значение Q(2) = (Q(1) + Q max )⁄2 ∈ (Q(1) , Q max ).3-е приближение осуществляется аналогично второму.
Расход (3) выбира(2)ется в зависимости от соотношения напора 0 , получившегося в начале участка,и заданного значения 0 . Концом итерационного процесса является попадание()напора 0( – число итераций) в заданное значение H0 с нужной нам точностью,()т.е. признаком окончания расчета является условие |0()()()а также параметры течения , , − 0 | < . Расход () ,( = 0,1, ⋯ , ) последней итерации яв-ляются решением задачи. По известным формулам для безнапорного течения жидкости в трубе можно определить степени заполнения самотечных участков, еслитаковые имеются.Алгоритм расчета, описанный выше, можно использовать для расчета трубопроводов с промежуточными нефтеперекачивающими станциями согласно методики, приведенной в п.
2.2. Таким образом, предложенный алгоритм является естественным дополнением соответствующего алгоритма, используемого для расчетаизотермической работы нефтепроводов с произвольным числом промежуточныхНПС, самотечными участками, лупингами и отводами.2.4. Компьютерная реализация алгоритмов расчета установившихсярежимов работы магистральных трубопроводов. Примеры и результатырасчетовИтерационные алгоритмы удобнее всего реализуются на компьютере с помощью компьютерных программ.
Метод расчета установившихся режимов работытрубопроводов для перекачки жидких углеводородов, изложенный в пп. 2.1 - 2.3,реализован в ряде учебных компьютерных программ, вошедших в «Компьютерныйпрактикум по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа» [35, 36].Практикум предназначен к использованию в образовательном процессе подготовки79специалистов в высших учебных заведениях по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело» (бакалавры), профиль 21.03.01.05 «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки», 21.04.01 «Нефтегазовое дело» (магистерская подготовка).В «Компьютерный практикум по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа» вошли программы: «Режим» (для расчета гидравлических режимов совместной работы участканефтепровода и НПС). «Комплекс» (для расчета гидравлических режимов совместной работы НПСи сложного участка нефтепровода, т.
е. участка, имеющего вставки или лупинг). «Транзит» (для расчета гидравлического режима работы участка нефтепровода с промежуточными нефтеперекачивающими станциями). «Термика» (для термогидравлического расчета режима совместной работыучастка нефтепровода и нефтеперекачивающей станции (НПС), на которой осуществляется подогрев жидкости).Работа с программами способствует поэтапному изучению методов расчетагидродинамических процессов в трубопроводах для перекачки жидких углеводородов. Для работы с каждой из программ составлены лабораторные работы с вариантами исходных данных и заданий для проведения численных экспериментов.По давлению в конце участка трубопровода, профилю трубопровода, плотности и вязкости транспортируемой жидкости, температуре в начале участка (дляпрограммы «Термика»), числу насосов на НПС и их гидравлическим (Q-H)-характеристикам перечисленные программы позволяют определить рабочую точку системы «трубопровод – НПС» (расход перекачки и давление в начале участка), атакже распределение температуры (для программы «Термика») по длине трубопровода.
Программа «Комплекс» позволяет также учитывать раскладку труб по диаметрам и наличие лупингов. Все программы учитывают возможность существования в трубопроводе самотечных (безнапорных) участков, находят их число, месторасположения и степень заполнения.80Также создана обобщенная компьютерная программа, основанная на приведенных в настоящей главе алгоритмах и предназначенная, прежде всего, длянаучно-исследовательской работы студентов. Хотя, данная программа может бытьиспользована и специалистами в области трубопроводного транспорта. Рассмотрим ее работу на примере.Пусть перекачка нефти с заданными физическими свойствами (рисунок 2.6)осуществляется по участку нефтепровода длиной = 604 км с заданным профилем, построенному из труб с внешним диаметром = 820 мм и толщиной стенки = 10 мм.
На головной перекачивающей станции работают два параллельно соединенных насоса марки НМП-1250-60 (подпор перед ними ℎп = 5 м) и два магистральных насоса марки НМ-2500-230 на подачу 1800 м3/ч, соединенных последовательно. На расстоянии 1 = 260 км и 2 = 420 км работают промежуточные перекачивающие станции, на каждой из которых также включены последовательнопо два насоса НМ-2500-230 на подачу 1800 м3/ч.Рисунок 2.6 – Исходные данные для итерационного расчета установившихсярежимов работы нефтепровода с промежуточными НПС81По давлению в конечном сечении участка к = 0,4 МПа рассчитаем расход перекачки и распределение давления на всем участке нефтепровода.В результате компьютерного расчета получаем расход перекачки =2143,8 м3 /ч. На рисунке 2.7 представлены окно результатов расчета программы,графическая часть которого содержит расчетную линию гидравлического уклона,совмещенную с профилем трассы.Рисунок 2.7 – Результаты расчета нефтепровода с промежуточными НПС,выполненного на основе итерационного алгоритмаНа участках, где линия гидравлического уклона идет параллельно линии профиля, практически ложась на нее, нефть движется неполным сечением, т.е.
самотеком. Значит, если бы данную задачу мы решали без учета профиля трубопровода(например, с помощью уравнения баланса напоров), результат был бы неверен. Характеристики самотечных участков (координата начала, конца и степень заполнения нефтью) указаны в таблице на рисунке 2.8.82Рисунок 2.8 – Параметры найденных самотечных участковВ результате расчета получены давления вс в линии всасывания НПС (передстанцией), давление наг в линии нагнетания НПС (после станции) и коэффициентКПД полезного действия агрегатов (рисунок 2.7, таблица в верхней части).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
