Определить диаметр трубопровода, потребный напор насоса и мощность электродвигателя для его привода при перекачке

Определить диаметр трубопровода, потребный напор насоса и мощность электродвигателя для его привода при перекачке нефти с ДНС на центральный пункт сбора по исходным данным. Исходные данные в таблице 10. Таблица 10 – Исходные данные Вариант 1/11 2/12 3/13 4/14 5/15 6/16 7/17 8/18 9/19 10/20 Длина трубопровода L,м 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 Начальная отметка трубопровода Zн, м 100 110 120 130 140 150 260 170 105 115 Плотность нефти н, кг\м3 820 840 860 880 900 830 850 870 890 840 Вязкость нефти , м2\с 0,8* 10-4 0,85* 10-4 0,98* 10-4 0,95* 10-4 1* 10-4 1,2* 10-4 1,4* 10-4 1,6* 10-4 1,8* 10-4 0,9* 10-4 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Конечная отметка трубопровода Zк, м 160 160 150 170 180 185 190 205 140 150 Производительность нефтепровода Q, т\сут 600 800 1000 12000 1400 1600 1800 2000 2200 200

1. Определяем площадь сечения нефтепровода по формуле:
F=Q3600⋅ρ⋅t⋅ϑср=16003600⋅0,83⋅24⋅1=0,0223 м2
где Q – производительность нефтепровода, т\сут;
н - плотность нефти, т\м3;
t – суточная производительность перекачки, ч, принимаем 24 часа;
ср – средняя скорость движения нефти в трубе в зависимости от вязкости, м\с. Определяем по таблице 11.
Таблица 11
Кинематическая вязкость жидкости, см2\с Рекомендуемые скорости
При нагнетании При всасывании
0,01 – 0,3 1,5 1
0,31 – 0,75 1,3 1
0,76 – 1,5 1 0,8
1,51 – 4,4 0,8 0,6
Свыше 4,4 0,6 0,4
Определяем внутренний диаметр нефтепровода по формуле:
d=F0,785=0,02230,785=0,168 м
Принимаем ближайший больший диаметр по ГОСТ с учетом толщины стенок

.
Принимаем dст=219мм с толщиной стенок 8мм
Для принятого диаметра уточняем среднюю скорость движения нефти по формуле:
ϑср=Q3600⋅ρ⋅t⋅F=16003600⋅0,83⋅24⋅0,0323=0,689 м/с
где
F=0,785·dст2=0,0323 м2
dст – стандартный диаметр, м
Определяем параметр Рейнольдса и режим движения жидкости по формуле:
Re=ϑ⋅Dν=0,689⋅0,2030,00012=1166
где - кинематическая вязкость жидкости, м2\с
В зависимости от Rе определяем коэффициент гидравлического сопротивления :
Если Rе 2320, то течение жидкости ламинарное и определяется по формуле Стокса:
λ=64Re=0,0548
Определяем потери напора и давления на трение по формулам:
hтр=λ⋅LD⋅ϑ22g=0,0548⋅55000,203⋅0,68922·9,81=36 м
ΔРтр =λ⋅LD⋅ϑ2⋅ρ2g=29907 Па
где L – длина трубопровода, м;
D – внутренний диаметр трубопровода, м;
- коэффициент гидравлического сопротивления
Определяем необходимый напор и давление насоса по формулам:
h=hтр-ΔΖ=36-150-185=71 м
где - разность геодезических отметок начальной и конечной точки трубопровода
ΔР=ΔРтр-ΔΖ⋅ρ⋅g=29907-150-185⋅830⋅9,81=314888 Па
Определяем мощность насоса по формуле:
N=Q'⋅h⋅ρ⋅g1000⋅η=0,0223⋅71⋅830⋅9,811000⋅0,8=16,13 кВт
где - общий КПД насосной установки;
Q' - объемная подача насоса, м3\с, определяем по формуле:
Q'=Q86400=16000,83·86400=0,0223 м3/с