Құбырлардың гидравликалық есебі

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Қ. И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университеті

Мұнай және газ кен орындарын игеру мен пайдалану кафедрасы

СЕМЕСТРЛІК ЖҰМЫС

Тақырыбы: Құбырлардың гидравликалық есебі.

Қабылдаған: Насибуллин Б. М.

Орындаған:Сейтмаганбетов К.

Мамандығы: 200140

Тобы: ГН-01-1қ

АЛМАТЫ 2005

2 Құбырлардың гидравликалық есебі

2. 1 Теориялық бөлім

Құбырлар желісінің гидравликалық есебі құбыр диаметрін немесе оның өткізу қабілетін және оның ұзындығы бойынша қысым өзгерісін анықтауды қарастырады. Есептеу барысында Бернулли теңдеуін қолданамыз:

(z1 + Р1 / ρg + ω ₁ ² / 2g) - (z2 + Р2 / ρg + ω ₂ ² / 2g) = hж; (1)

Мұндағы z ₁ , z ₂ - геодезиялық белгілер, м; Р ₁ , Р ₂ - құбыр басындағы және соңындағы қысымдар, МПа; ω ₁ , ω ₂ - құбырдың басындағы және соңындағы сұйық ағындарының жылдамдығы; h _ж - арынның жолшыбай жоғалуы.

Арынның жолшыбай жоғалуы негізінен үйкелістен болатын жоғалтулардан және жергілікті кедергілерді жеңуге кететін жоғалтулардан тұрады.

Кәсіпшілік құбырларының гидравликалық есебі кезінде көбінесе жергілікті кедергілерді ескермеуге болады. Сонда теңдеуді мына түрде жазуға болады:

ΔP = ΔPүйк. - Δz ρg; (2)

ΔPүйк. - ның жоғалтуын Дарси-Вейсбах теңдеуінен табамыз:

ΔPүйк. = λ * l / D * ρ ω ² / 2; (3)

L - құбыр ұзындығы, м. D - құбырлардың ішкі диаметрі, м. w - құбырдағы сұйықтар ағынының орташа жылдамдығы, м/с. λ - гидравликалық кедергілер коэффициенті, бұл Рейнольдс санына және құбырлардың салыстырмалы кедір-бұдырлығына тәуелді болады.

Рейнольдс саны сұйықтардың шығынына байланысты мына теңдеумен анықтайды:

Rе = 4Q ρ / πDμ; (4)

немесе сұйықтар ағынының жылдамдығына байланысты анықтаймыз:

Rе = ωD / ν = ωD ρ / μ; (5)

ω = Q ν / F;

Rе ≤ 2320 - құбырдағы сұйық қозғалысы ламинарлы болады. Гидравликалық кедергіні Стокс теңдеуі арқылы табамыз:

λ = 64 / Rе; (6)

Сұйық ағындарының турбулентті режимі кезінде гидравликалық кедергі коэффициентін анықтау үшін бірқатар формулалар қолданылады: Rе ≥ 2320.

Сұйықтар құбыр бойымен қозғалған кезде құбыр қабырғаларында тұтқыр қабықшалар пайда болады. Бұл құбырдың кедір-бұдырлығын жабуы да мүмкін немесе жаппауы да мүмкін. Егер де құбыр қабырғасының бетіндегі микротегіссіздікке тұтқыр қабықшалар жабыспаса, онда қабырғаны гидравликалық тегіс деп есептейміз. Ал жабысса, онда гидравликалық кедір - бұдырлы болып табылады. Тұтқыр қабықшаның қалыңдығы сұйықтар ағынының жылдамдығына байланысты болады. Жылдамдық неғұрлым артқан сайын, соғұрлым ол азаяды (қабықшалар азаяды) . Тегіс, аралас және кедір-бұдырлы үйкелістер аймағы болады. Құбырларды есептеуде эквиваленттік шамасы ( кедір-бұдырлық) қолданылады.

Тегіс үйкеліс аймағы - Рейнольдс санының Rе = 3000÷4000 шамасының аралығында жатады. Rе =15D / Kэ; D - құбырдың ішкі диаметрі. Тегіс үйкеліс аймағы үшін Блазиус теңдеуі қолданылады:

λ = 0, 3164 / Rе ^{0, 25} ; (7)

Аралас үйкеліс аймағы үшін: 15D / Kэ < Rе < 560D / Kэ;

Альтшулдің формуласын қолданамыз:

λ = 0, 11*(68 / Rе + 2Kэ / D) ^{0, 25} ; (8)

Кедір-бұдырлы үйкеліс аймағы : (560D / Kэ < Rе; 2Kэ / D < 0, 007) Автомодельдік немесе квадраттық. Автомодельдік атауы λ - ның Рейнольдс санынан тәуелсіз екендігімен түсіндіріледі.

Ал, квадраттық атауы Дарси-Вейсбах формуласына сәйкес осы аймақтағы үйкеліске жоғалтулар жылдамдықтар квадратына пропорционал болуымен түсіндіріледі. Формула мына түрде жазылады:

λ = 0, 11 * (2Kэ / D) (9)

Бұл Шифирсон формуласы деп аталады.

Kэ / D - салыстырмалы кедір-бұдырлық шамасы. Бұл болаттан жасалған түзу құбырлар үшін: 0, 1÷0, 2.

Мұнай құбырларында негізінен гидравликалық тегіс құбырлы аймақты турбулентті режим байқалады, ал газ құбырларында барлық жоғарыда аталған ағын режимдері жатады. Құбырларды есептеу, олардың жұмысының ең күрделі жағдайлары үшін жүргізіледі - максимальді тұтқырлы және сұйық бойынша максимальді жүктелуі кезінде.

Келтірілген формулалар құбырлар ұзындығында болатын қысым құлауын анықтауға мүмкіндік береді және сәйкесінше айдаудың бастапқы қысымын есептеуге де болады.

Сұйықты бірфазалы күйде тасымалдайтын жәй арынды құбырдың гидравликалық есебі келесі параметрлердің анықталуына байланысты:

құбырдың өткізу қабілеті Q;
қажетті бастапқы қысым P;
құбыр диаметрі D;

Құбырдың өткізу қабілетін немесе оның диаметрін анықтау үшін сұйық ағыны режимі беріледі, сонан соң Q мен D-ді анықтайды; одан кейін Рейнольдс саны бойынша алынған режимнің дұрыстығын тексереді.

Арын шамасына қарай айдаушы сораптың қуатын анықтауға болады:

N = VHρg / 1000η: (10)

Мұндағы η - сорапты қондырғының жалпы пайдалы әсер коэффициенті; 1000 - Вт-ты кВт-қа айналдыру коэффициенті.

2. 2 Есеп

Берілгені: Жергілікті жер бедері бойынша төселген құбырлардың ұзындығы L = 145 км, мұнай сағатына Q = 270 т/сағ. тасымалданады. Айдалатын мұнайдың тығыздығы ρ = 820 кг/м³; кинематикалық тұтқырлығы ν = 1, 29*10 ^-4 м²/с. Мұнай құбырының бастапқы және соңғы аймақтарындағы геодезиялық белгілері мынадай: z1 = 200 м және z2 = 300 м; η = 0, 5.

Анықтау керек: Мұнай құбырының диаметрін D, сораптың айдау қысымын P және оның қуатын N.

Шешуі: Тұтқырлықтың берілген мәні негізінде айдау шартын негізге ала отырып, мұнай құбырындағы ағын қозғалысының жылдамдығын кестеден былай аламыз ω = 1, 2 м/с. Осы алынған жылдамдықты ескере отырып, келесі формуладан құбыр диаметрін анықтаймыз:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.