Расчет гидравлической циркуляционной установки

      V₂ =V₃ , т.к. расход и площадь поперечного сечения одинакова для сечений р_м2 и р_м3.

      В итоге (1) примет вид:

          (13)

      Потери  напора по длине трубопровода определяются по формуле Дарси-Вейзбаха:

         (14).

      Подставим (14) в (13):

         (15).

      Коэффициент гидравлического сопротивления  λ=0,0387.

      Подставим в (4) значения параметров и получим  конечный результат:

     
 
 

      4.7. Определение   суммарных   потерь   напора   в местных сопротивлениях   нагнетательной  линии  и  их   суммарной эквивалентной длины 

    Потери  напора в местных сопротивлениях складываются из потерь на фланце, в  угольниках, расходомера Вентури, на задвижке и выходе из трубы. Из справочника найдём значения коэффициенты местных сопротивлений: ζ_фл=0,1; ζ_уг=1,32; ζ_вен=2; ζ_вых=0,5.

    Запишем формулу Вейзбаха для нагнетательной линии:

    

    В нашем случае имеем (с учётом ):

        (16)

    Потери  напора в местных сопротивлениях можно выразить через эквивалентную длину, т.е. такую длину трубопровода для которой h_д=h_м.сопр. и .

    Суммарная эквивалентная длина определяется по формуле:

       (17)

    Подставим значения параметров  в (16) и (17):

    

 
 
 
 
 

    4.8. Определение необходимого диаметра самотечного трубопровода d_c, обеспечивающего установление заданного постоянного уровня в верхнем резервуаре Н₃. 

    Для определения d_c будем использовать графоаналитический способ решения с использованием ПК (программа Microsoft Exсel). Задаёмся интервалом d_ci от 1мм до 20см с шагом 1мм. И для каждого варианта рассчитаем потери напора возникающих при прохождение жидкости по самотёчному трубопроводу.

    Потери  напора определяются по формуле: , где - суммарная эквивалентная длина местных сопротивлений самотёчного трубопровода.

    Вычислим  поэтапно потери напора для d_c от 0 до 200 мм:

    

    По  результатам вычисления ПК составим таблицу и построим график зависимости h=f( ).  

 
 

    Продолжение таблицы 

 

      

      Для определения необходимого значения диаметра трубопровода по полученному графику определяем для значения h=H₂+H₃=const=3,282+2,5=5,782 м, т.к. уровень установившейся – это и есть потери напора при прохождение жидкости по самотёчному трубопроводу.

      Имеем, что при h=5,782 м значение диаметра примерно равно  

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4.9. Определение минимальной толщины стальных стенок трубы d₂, при которой не происходит её разрыва в момент возникновения прямого гидравлического удара

   

    Опасным сечением для трубы будет ее любое диаметральное сечение.

    Силу  давления жидкости на цилиндрическую поверхность abс определяют пренебрегая весом жидкости как силу давления жидкости на проекцию цилиндрической поверхности и на диаметральную плоскость ас по формуле:

                                                                       ,

      где p – давление.                                    

          Эта сила давления воспринимается двумя сечениями стенки трубы, поэтому

    

      где σ_доп – допустимое напряжение для материала трубы. Из формулы (*) определяем минимальную толщину стенки трубы:

(**)  

где p = p_м1+Δр, υ = 4·Q/(π·d²), d = d₂, Δр = сυρ – формула Жуковского. Для стальных труб с = 1200 м/с.  σ_доп для стали 20 равна 0,16·10⁹ Па.

     Таким образом, окончательная формула примет вид: 

                (***)

 
 
 

      4.10. Определение полезной мощности насоса

      Полезная  мощность – называется работа, потребляемая насосом в единицу времени..

      Полезная  мощность определяется по формуле:

      N_пол.=ρ•g•Q•H, где Н=Н_нас. , тогда

      H_нас определяется по форуле:

      

      Н- высота подъёма, т.е. Н=Н₂. α_i=1 (для практических расчётов).

      Индекс ''в''- на всасывающей линии;

                ''н''- на нагнетательной линии.

,    1кВт=1,36 л.с. 

Вычислим  :

Откуда:

 

 

          Заключение

      В ряде участков гидравлической установки  режим течения жидкости турбулентный, в результате мы имеем большие потери напора. Как следствие это повлечет за собой экономические потери. Рекомендую добавить в циркуляционную жидкость небольшие количества таких веществ, как например, высокомолекулярные полимеры (полиокс, полиакриламид – ПАА), гуаровая смола, поливиниловый спирт – ПВС. Будучи растворенными в жидкости, они способствуют значительному снижению гидравлических сопротивлений при турбулентном режиме.

      Механизм  происходящих при этом явлений полностью  пока не выяснен, но есть основания  полагать, что частицы этих веществ (их длинные и гибкие молекулы), внесенные в поток жидкости, тесно взаимодействуя с её пульсирующими частицами, существенно изменят характер турбулентного течения.

      Указанные изменения проявляются, прежде всего  в близкой к стенкам, ограничивающим поток, весьма малой по толщине области пограничного слоя. Здесь снижаются пристеночные поперечные пульсации скоростей и давлений, и это оказывает решающее влияние на общий уровень турбулентности и поведение потока в целом. Причем достаточно нескольких миллионных долей полимера по отношению к растворителю, чтобы достигалось значительное уменьшение гидравлического сопротивления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ 

 

1. Басниев К.С.,  Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. «Нефтегазовая  гидромеханика». Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.-480с.
2. Рабинович Е. З., Евгеньев А. Е. Гидравлика: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 224 с.
3. Методическое пособие по выполнению курсовой работы. – Альметьевск.: АГНИ, 2007. – 52 с.
4. Общие методические рекомендации по выполнению курсовых работ, курсового и дипломного проектирования. – Альметьевск.: Альметьевский государственный нефтяной институт, 2004. – 67 с.
5. Раинкина Л.Н. «Гидромеханика». – М.: Энергия, 1980.-360с.