Гидравлический расчёт сложного трубопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ и ГАЗА им. И.М. Губкина

ФАКУЛЬТЕТ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

КАФЕДРА НЕФТЕГАЗОВОЙ И ПОДЗЕМНОЙ ГИДРОМЕХАНИКИ

Курсовая работа

по курсу «Гидравлика»

«Гидравлический расчёт сложного трубопровода»

Студентка группы РН-11-06

Майорова Ксения

Научный руководитель,

доцент Кравченко М.Н.

Москва

2014

1.Задание на курсовую работу

Кустовая насосная станция подаёт воду вязкостью н и плотностью с по коллектору длиной L и диаметром d к трём скважинам. Длины и диаметры разводящих линий заданы. Расстояния от КНС до скважин заданы. Расстояние от КНС до первого разветвления L.

1)Определить расходы Q, Q, Q к скважинам и общий расход воды через КНС Q, если давления на КНС и устьях скважин заданы. Расстояние от КНС до первого разветвления L.

2)Определить, каким должно быть давление на КНС, чтобы расход увеличился в 2 раза.

3)Каким в этом случае будет расход к каждой скважине при условии, что давление на устьях осталось прежним?

Схема установки

2.Введение

Сложный трубопровод имеет разветвлённые участки, состоящие из нескольких труб (ветвей), между которыми распределяется жидкость, поступающая в трубопровод из питателей.

Сечения трубопровода, в которых смыкаются несколько ветвей, называются узлами.

В зависимости от структуры разветвлённых участков различают следующие типы сложных трубопроводов: с параллельными ветвями; с концевой раздачей жидкости; с непрерывной раздачей жидкости; с кольцевыми участками. В практике встречаются разнообразные сложные трубопроводы комбинированного типа.

Можно выделить три основные группы задач расчёта сложных трубопроводов:

1) Определение размеров труб по заданным в них расходам и перепадам напоров в питателях и приёмниках.

2) Определение перепадов напоров в питателях и приёмниках, необходимых для обеспечения требуемых расходов в трубах заданных размеров.

3) Определение расходов в трубах заданных размеров по известным перепадам напоров (см.[1], стр.266).

В данном курсовом проекте рассматривается третья из представленных групп задач. По существу это поверочный расчёт уже существующего трубопровода, выясняющий условия его работы. Безусловно, знание расходов в трубах на промысле просто необходимо.

3.Теоретическая часть

Для решения сформулированных выше задач составляется система уравнений, устанавливающая связи между размерами труб, расходами жидкости, напорами. Эта система состоит из уравнений баланса расходов для каждого узла и уравнений Бернулли для каждой ветви трубопровода. При этом в сложных трубопроводах можно пренебрегать относительно малыми местными потерями напора в узлах. Это позволяет считать одинаковыми напоры потоков в концевых сечениях труб, примыкающих к данному узлу, и оперировать в уравнениях Бернулли понятием напора в данном узле.

Уравнение Бернулли для участка трубопровода 1-2 записывается в виде

(1)

где z - геометрический напор;

- пьезометрический напор;

- скоростной напор;

- коэффициент Кориолиса;

- потери напора;

В данной курсовой работе участки, для которых записываются уравнения Бернулли, на всём протяжении имеют постоянный диаметр, поэтому и . Кроме того, примем, что весь трубопровод лежит в одной горизонтальной плоскости, т.е. . Тогда (1) примет вид

(2)

Потери напора в трубах выражаются формулой Дарси-Вейсбаха (см.[2] стр. 103)

 (3);

где - длина трубы;

- диаметр трубы;

- коэффициент сопротивления трения;

- коэффициент местного сопротивления;

- средняя скорость потока в трубе;

Поскольку средняя скорость потока в трубе выражается формулой

(4);

где - расход жидкости в трубе;

а местными сопротивлениями пренебрегаем, то потери напора можно написать в следующем виде

(5);

Коэффициент сопротивления трения в зависимости от режима течения в трубе некоторым образом зависит от расхода Q . Так, если режим течения ламинарный (Re<=2300 или, с учётом того, что , условие перепишется так ), то

(6)

В зоне гидравлически гладких труб ( или ) - формула Блазиуса:

(7)

В доквадратичной области турбулентного режима для шероховатых труб ( или ) будем использовать приближённую формулу А.Д. Альтшуля (см.[2], стр. 140)

(8)

В квадратичной области вполне шероховатых труб ( или ) формула Альтшуля переходит в формулу Б.Л. Шифринсона (см.[2], там же)

(9)

Т.о, используя формулы (2), (5) - (8), можно получить зависимости типа

(10)

для каждого участка трубопровода. Используя тот факт, что (расход на участке a-b равен сумме расходов на участках b-c и b-e), а ( расход на участке b-e равен сумме расходов на участках e-f и e-g), данную задачу можно решить графо-аналитическим методом.

4.Расчётная часть

Дано:

*Возьмём относительную шероховатость Д=0,06мм=0,00006м.

1)Запишем уравнения типа (2) с учётом (5) для каждого участка трубопровода гидравлический расход давление трубопровод

e-f. (11);

e-g. (12);

b-e. (13);

b-c. (14);

a-b. (15).

2)Поскольку - известная величина, то по графику легко будет найти Q, p(b), p(e), Q, Q, Q.

2.1 Для участка e-f:

Значит, (16)

2.2 Для участка e-g:

Значит, (17)

2.3 Для потерь на участке b-e:

Значит, (18)

2.4 На участке b-c:

Имеем (19)

2.5 На участке a-b:

Получаем (19)

3)На основе расчетов создадим для удобства таблицу:

Табл.1. Границы зон для значений расхода

Табл. 2. Значения h для разных значений расхода

Построив графики зависимостей давлений от расходов для (11) и (12), а затем сложив их, исходя из баланса расходов , получим график зависимости р(e)= f(Q') для конца участка b-e. Сложив этот график с графиком , получим график зависимости (13). Если его сложить с графиком зависимости (14), то получим график зависимости р(а)=h(Q) для конца участка a-b. Если, наконец, сложить этот график с графиком , то получим график зависимости (15).

4)Из построенных графиков можно определить:

Пункт 1.

Пункт 2. Принимаем общий расход 3,6 м³/с и для него находим необходимое давление на КНС. А также из графика расходы к каждой скважине.

Р_НКС=7,9 МПа

Список используемой литературы

1. Сборник задач по машиностроительной гидравлике под ред. И.И. Куколевского М. «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1972г.

2. Гидравлика В.А. Кудинов, Э.М. Карташов М. «Высшая школа», 2008

Размещено на Allbest.ru