Можно воспользоваться рекомендованными в специальной литературе значениями оптимальной скорости движения жидкости в трубопроводе в зависимости от вязкости (табл.1). В этом случае по известной или рассчитанной вязкости жидкости выбирают оптимальную линейную скорость течения. По известному диаметру рассчитывают пропускную способность и полученное значение проверяют путем расчета полной потери давления в трубопроводе при найденной пропускной способности. Если полная потеря давления выше заданной – задаются другой скоростью.

Таблица 1 – Рекомендуемые оптимальные скорости движения жидкости в трубопроводе в зависимости от вязкости

Определение необходимого давления

При известном начальном или конечном напоре (давлении) найти напор (давление) в противоположном конце трубопровода можно, зная полную потерю напора (давления) в трубопроводе, т.е. потерю напора (давления) на трение, преодоление разности геодезических отметок начала и конца трубопровода, преодоление местных сопротивлений (сужений, поворотов, задвижек и т.п.). Расчет полной потери напора (давления) производят следующим образом. Вначале находят линейную скорость течения жидкости по формуле (2.1), затем по формуле (2.2) – Re, коэффициент гидравлического сопротивления (ф. 2.3-2.6) и Н (Р). Начальное давление рассчитывают по формуле:

Ро=Рк+Р

Пример решения задач

Условие задачи

Нефть в количестве 8000м3/сут перекачивается по трубопроводу диаметром 307мм, длиной 15км, разность отметок начала и конца трубопровода 5м, сумма коэффициентов местных сопротивлений 5, коэффициент эквивалентной шероховатости 0,2мм плотность нефти 0,83т/м3. Определить полную потерю напора в трубопроводе (Н).

Решение

1. Находим линейную скорость потока в трубопроводе по ф.2.1:

= 4*(8000/86400)/(3,14*0,3072)=1,51м/сек

2. Поскольку по условию задачи вязкость неизвестна, находим ее значение по значению плотности, используя формулы 1.56 или 1.57

==4,75мПа*с= 0,0048Па*с

3. Находим число Рейнольдса по ф. 2.2:

=4*(8000/86400)*830/3,14*0,307*0,0048=80845

4. Находим коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Альтшуля (2.5), или используя частные формулы после определения зоны турбулентного течения

=0,11(0,2/307+68/80845)0,25=0,022

5. Находим полную потерю напора в трубопроводе по ф.2.7

=(0,022*15000*1,512/0,307*2*9,81)+5+(1,512/2*9,81)*5=128,0м

Определение необходимого диаметра

Поскольку коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса, а, следовательно, и от неизвестного D, задачи решают графоаналитичеким способом. Для этого вначале задаются несколькими произвольными значениями D и определяют все параметры, как при решении задач на определение пропускной способности. По известным параметрам строят график зависимости или и по заданному Н илиР находят искомый диаметр.

Как и при решении задач по расчету пропускной способности, можно воспользоваться рекомендованными значениями оптимальной скорости течения жидкости (табл.1). В этом случае по известной или рассчитанной вязкости жидкости выбирают оптимальную линейную скорость течения. По известной пропускной способности рассчитывают диаметр, и полученное значение проверяют путем расчета полной потери давления в трубопроводе при найденном значении диаметра. Если полная потеря давления выше заданной – задаются другой скоростью.

Гидравлический расчет газопроводов

В зависимости от максимального рабочего давления газа промысловые газопроводы подразделяются на следующие категории:

· Газопроводы низкого давления – с давлением газа не более 0,005 МПа

· Газопроводы среднего давления – с давлением газа от 0,005 МПа и не более 0,3МПа

· Газопроводы высокого давления – с давлением газа от 0,3 МПа до 1,2 МПа

Гидравлический расчет газопроводов низкого давления производится при допущении, что скорость и удельный вес газа остаются по длине газопровода постоянными, течение - изотермическое

Полная потеря давления определяется по формуле

, (2.8)

где P – потеря давления на трение и местные сопротивления, Н/м2 (*9,81 Па)

hгн –гидростатический напор за счет разности удельных весов воздуха и газа, Н/м2 (*9,81 Па)

Причем, гидростатический напор учитывается при расчете газопроводов, прокладываемых в условиях резко выраженного рельефа местности. Гидростатический напор складывается с потерями давления на трение и местные сопротивления со знаком «плюс» или «минус» в зависимости от направления движения газа. Знак «минус» ставится при движении газа на подъем, знак «плюс» - на спуск.

Потеря давления на трение и местные сопротивления определяется по формуле

(2.9)

где  – коэффициент гидравлического сопротивления

Q0 – расход газа нормальные м3/час (нм3/час)

D - внутренний диаметр газопровода, см

- плотность газа при температуре 0оС и атмосферном давлении, кг/нм3

- приведенная длина газопровода, м

= L+lэкв