Лабораторная работа № 2.8

Верхний слив одиночной железнодорожной цистерны.

Цель работы: Определение времени сифонного слива из одиночной цистерны и исследование влияния избыточного давления в цистерне на скорость верхнего слива с учетом следующей краткой теории.

Краткая теория.

Верхний слив производится через верхнюю горловину цистерны. Это так называемый сифонный слив. Сифонным трубопроводов называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости.

Нормальная работа сифонного трубопровода (сливного стояка) возможна при условии, когда остаточное давление в любой точке трубопроводной сети больше давления насыщенных паров сливаемого продукта при температуре перекачки, т.е.

где - атмосферное давление, МПа;

- потери на трение по длине всасывающего трубопровода, м;

- потери на местные сопротивления во всасывающем трубопроводе, м;

- разность геодезических отметок всасывающего патрубка насоса и начала всасывающего трубопровода, м.

При несоблюдении этого условия нарушается сплошность потока нефтепродукта в трубопроводе, т.е. поток разрывается, образуются газовые мешки и перекачка может прекратиться.

Предельная высота одиночного сливного стояка над нижней образующей цистерны, при которой не происходит разрыва потока, составляет:

где - потери напора на трение до наивысшей точки сливной колонки, м.

Расход в сливном стояке - переменная величина и может быть определен по формуле:

где - коэффициент расхода сливной коммуникации;

- площадь сечения сливного стояка, м²;

Для повышения эффективности сифонного слива (сокращение времени слива) в цистерне можно создать избыточное давление. В этом случае под герметически закрытую горловину цистерны подводится сжатый воздух из рессивера.

Условие работы:

Схема установки представлена на рис. 2.1. Насосом (14) при открытых вентилях (8) и (4) и закрытом вентиле (7) цистерна (1) заполняется водой из водяного бака (15) при открытой горловине цистерны. Затем закрывается вентиль (8) и открывается вентиль (7) и замеряется время верхнего слива цистерны. Затем цистерна вновь заполняется водой, а вентиль (8) и горловина герметически закрываются. Открываются краны (9) и (3) и в горловину цистерны подается сжатый воздух. Избыточное давление в цистерне измеряется с помощью манометра (2).

Открывается вентиль (7) и замеряется время слива воды из цистерны под давлением сжатого воздуха. Давление воздуха в цистерне во время слива поддерживается постоянным путем регулирования краном (3). Слив производится под давлением сжатого воздуха 0,1 ат., 0,2 ат., 0,3 ат.

Обработку полученных данных, проводить в следующей последовательности:

1. По данным замеров строится график зависимости относительного времени слива цистерны ( - время слива воды под давлением, - время слива воды из цистерны при отсутствии избыточного давления на свободной поверхности жидкости в цистерне) от величины избыточного давления.

2. Определяется средний фактический расход жидкости при верхнем сливе воды из цистерны без использования и с использованием избыточного давления:

где - объем цистерны, м³;

- время слива цистерны, с.

3. Определяются теоретические максимальные и минимальные значения расхода в начале и в конце процесса слива по формулам:

где - площадь сечения сливного трубопровода, м ²;

- диаметр цистерны, м;

- разность отметок между концом сливного трубопровода и нижней образующей цистерны, м;

- избыточное давление в цистерне, МПа;

- плотность воды, кг/м ³.

4. Находят среднее значение теоретического расхода:

5. Вычисляется коэффициент расхода сливного трубопровода для каждого измерения:

6. Сравнить полученные коэффициенты расхода при верхнем сливе цистерн с коэффициентом расхода при нижнем сливе цистерны.

Вопросы для самоконтроля

1. Основное условие нормальной работы сифонного трубопровода.

2. Зависит ли нормальная работа сифонного трубопровода от его высоты и формы?

3. В каком случае применяется верхний слив железнодорожных цистерн?

Таблица 2.7

Расчетные данные

№ п/п	Показатели	Ед. изм.	, ат
	0,1	0,2	0,3
	Время слива цистерны	с
	Средний фактический расход,	м³/с
	Максимальный теоретический расход,	м³/с
	Минимальный теоретический расход,	м³/с
	Среднее теоретическое значение расхода,	м³/с
	Коэффициент расхода,	-