Потери напора на трение. Гидравлический уклон

При перекачке нефти по магистральному нефтепроводу напор, развиваемый насосами перекачивающих станций, расходуется на трение жидкости о стенку трубы ht, преодоление местных сопротивлений hмс, статического сопротивления из-за разности геодезических (нивелирных) отметокDz, а также создания требуемого остаточного напора в конце трубопровода hост.

Полные потери напора в трубопроводе составят

H = ht + hмс+Dz + hост.

Следует отметить, что по нормам проектирования расстояния между линейными задвижками составляют 15…20 км, а повороты и изгибы трубопровода плавные, поэтому доля местных сопротивле­ний невелика. С учетом многолетнего опыта эксплуатации трубопроводов с достаточной для практических расчетов точностью можно принять, что потери напора на местные сопротивления составляют 1…3% от линейных потерь. Тогда выражение (1.10) примет вид

H = 1,02ht +Dz + hост.

Под разностью геодезических отметок понимают разность отметок конца и начала трубопровода Dz = zк – zн. ВеличинаDz может быть как положительной (перекачка на подъем), так и отрицательной (под уклон).

Остаточный напор hост необходим для преодоления сопротив­ления технологических коммуникаций и заполнения резервуаров конечного пункта (а также промежуточных перекачивающих станций, находящихся на границе эксплуатационных участков).

Потери напора на трение в трубопроводе определяют по формуле Дарси-Вейсбаха ,

либо по обобщенной формуле лейбензона ,

где Lр– расчетная длина нефтепровода;

D – внутренний диаметр трубы;

w – средняя скорость течения нефти по трубопроводу;

Q – расход нефти.

n – расчетная кинематическая вязкость нефти;

l– коэффициент гидравлического сопротивления;

b, m – коэффициенты обобщенной формулы Лейбензона.

Значения l,bи m зависят от режима течения жидкости и шероховатости внутренней поверхности трубы. Режим течения жидкости характеризуется безразмерным параметром Рейнольдса

, (1.14)

При значениях Re<2320 наблюдается ламинарный режим течения жидкости. Область турбулентного течения подразделяется на три зоны:

• Гидравлически гладкие трубы 2320<Re<Re1;
• Зона смешанного трения Re1<Re<Re2;
• Квадратичное (шероховатое) трение Re> Re2.

Значения переходных чисел Рейнольдса Re1и Re2 определяют по формулам

,

где – относительная шероховатость трубы;

kЭ– эквивалентная (абсолютная) шероховатость стенки трубы

Гидравлическим уклоном называют потери напора на трение, отнесенные к единице длины трубопровода

(1.16)

Р ис. 1.7. Графическое представление линии гидравлического уклона

Как видно из рисунка, линия гидравлического уклона показывает распределение напора по длине трубопровода. Напор в любой точке трассы определяется вертикальным отрезком, отложенным от линии профиля трассы до пересечения с линией гидравлического уклона. При графических построениях (расстановке ПС на профиле трассы) положение линии гидравлического уклона должно учитывать надбавку на местные сопротивления.