по Теплотехнике

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ для заочного обучения

Задача 1.

Определить число перекачивающих компрессорных станций и расстояние между ними по следующим исходным данным:

1) состав газа: метан СН₄ – 95 % мол., С₂Н₆ – 4,5 % мол., С₃Н₈ – 0,5 % мол.;

2) разница геодезических отметок не превышает 150 м;

3) средняя температура грунта 3°С;

4) коэффициент теплопередачи от газа к грунту k = 1,8 вт/м²×град;

5) последующие данные выбирать в зависимости от варианта.

По результатам расчета подобрать ГПА.

Примечания:

1) пример решения задачи приведен в литературе: Л.А. Бабин и др. «Типовые расчеты по сооружению трубопроводов». Москва, Недра, 1979 г., стр. 19-26;

2) для выбора ГПА можно использовать А.В. Деточенко и др. «Спутник газовика», М. Недра, 1978.

Задача 2.

Построить совмещенную характеристику насоса и трубопровода при перекачке нефти для участка трубопровода длиной L, диаметром D, начальная точка трубопровода имеет высотную отметку z₁, конечную z₂, конечный напор h_к. Перекачка ведется двумя последовательно соединенными насосами типа НМ, напор подпорного агрегата равен h_под. Определить рабочую точку системы трубопровод-насос и наиболее целесообразную производительность перекачки. Характеристики насосов рассчитать по литературным данным. Профиль между отметками z₁ и z₂ произвольный без значительных подъемов. Сделать выводы, если рабочая точка не попадает в зону оптимальных КПД.

Физические свойства нефти: r = 865 кг/м³, n = 12×10^–6 м²/с.

При построении характеристик трубопровода задаваться расходами от 0 до 2000-3500 м³/ч.

Литература: М.В. Лурье. Последовательная перекачка нефтепродуктов по МНПП.

Задача 3.

Профиль трубопровода представлен табл. 1.

Таблица 1

Диаметр трубопровода D, шероховатость 0,15 мм, давление в конце участка р_к, расход Q, плотность продукта 840 кг/м³, кинематическая вязкость 5×10^–6 м²/с, давление насыщенных паров р_у = 0,015 МПа. Определить, имеется ли в трубопроводе самотечный участок, и если есть, то где расположен.

Пример. Профиль участка нефтепродуктопровода (L = 120 км, D = 530 х 8 мм, D = 0,15 мм) представлен табл. 1. Давление р_к в конце участка равно 0,3 МПа. По трубопроводу перекачивают дизельное топливо (r = 840 кг/м³, n = 5 сСт, р_у = 0,01 МПа) с расходом 650 м³/ч). Определить, имеется ли в трубопроводе самотечный участок, и если имеется, то где он расположен?

Ответ. Имеется между 40 и 49,942 км.

Расчет. Расчет ведем методом приближений. Задаемся расходом 650 м³/ч и предполагаем по виду профиля, что перевальная точка расположена в сечении х = 40 км. Будем находить координату конца самотечного участка.

Параметры перекачки топлива таковы:

n = 4×600/(3600×3,14×0,514²) @ 0,804 м/с;

Re = 0,804×0,514/(5×10^-6) @ 82651;

l = 0,11×(0,15/514 + 68/82651)^0,25 @ 0,0201;

i = 0,0201×1/0,514×0,804²/(2×9,81) @ 1,288×10^-3

или 1,288 м/км.

Давление в конце участка равно 0,3 МПа, что составляет

0,3×10⁶/(840×9,81) @ 36,41 м столба дизтоплива,

поэтому напор в сечении х = 60 км равен:

0 + 36,41 + (120 – 60)×1,288 @ 113,69 м.

Расчет координаты конца самотечного участка, находящегося между сечениями 40 и 60 км, понятен из рис. 1.

р_у = rg @ 1,21 м

Н(60) = 113,69 м

z₄₀ = 200 м

a

z₆₀ = 50 м

40 х_* 60 км

Рис. 1

Обозначим координату конца самотечного участка х_*. Поскольку тангенс угла a наклона профиля трубопровода на сегменте (40-60) км известен и равен: (200 – 50)/20000 = 7,5×10^-3, то можно составить уравнение:

50 + 7,5×10^-3×(60000 - х_*) + 1,21 = 113,69 + 1,288×10^-3×(60000 - х_*),

из которого находим х_* @ 49942 м или 49,942 км. Таким образом, в рассматриваемом трубопроводе существует один самотечный участок, начало которого находится в сечении 40 км, а конец - в сечении 49,942 км.

Литература: М.В. Лурье. Задачник по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов газа. М., 2002.