Скорость жидкости в трубопроводе: Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Содержание

Расчет потерь напора по длине. Определение потерь давления

Посмотреть формулы для расчета потерь напора по длине.

Формулы для расчета потерь давления по длине

Данная автоматизированная система позволяет произвести расчет потерь напора по длине online. Расчет производится для трубопровода, круглого сечения, одинакового по всей длине диаметра, с постоянным расходом по всей длине (утечки или подпитки отсутствуют). Расчет производится для указанных жидкостей при температуре 20 град. С. Если вы хотите рассчитать потери напора при другой температуре, или для жидкости отсутствующей в списке, перейдите по указанной выше ссылке — Я задам кинематическую вязкость и эквивалентную шероховатость самостоятельно.

Для получения результата необходимо правильно заполнить форму и нажать кнопку рассчитать. В ходе расчета значения всех величин переводятся в систему СИ. При необходимости полученную величину потерь напора можно перевести в потери давления.

Порядок расчета потерь напора

средней скорости потока

числа Рейнольдса — Re

Определяется режим течения жидкости и выбирается формула для определения коэффициента гидравлического трения.

Для ламинарного течения Re<2000 используются формула Пуазеля.
Для переходного режима 2000<Re<4000 — зависимость:
Для турбулентного течения Re>4000 универсальная формула Альтшуля.

Потери напора по длине трубопровода вычисляются по формуле Дарси — Вейсбаха.

Потери напора и давления связаны зависимостью.

Δp=Δhρg где ρ — плотность, g — ускорение свободного падения.

Потери давления по длине можно вычислить используя формулу Дарси — Вейсбаха.

После получения результатов рекомендуется провести проверочные расчеты. Администрация сайта за результаты онлайн расчетов ответственности не несет.

Как правильно заполнить форму

Правильность заполнения формы определяет верность конечного результата. Заполните все поля, учитывая указанные единицы измерения. Для ввода чисел с десятичной частью используйте точки.

Поток жидкости и его параметры

Поток жидкости — это часть неразрывно движущейся жидкости, ограниченная твердыми деформируемыми или недеформируемыми стенками, образующими русло потока. Потоки, имеющие свободную поверхность, называются безнапорными. Потоки, не имеющие свободной поверхности, называются напорными

Поток жидкости характеризуется такими параметрами как площадь живого сечения S, расход жидкости Q(G), средняя скорость движения v.

Живое сечение потока — это сечение, которое перпендикулярно в каждой точке скорости частиц потока жидкости.

Векторы скорости частиц имеют некоторое расхождение в потоке жидкости.

Живым сечением потока жидкости называется сечение, которое перпендикулярно в каждой точке скорости частиц потока жидкости.

Рис. Векторы скорости потока жидкости (а) и живое сечение потока (б)

Поэтому живое сечение потока — криволинейная плоскость (рис. а, линия I—I) В виду незначительного расхождения векторов скорости в гидродинамике за живое сечение принимается плоскость, расположенная перпендикулярно скорости движения жидкости в средней точке потока.

Расход жидкости — это количество жидкости, протекающей через живое сечение потока в единицу времени. Расход может определяться в массовых долях G и объемных Q.

Средняя скорость движения жидкости — это средняя скорость частиц в живом сечении потока.

Если в живом сечении потока, движущегося, например, в трубе, построить векторы скорости частиц и соединить концы этих векторов, то получится график изменения скоростей (эпюра скоростей).

Рис. Распределение скоростей движения жидкости в живом сечении трубы при течении: а — турбулентном; б — ламинарном

Если площадь такой эпюры разделить на диаметр данной трубы, то получится значение средней скорости движения жидкости в данном сечении:

Vcр = Sэ/d,
где Sэ — площадь эпюры местных скоростей; d — диаметр трубы

Объемный расход жидкости рассчитывается по формуле:

Q = Sэ*Мср,
где Q — площадь живого сечения потока.

Параметры потока жидкости определяют характер движения жидкости. При этом оно может быть установившимся и неустановившимся, равномерным и неравномерным, неразрывным и кавитационным, ламинарным и турбулентным.

Если параметры потока жидкости не изменяются во времени, то ее движение называется установившимся.

Равномерным называется движение, при котором параметры потока не изменяются по длине трубопровода или канала. Например, движение жидкости по трубе постоянного диаметра является равномерным.

Неразрывным называется движение жидкости, при котором она перемещается сплошным потоком, заполняющим весь объем трубопровода.

Отрыв потока от стенок трубопровода или от обтекаемого предмета приводит к возникновению кавитации.

Кавитацией называется образование в жидкости пустот, заполненных газом, паром или их смесью.

Кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения pкр при данной температуре (для воды ркр= 101,3 кПа при Т= 373 К или ркр= 12,18 кПа при Т= 323 К и т. д.). При попадании таких пузырьков в зону, где давление выше критического, в эти пустоты устремляются частицы жидкости, что приводит к резкому возрастанию давления и температуры. Поэтому кавитация неблагоприятно отражается на работе гидротурбин, жидкостных насосов и других элементов гидравлических устройств.

Ламинарное движение — это упорядоченное движение жидкости без перемешивания между ее соседними слоями. При ламинарном течении скорость и силы инерции, как правило, невелики, а силы трения значительны. При увеличении скорости до некоторого порогового значения ламинарный режим течения переходит в турбулентный.

Турбулентное движение — это течение жидкости, при котором ее частицы совершают неустановившееся беспорядочное движение по сложным траекториям. При турбулентном течении скорость жидкости и ее давление в каждой точке потока хаотически изменяется, при этом происходит интенсивное перемешивание движущейся жидкости.

Для определения режима движения жидкости существуют условия, согласно которым скорость потока может быть больше или меньше той критической скорости, когда ламинарное движение переходит в турбулентное и наоборот.

Однако установлен и более универсальный критерий, который называют критерием или числом Рейнольдса:

Re = vd/V,
где Re — число Рейнольдса; v — средняя скорость потока; d — диаметр трубопровода; V — кинематическая вязкость жидкости.

Опытами было установлено, что в момент перехода ламинарного режима движения жидкости в турбулентный Re = 2320.

Число Рейнольдса, при котором ламинарный режим переходит в турбулентный, называется критическим. Следовательно, при Re < 2320 движение жидкости — ламинарное, а при Re > 2320 — турбулентное. Отсюда критическая скорость для любой жидкости:

vкр = 2320v/d

Т. Движение жидкостей — PhysBook

Зависимость давления жидкости от скорости ее течения

В предыдущих параграфах были рассмотрены законы равновесия жидкостей и газов. Теперь рассмотрим некоторые явления, связанные с их движением.

Движение жидкости называют течением, а совокупность частиц движущейся жидкости потоком. При описании движения жидкости определяют скорости, с которыми частицы жидкости проходят через данную точку пространства. Если в каждой точке пространства, заполненного движущейся жидкостью, скорость не изменяется со временем, то такое движение называется установившимся, или стационарным. При стационарном течении любая частица жидкости проходит через данную точку пространства с одним и тем же значением скорости. Мы будем рассматривать только стационарное течение идеальной несжимаемой жидкости. Идеальной называют жидкость, в которой отсутствуют силы трения.

Как известно, неподвижная жидкость в сосуде, согласно закону Паскаля, передает внешнее давление ко всем точкам жидкости без изменения. Но когда жидкость течет без трения по трубе переменного поперечного сечения, давление в разных местах трубы неодинаково. Оценить распределение давлений в трубе, по которой течет жидкость, можно с помощью установки, схематически изображенной на рисунке 1. Вдоль трубы впаивают вертикальные открытые трубки-манометры. Если жидкость в трубе находится под давлением, то в манометрической трубке жидкость поднимается на некоторую высоту, зависящую от давления в данном месте трубы. Опыт показывает, что в узких местах трубы высота столбика жидкости меньше, чем в широких. Это значит, что в этих узких местах давление меньше. Чем это объясняется?

Рис. 1

Предположим, что несжимаемая жидкость течет по горизонтальной трубе с переменным сечением (рис. 1). Выделим мысленно несколько сечений в трубе, площади которых обозначим S₁ и S₂. При стационар ном течении через любое поперечное сечение трубы за равные промежутки времени переносятся одинаковые объемы жидкости.

Пусть υ₁ — скорость жидкости через сечение S₁, υ₂

— скорость жидкости через сечение S₂. За время Δt объемы жидкостей, протекающих через эти сечения, будут равны:

\(~\begin{matrix} \Delta V_1 = l_1S_1 = \upsilon_1 \Delta t_1 \cdot S_1 ; \\ \Delta V_2 = l_2S_2 = \upsilon_2 \Delta t_2 \cdot S_2 . \end{matrix}\)

Так как жидкость несжимаема, то ΔV₁ = ΔV₂. Следовательно, υ₁S₁ = υ₂S₂ или υS = const для несжимаемой жидкости. Это соотношение называется уравнением неразрывности.

Из этого уравнения \(~\frac{\upsilon_1}{\upsilon_2} = \frac{S_2}{S_1}\) , т.е. скорости жидкости в двух любых сечениях обратно пропорциональны площадям сечений. Это значит, что частицы жидкости при переходе из широкой части трубы в узкую ускоряются. Следовательно, на жидкость, поступающую в более узкую часть трубы, действует со стороны жидкости, еще находящейся в широкой части трубы, некоторая сила. Такая сила может возникнуть только за счет разности давлений в различных частях жидкости. Так как сила направлена в сторону узкой части трубы, то в широком участке трубы давление должно быть больше, чем в узком. Учитывая уравнение неразрывности, можно сделать вывод:

при стационарном течении жидкости давление меньше в тех местах, где больше скорость течения, и, наоборот, больше в тех местах, где скорость течения меньше.2_2}{2},\)

где h₁ и h₂ — высоты, на которых находятся сечения S₁ и S₂.

Закон Бернулли лежит в основе принципа действия многих технических устройств и приборов: водоструйного насоса, пульверизатора, форсунки карбюратора. Закон Бернулли позволяет объяснить возникновение подъемной силы крыла самолета.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 106-108.

Измерение расхода жидкости: приборы и методы

Расход – это объем жидкости протекающий в единицу времени через поперечное сечение трубопровода. Измерение расхода жидкости является одной из задач при производственных испытаниях оборудования.

В этой статье мы собрали для Вас все современные методы определения расхода жидкости, а так же приборы для измерения расхода: трубчатые расходомеры, расходомерные шайбы, крыльчатые расходомеры, ультразвуковые и вихревые расходомеры.

Содержание статьи

Методы измерения расхода жидкости

Наиболее простые и вместе с тем точные методы измерения расхода жидкости являются объемный и массовый (весовой).

В соответствии с методами измерения, единицами расхода жидкости являются:
для объемного способа: м³/с, м³/ч
для массового способа: кг/c, кг/ч, г/с и т.д.

При объемном способе измерения протекающая в исследуемом потоке(например, в трубе) жидкость поступает в особый, тщательно протарированный сосуд (так называемый мерник), время наполнения которого точно фиксируется по секундомеру.

Если известен объем мерника – V и измеренное время его наполнения – T, то объемный расход будет

Q = V / T.

При весовом способе взвешиванием находят вес G_v = m_v*g (где g – ускорение свободного падения) всей жидкости, поступившей в мерник за время T. Затем определяют её массу

m_v = G_v /g

и массовый расход

m = m_v / T

и по ней, зная плотность жидкости (ρ), вычисляют объемный расход

Q = m / ρ

Но объемный и весовой методы измерения расхода жидкости пригодны только при сравнительно небольших значениях расхода жидкости, так как в противном случае размеры мерников получаются довольно громоздкими и, как следствие, замеры очень затруднительными.

Кроме того, этими способами невозможно измерить расход в произвольном сечении, например, длинного трубопровода или канала без нарушения их целостности. Поэтому, за исключением случаев измерения сравнительно небольших расходов жидкостей в коротких трубах и каналах, объемный и весовой способы, как правило, не применяются, а на практике пользуются специальными приборами, которые предварительно тарируются объемным или весовым способом.

Приборы для измерения расхода жидкости

Трубчатые расходомеры

Одним из таких приборов является трубчатый расходомер или расходомер Вентури. Большим достоинством этого расходомера является простота конструкции и отсутствие в нем каких-либо движущихся частей. Трубчатые расходомеры могут быть горизонтальными и вертикальными. Рассмотрим, к примеру, горизонтальный вариант.

Расходомер состоит из двух цилиндрических труб А и В диаметра d₁, соединенных при помощи двух конических участков (патрубков) С и D с цилиндрической вставкой E меньшего диаметра d₂. В сечениях 1-1 и 2-2 расходомера присоединены пьезометрические трубки a и b, разность уровней жидкости h в которых показывает разность давлений в этих сечениях.

Расход жидкости в этом случае определяется по тарировочным кривым, полученным опытным путем и дающим для данного расходомера прямую зависимость между показаниями манометра и измеряемыми расходами жидкости. Пример такой кривой на картинке рядом

Расходомерная шайба

Другим широко распространенным прибором для измерения расхода является расходомерная шайба (или диафрагма), обычно выполняемая в виде плоского кольца с круглым отверстием в центре, устанавливаемого между фланцами трубопровода

Края отверстия чаще всего имеют острые входные кромки под углом 45° или закругляются по форме втекающей в отверстие струи жидкости (сопло). Два пьезометра a и b (или дифференциальный манометр) служат для измерения перепада давления до и после диафрагмы.В основе метода положен принцип неразрывности Бернулли.

Расход в этом случае определяется по замеренной разности уровней в трубках. Трубки подсоединяют к датчикам, замеряющим перепад давления. Датчик перепада давления преобразует перепад в электрический сигнал, который отправляется на компьютер.

Крыльчатый расходомер

Расходы могут быть вычислены также в результате измерения скоростей течения жидкости и живых течений потока.

Одним из широко распространенных приборов, применяемых для этой цели является гидрометрическая вертушка. Современный турбинный расходомер устанавливают только на горизонтальном участке трубопровода. Лопасти крыльчатки колеса турбины изготавливают из не магнитного материала.

Вертушка состоит из крыльчатки А, представляющей собой колесо с винтовыми лопастями, насаженное на горизонтальный вал С. Когда она установлена в потоке, крыльчатка под действием протекающей жидкости вращается, причем число её оборотов прямо пропорционально скорости течения. Число импульсов за один оборот крыльчатки равно числу лопастей, а значит частота импульсов пропорциональна расходу.

При вращении лопасти поочередно пересекают магнитное поле, которое наводит электродвижущую силу в катушке в виде импульса. От вертушки вверх выводятся провода В, подающему сигнал к специальному счетчику, автоматически записывающему число оборотов и время.

Приборы для измерения расхода жидкости в этом случае называют турбинными расходомерами

Ультразвуковой метод измерения расхода

Ультразвуковой расходомер работает по принципу использования разницы по времени прохождения ультразвукового сигнала в направлении потока и против него.

Расходомер формирует электрический импульс, поступающий на пьезоэлемент П1, который излучает электромеханические колебания в движущуюся среду. Эти колебания воспринимаются через некоторое время пьезоэлементом П2, преобразуются им в электрический импульс, попадающий в электронное устройство и снова направляемый им на пьезоэлемент П1 и т.д.

Такой контур П1-П2 характеризуется частотой f1 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной разности между скоростью распространения звука в контролируемой среде и скоростью самой среды.

Аналогично электронное устройство подает импульсы в обратном направлении, т.е. от пьезоэлемента П2 к пьезоэлементу П1. Контур П2-П1 характеризуется своей частотой f2 повторений импульсов, прямо пропорциональной расстоянию между пьезоэлементами и обратно пропорциональной сумме скоростей распространения звука в среде и самой среды.

Следующим шагом является определение разности Δf указанных частот, которая пропорциональна расходу среды. Приборы для измерения расхода жидкости называются ультразвуковые расходомеры.

Вихревой метод измерения расхода

В основу работы вихревых расходомеров положена зависимость между расходом и частотой возникновения вихрей за твердым телом (например, металлическим прямоугольным стержнем), которое расположено в потоке жидкости или газа.

Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости, при обтекании жидкостью специальной призмы, расположенной поперек потока.

В зависимости от конструкции датчика чувствительные тепловые элементы устанавливаются непосредственно в теле датчика или вихревой дорожке.

Если в тело образующее вихри, установить магнит, то он может служить датчиком. Реакция, возникающая при срыве вихрей, заставляет помещённый в поток цилиндр колебаться с частотой вихреобразования. Достоинством вихревых расходомеров является, обеспечение низкой зависимости качества измерений от физико-химических свойств жидкости, состояния трубопровода, распределения скоростей по сечению потока и от точности монтажа первичных преобразователей на трубопроводе. Приборы для измерения расхода жидкости называются вихревые расходомеры.

Видео о измерении расхода

При проведении измерения расхода, в некоторых случая используется понятие количества вещества – это количество жидкости или другой среды, проходящей через поперечное сечение трубопровода в течении определенного промежутка времени(за час, месяц, рабочую смену и т.д.)

Приборы для измерения количества вещества по аналогии с измерением расхода монтируются на – на трубопроводе, с выводом вторичного прибора к оператору.

Вместе со статьей «Измерение расхода жидкости: приборы и методы» читают:

Размер трубопровода (экономическая скорость для различных систем трубопроводов)

Введение

Химическая перерабатывающая промышленность задействована во многих операциях с разными типами жидкостей и в разных областях применения. Хотя, в принципе, существуют различные рекомендации и формулы для определения размеров трубопроводов для различных услуг. Следовательно, иногда становится важным концептуализация, прежде чем принимать решение о параметрах конструкции.

Когда жидкости должны транспортироваться из одного места в другое по бытовому трубопроводу к магистральному трубопроводу, трубопровод и арматура представляют собой высокую стоимость.Размер трубопровода играет важную роль в стоимости перекачки. Следовательно, выбор размера линии становится важным. Хотя в принципе доступны различные формулы для определения размеров для различных услуг, перед определением параметров необходимо концептуальное представление.

Классификация трубопроводов

Размер трубопровода

В любой химической перерабатывающей промышленности различные типы жидкостей используются в различных формах, таких как жидкие, газообразные, суспензии и т. Д.Сырье, промежуточный продукт или готовый продукт, производимые с помощью различных операций на установке, требуют подключения всех единиц к трубопроводам и арматуре по следующим причинам:

Удобство эксплуатации
Безопасное обращение с материалами
Предотвращение потери материала
Гигиенические условия завода

Например, жидкое сырье транспортируется из области бестарного хранения в дневное хранилище с помощью насоса, соединяющего резервуар для бестарного хранения, насос и резервуар дневного хранения с необходимыми трубопроводами.Очень сложно представить химико-технологический комплекс без трубопроводной системы. Скорее можно увидеть огромную сеть трубопроводов внутри комплекса. Проектирование любой трубопроводной сети включает в себя различные действия, такие как выбор материала трубопровода, определение толщины, размера трубы, ее прокладки и т. Д. В этой главе рассматриваются концептуальные основы определения размеров трубопровода.

Хотя в литературе имеются различные формулы и практические правила, которые можно использовать непосредственно для определения размеров трубопроводов, нельзя избежать критичности в отношении опыта работы с жидкостями в соответствующей химической обрабатывающей промышленности.Превышение или занижение размеров трубопроводов может даже стать узким местом для работы завода. Для жидкого навоза трубопровод большего размера не только увеличивает стоимость установки, но и создает эксплуатационные проблемы. Точно так же меньший размер трубы может потреблять больше энергии для движения жидкости. Следует иметь в виду, что больший размер трубопровода, чем необходимо, увеличивает стоимость установки из-за трубопроводов вместе с подключенными клапанами, арматурой, опорными конструкциями и т. Д.

Прежде чем определять размеры любого трубопровода, следует учитывать множество факторов.Основной принцип выбора размера трубопровода основан на доступном перепаде давления между двумя его концами. Обычно для поддержания определенной скорости жидкости (может быть из доступных правил большого пальца), например учитывая 1,5 метра в секунду для чистой воды на выходе насоса для максимально возможного расхода жидкости через этот трубопровод, рассчитывается площадь поперечного сечения (или диаметр) трубопровода. На основании этого для применения выбирается ближайший имеющийся в продаже размер трубопровода (с внутренним диаметром, близким к расчетному).С помощью этих предварительных расчетов размеров трубопровода и трассы труб рассчитывается перепад давления между начальной и конечной точкой, включая все фитинги. Решение о выборе большего или меньшего диаметра трубопровода принимается в зависимости от имеющегося падения давления по сравнению с расчетным падением давления.

Обычно размеры трубопроводов выбираются после оптимизации между стоимостью материала и эксплуатационными расходами (понесенными из-за падения давления в линии). Чем больше диаметр трубопровода (т. Е. Выше начальные вложения), тем ниже будет падение давления (следовательно, меньше эксплуатационные расходы) и наоборот.Нормы скорости устанавливаются для различных применений на основе оптимальных расчетных условий, а размеры трубопроводов рассчитываются только с использованием этих норм. В некоторых типичных приложениях, обсуждаемых здесь, эти рекомендации недействительны, и нужно понимать типичное приложение и соответственно определять размер конвейеров.

Экономическая скорость для различных систем трубопроводов

Здесь обсуждаются типичные приложения для концептуального определения размеров трубопровода.

Течение жидкости под действием силы тяжести

Жидкость течет под действием силы тяжести из-за разницы высот между начальной точкой (всегда на большей высоте) и конечной точкой (на более низкой отметке), т.е.е. разница в потенциальной энергии. Перепад высот в основном определяет размер трубопровода. Дополнительное влияние условий давления для начальной / конечной точки имеет значение при выборе размера трубопровода. Если доступный перепад высот больше, высокая скорость жидкости (т. Е. С высоким допустимым падением давления) может учитываться при выборе размера трубопровода. Таким образом, для таких условий можно выбрать меньший размер трубопровода.

В случае, если конечная точка подключена к системе под давлением, например В дистилляционной колонне эквивалентное давление должно быть вычтено из имеющейся разницы высот, а эффективный имеющийся перепад давления уменьшается.Таким образом, даже при большей доступной разнице высот для конечной точки трубопровода, подключенного к системе, находящейся под давлением, размер трубопровода будет меньше. Аналогично, если начальная точка трубопровода находится под вакуумом, то есть в барометрических конденсаторах, трубопроводы большого диаметра выбираются для уменьшения потерь на трение в трубопроводе и, таким образом, увеличения доступного перепада давления.

Такие приложения основаны на доступном падении давления. Их размер не может быть определен только в соответствии с рекомендациями по экономическому размеру трубопровода, т.е.е. оптимизация стоимости материалов по сравнению с эксплуатационными расходами.

Поток горячей жидкости

На технологических установках, работающих с горячими кипящими жидкостями, обычно возникают различные проблемы. В основном это происходит из-за испарения текущей горячей жидкости, т. Е. Фазового перехода жидкости в пар внутри трубопровода или оборудования. Это явление еще называют всплеском жидкости. Типичным примером является кавитация центробежного насоса, которая возникает из-за низкого доступного NPSH (чистый положительный напор на всасывании).

Трубопровод большего размера является предпочтительным для снижения падения давления и, таким образом, для достижения более высокого доступного NPSH на всасывающем отверстии насоса.Подобным образом в других трубопроводах происходит падение давления из-за резкого изменения направления потока или уменьшения размера трубопровода, происходит испарение горячей жидкости, что приводит к образованию пузырьков пара внутри трубопровода. Из-за этого больше места занимает смесь образующихся паров и текущей жидкости, и, следовательно, поток жидкости затрудняется. Подобные явления наблюдаются в случае жидкостей, несущих растворенные газы, которые расширяются при более высоких температурах. Для таких приложений обычно рекомендуются трубопроводы большего диаметра.

Линия байпаса для оборудования / инструмента

Оборудование / инструменты, которые создают перепад высокого давления и снабжены байпасной линией (чтобы иметь возможность поддерживать непрерывность процесса даже во время работ по техническому обслуживанию). то есть пластинчатые теплообменники, регулирующие клапаны и т. д. снабжены байпасным устройством, которое обычно имеет два запорных клапана на линии блока и клапан регулирования потока параллельно этому блоку.

В нормальных условиях, когда жидкость проходит через основные блоки, пластинчатый теплообменник или регулирующий клапан, возникает дополнительный перепад давления.Соответственно, оценивается давление подачи потока текучей среды, которое создает соединительный блок, такой как центробежный насос. Центробежный насос выбирается на основе этого перепада давления, создаваемого агрегатом. Во время байпасирования подключенного агрегата это дополнительное давление устраняется, в то время как работающий насос сбрасывает высокий расход в соответствии с типичными характеристиками насоса. Чтобы избежать такой ситуации, всегда рекомендуется использовать байпасную линию меньшего размера с регулирующим клапаном для создания давления, эквивалентного основному соединительному блоку.

Линия отбора проб

Обычно небольшое количество жидкости собирается для анализа с целью определения ее состава. Он применим на любой стадии обработки, такой как сырье, промежуточный продукт, готовый продукт, или это может быть даже коммунальное хозяйство или сточные воды. Даже при отборе небольшого количества проб размер линии в основном зависит от типа обрабатываемой жидкости и местоположения точки отбора проб в процессе.

Например, для газов, находящихся под давлением, небольшие трубопроводы с клапанами (например,г. 6 мм) достаточно для отбора представительного количества пробы. Обеспечение большого размера линии отбора проб будет не только трудно контролировать, но и невозможно избежать больших потерь газов во время отбора проб. С другой стороны, небольшая линия отбора проб создаст проблемы для суспензий, где твердые частицы могут довольно часто засорять линию отбора проб. Таким образом, независимо от потерь материала и стоимости трубопровода и клапана размер пробоотборной линии зависит от размера твердых частиц и характеристик суспензии.Аналогичный опыт для вязких жидкостей.

Даже для прозрачных жидкостей размер пробоотборной линии зависит от ее расположения, например, у атмосферного резервуара, всасывания / нагнетания насоса и т. Д. Хотя очень сложно определить надлежащие руководящие принципы для определения размеров пробоотборной линии, при этом следует учитывать следующие моменты. калибровка:

• Характеристики пробы жидкости

• Меньшие потери жидкости

• Безопасность при отборе пробы

• Простота эксплуатации

• Местоположение точки отбора проб и т. Д.

Циркуляция охлаждающей воды

Для трубопроводов циркуляции охлаждающей воды предпочтительны более высокие скорости. В основном это связано со следующими двумя причинами:

Охлаждающая вода в градирне подвергается воздействию солнечного света, который способствует образованию водорослей. Образующийся материал водорослей попадает в циркулирующую охлаждающую воду. При более низкой скорости жидкости в трубопроводах в трубопроводе начинают расти водоросли, и через некоторое время они начинают блокировать циркуляцию охлаждающей воды или она переходит к подключенному теплообменнику.Таким образом, рекомендуется более высокая скорость жидкости (например, 1,8-2,5 м / сек) для циркуляционной линии, чтобы избежать развития водорослей в трубопроводе.

Обычно более высокие скорости циркуляции охлаждающей воды встречаются в химической обрабатывающей промышленности, где требуются трубопроводы большого размера и большей длины для покрытия различных теплообменных агрегатов. Таким образом, для удешевления материала трубы даже при высоком энергопотреблении (из-за повышенного перепада давления) будет уместным выбором.

Переполнение бака

Линии перелива в резервуарах предусмотрены по следующим причинам:

• Во избежание потерь жидкости (перелившаяся жидкость собирается в другой резервуар)

• Чтобы избежать нежелательного разлива жидкости вокруг здания завода

• Для поддержания уровня жидкости в верхних резервуарах

Во всех вышеупомянутых случаях размер линии перелива рассчитан на максимально возможный расход жидкости на входе в резервуар независимо от расхода жидкости на выходе.Другие рекомендации по проектированию аналогичны определению размеров трубопровода для самотечного потока жидкости, т. Е. В зависимости от наличия доступной вертикальной высоты между наивысшей и конечной точками (где она соприкасается с атмосферой) переливного трубопровода.

Здесь самая высокая точка, которая также является начальной точкой линии потока жидкости, расположена почти наверху резервуара (переливной патрубок резервуара), а конечная точка может быть где-то рядом со сливным желобом (близко к земле). Это не всегда может быть правдой, поскольку линия перелива может также заканчиваться на верхнем этаже.В этом случае доступный напор дифференциала будет ниже. Следовательно, в соответствии с расположением трубопровода размер переливной линии должен соответствовать принципу самотечного течения.

Slurry Flow

Суспензии, смеси взвешенных твердых частиц в жидкостях, хранятся в условиях перемешивания для поддержания гомогенности, иначе, в зависимости от характеристик твердого вещества, легче или тяжелее жидкости, частицы плавают или оседают соответственно. Условия перемешивания поддерживаются в оборудовании, таком как резервуары, за счет использования мешалок или газосбережения.Находясь в трубопроводах, это достигается за счет поддержания условий турбулентного потока жидкости.

При более низкой скорости жидкости в трубопроводе твердые частицы имеют тенденцию отделяться от жидкой фазы. Таким образом, в трубопроводах должна поддерживаться достаточно высокая скорость жидкости, независимо от высокого перепада давления в трубопроводах для шламов (за пределами рекомендаций по оптимальному размеру трубопровода для прозрачных жидкостей).

С другой стороны, при очень маленьком размере трубопровода для шламов на заводах довольно часто наблюдается его засорение.Таким образом, малый размер конвейера также не рекомендуется для этих приложений. Помимо этого, некоторые суспензии, содержащие абразивные твердые частицы, могут вызвать эрозию трубопровода при очень высоких скоростях жидкости. Следовательно, высокие скорости жидкости не рекомендуются. Различные суспензии ведут себя по-разному при разных скоростях жидкости, поэтому размер трубопровода более критичен. Наряду с основными руководящими принципами проектирования, прошлый опыт для понимания поведения суспензии также должен быть использован при определении размеров трубопровода.

Помимо вышеприведенного обсуждения, многие другие приложения можно увидеть в любой химической обрабатывающей промышленности.т.е. очень низкие скорости жидкости учитываются при проектировании трубопроводов, по которым проходят жидкости с высокой вязкостью, вентиляционных линий резервуара для хранения (в зависимости от расчетного давления резервуара), дренажных линий резервуара (связанных с размером вентиляционной линии, а также временем, необходимым для слива резервуара) пр.

Расчет размеров трубопроводов природного газа — Промышленные специалисты

1. Следующие примечания взяты из «Справочника по транспортировке и переработке природного газа» С. Мохатаба, В. А. По, Дж. Г. Спейта, страницы 418 — 421, раздел 11.6 — Соображения по проектированию трубопроводов сбытового газа, подраздел 11.6.1 — Критерии определения размеров трубопровода, Elsevier, 2006.
α. Наиболее экономически эффективные газопроводы должны иметь перепад давления от 3,50 до 5,83 фунтов на квадратный дюйм / милю. Однако для тех трубопроводов (коротких), в которых падение давления имеет второстепенное значение, размер трубы может быть рассчитан только по скорости жидкости.
β. В системах с содержанием CO2 всего 1-2% скорость должна быть ограничена до 50 футов / с или ниже, так как при более высоких скоростях трудно предотвратить коррозию CO2.
γ. В большинстве магистральных трубопроводов рекомендуемая скорость газа составляет 40-50% от скорости эрозии .
Как правило, эрозия трубы начинается, когда скорость превышает значение C / SQRT (ρ) в фут / с, где ρ = плотность газа (в фунтах / фут3) и C = эмпирическая константа (в фунтах / с / фут2). ) (начальная скорость эрозии).
δ. C = 100 в большинстве случаев. API RP 14E (1984) предложил C = 100 для непрерывной работы и 125 для непостоянной работы. Кроме того, C = от 150 до 200 может использоваться для непрерывных, некоррозионных или контролируемых коррозии услуг без присутствия твердых частиц.
2. Прикрепленный «NGvel.xls» оценивает начальные скорости эрозии в зависимости от рабочего давления либо для природного газа, описанного cnu879, либо для чистого метана при 15 oC. Низкая скорость эрозии соответствует C = 100, высокая — C = 200 по API 14E. Рекомендуемые скорости газа считаются равными 50% соответствующих скоростей эрозии, низкие значения представлены оранжевой линией диаграммы, высокие — красной линией. Рекомендуемые максимально допустимые скорости по норме Norsok Standard P-001 также представлены для сравнения (зеленая линия на диаграмме).
α. Согласно вышеизложенному, допустимая максимальная скорость газа в условиях, указанных в cnu879, будет составлять 7,4–14,7 м / с по сравнению с 28,4 м / с, указанными в стандарте Norsok. Действительно, рекомендуемые скорости для трубопроводов высокого давления довольно низкие.
β. Если бы рабочее давление газа составляло 0,2 бар изб. (Что могло более или менее иметь место в городской распределительной сети без полиэтиленовых труб), допустимая максимальная скорость газа была бы 64–127 м / с, по сравнению с 60 м / с по стандарту Norsok.
γ. Чем ниже давление, тем выше максимально допустимая скорость.Разумно, так как плотность уменьшается с давлением (но плотность * оценка максимально допустимой скорости уменьшается с давлением).
Рекомендуемые скорости газа должны указывать соответствующее рабочее давление.
δ. Norsok Standard дает гораздо более высокие скорости для давлений, превышающих примерно 15 бар изб. (Приближение к начальной скорости эрозии для C = 200). Для более низких давлений это дает плоское значение 60 м / с.
3. Вопросы, способствующие прояснению вопроса.
«Справочник по транспортировке и переработке природного газа» дает метод определения максимально допустимой скорости газа в зависимости от условий.
3.1 Что считается начальной скоростью эрозии в обычных трубопроводах природного газа согласно API 14E? Должны ли мы использовать в формуле C = 100 или C = 200 (в фунтах / с / фут2)?
C = 100, когда может быть конденсат или коррозия? Почему в газе содержатся твердые частицы?
3.2 Плоская допустимая максимальная скорость при низких рабочих давлениях (60 м / с по стандарту Norsok) кажется разумной для применения в случае трубопровода природного газа. Можете ли вы подтвердить применимость и порекомендовать фиксированную стоимость? В «Справочнике по природному газу» ничего подобного не упоминается.
3.3 Есть еще какие-либо комментарии к вышеизложенному или к «NGvel.xls»?

4. Примечание. Для получения дополнительной информации, которая может быть полезна, перейдите по ссылкам ниже.
http: //www.eng-tips…..cfm? Qid = 147153
http: //www.flowcontr…s-pipe-velocity

Влияние, которое он может оказать на работу вашего насоса

Пример из практики:

Предположим, у нас есть старая система трубопроводов для навозной жижи; нам нужно изменить следующее:

Диаметр трубы из-за требования более высокого расхода
Длина трубы в связи с перемещением оборудования
Материал трубы из-за износа существующей трубы

Теперь, прежде чем мы подробно рассмотрим, что эти изменения сделают с существующей насосной и трубопроводной системой, мы рассмотрим математически, как жидкости взаимодействуют с различными конфигурациями труб.

1) Основное соотношение между расходом жидкости и диаметром трубы:

Расход = внутренний диаметр трубы x скорость жидкости

2) Фундаментальное соотношение между потерями на трение в трубе или падением давления, диаметром трубы и длиной трубы составляет:

Коэффициент трения трубы x длина трубы x скорость жидкости 2
Перепад давления = ————————————————————————————-
Внутренний диаметр Труба x Сила тяжести

3) Фундаментальное соотношение энергии, требуемой по отношению к расходу жидкости и давлению, составляет:

Расход x давление
Мощность насоса, л.с. = ————————————
Коэффициент преобразования x КПД

Теперь, если мы хотим получить больший расход при сохранении той же скорости:

Согласно 1-му соотношению нам нужно увеличить внутренний диаметр трубы.
При увеличении диаметра трубы падение давления или потери на трение в трубе будут меньше, что приведет к увеличению расхода.
Однако, если поток увеличивается, мощность насоса должна быть увеличена, чтобы соответствовать предыдущей скорости трубопровода меньшего диаметра.

Теперь, если нам нужно увеличить длину трубы при сохранении других параметров:

Согласно 2-му соотношению, перепад давления или потери на трение в трубе увеличиваются.
Если падение давления увеличивается, мощность насоса необходимо увеличить, чтобы учесть повышенные потери на трение.

Теперь, если нам нужно изменить материалы трубы, сохранив другие параметры такими же:

Коэффициент трения трубы будет меняться в зависимости от материала. Кроме того, падение давления или потери на трение в трубе также изменятся, если другие параметры останутся неизменными.
Если падение давления изменится, изменится и количество энергии, необходимое для эффективного перемещения материала по трубопроводу.

Таким образом, в нашем вышеупомянутом случае изменение трубопровода в середине эксплуатации может быть дорогостоящим решением, влияющим на:
• Стоимость проекта:
Проектирование, материалы, изготовление / изготовление, строительство / монтаж и ввод в эксплуатацию.
• Эксплуатационные расходы:
Затраты на энергию — электричество, топливо и т. Д., Затраты на рабочую силу — оператор, рабочая сила и т. Д., А также повышенные затраты на коммунальные услуги — вода, газы, масла, смазки и т. Д.
• Затраты на техническое обслуживание:
Персонал — рабочая сила и т. Д. ., Материалы — запчасти, смазка, масло и др., и связанные с ними утилиты.

Расчет выкидных и газовых трубопроводов для добычи нефти и газа

Гидравлические расчеты

Гидравлические расчеты должны выполняться от скважин, трубопроводов и стояков до наземных сооружений с учетом размеров трубопроводов. Управляющими факторами в расчетах являются жидкости (нефть, газ или конденсат), размер выкидной линии, характер потока и область применения. В отличие от однофазных трубопроводов, многофазные трубопроводы рассчитываются с учетом ограничений, налагаемых производительностью, эрозией, закупоркой и скоростью наращивания.Искусственный подъем также учитывается при выборе размера линии для увеличения рабочего диапазона системы. Расчетные условия следующие:

Установленные допустимые расход и перепад давления: Определите размер трубы для фиксированной длины.
Известны расход и длина: Определите падение давления и размер линии.

Обычно для выполнения любого из этих условий требуется метод проб и ошибок, основанный на предполагаемых размерах трубы для удовлетворения заявленных условий. Некоторые проблемы проектирования могут потребовать определения максимального расхода для данного размера и длины линии, но это противоположно условиям, указанным выше.На этапе FEED проекта способность линии данного размера обеспечивать производительность на протяжении всего срока эксплуатации месторождения определяется путем моделирования в установившемся режиме от пласта до наземных сооружений на протяжении всего срока эксплуатации месторождения. Следует изучить чувствительность к важным переменным, таким как газовый фактор, обводненность, вязкость и давление в сепараторе.

Технические критерии для определения размеров трубопроводов указаны в следующем разделе; однако оптимальный экономичный размер линии редко реализуется при инженерном проектировании.Неизвестные факторы, такие как будущие допуски на скорость потока, фактические перепады давления в определенном технологическом оборудовании и т. Д., Могут легко компенсировать то, что прогнозировалось проектом при выборе оптимальный. При определении размера трубопровода всегда приходится сталкиваться с компромиссом между двумя факторами. Для данного расхода данной жидкости стоимость трубопровода увеличивается с увеличением диаметра. Но потеря давления уменьшается, что снижает потенциальные затраты на перекачку или сжатие. Существует экономический баланс между материальными затратами и затратами на перекачку в выкидных трубопроводах ниже по потоку.Оптимальный размер трубы определяется путем расчета наименьших капитальных / эксплуатационных затрат или с использованием всего имеющегося перепада давления; или увеличение скорости до максимально допустимой.

Критерии

Размер линии трубопровода регулируется следующими техническими критерии:

Допустимый перепад давления;
Максимальная скорость (допустимая скорость эрозии) и минимальная скорость;
Доставка системы;
Учет слизней, если применимо.Гидравлика 393 Другие критерии, учитываемые при выборе оптимального размера линии

, включают:

Стандартные и нестандартные размеры трубопровода: как правило, стандартные трубы дешевле и более доступны. Для длинных трубопроводов или нескольких трубопроводов одного и того же размера могут быть экономически эффективны нестандартные размеры трубопроводов.
Возможность установки: В частности, на большой глубине, техническая возможность установки труб большего диаметра может ограничивать максимальный размер трубы.
Производство в будущем: следует учитывать будущее производство, в котором могут использоваться линии.
Количество отводных трубопроводов и стояков: Если ограничения строительства или обеспечения потока требуют наличия более двух производственных отводных трубопроводов на манифольд, следует изучить дополнительные альтернативы, включая обработку подводных измерений и связки.
Пределы низких температур: подводное оборудование, включая деревья, перемычки, коллекторы и выкидные трубопроводы, имеет характеристики минимальной температуры.Для систем с охлаждением Джоуля-Томпсона в условиях низкой температуры окружающей среды следует изменить принципы эксплуатации и, возможно, металлургические секции.
Пределы высоких температур: Гибкая труба имеет максимальный предел температуры, который зависит от материалов конструкции, обводненности, состава воды и pH воды. Для систем с гибкой трубой скорость потока может быть ограничена, и потребуется меньшая труба.
Шероховатость: Гибкая труба более шероховатая, чем стальная труба, и, следовательно, требует большего диаметра для той же максимальной скорости.Чтобы сгладить гибкую трубу, можно нанести внутреннее покрытие.

Максимальные рабочие скорости

Скорость жидкости обычно ограничена из-за эффекта эрозии фитингов. В отводных трубопроводах с многофазным потоком может возникать эрозионное повреждение из-за непрерывного столкновения капель жидкости с высокой скоростью. Повреждение почти всегда ограничивается местом изменения направления потока, например коленами, тройниками, коллекторами, клапанами и стояками. Скорость эрозии определяется как объемная скорость жидкости, которая приведет к удалению накипи продуктов коррозии, ингибиторов коррозии или других защитных отложений, присутствующих на внутренней поверхности трубопровода.

Скорость жидкости в трубопроводе должна быть ограничена следующим образом:

Скорость жидкости в линиях однофазной жидкости варьируется от 0,9 до 4,5 м / с (от 3 до 15 футов / с).
Двухфазные линии газ / жидкость не превышают скорость эрозии, определяемую по следующему уравнению, которое рекомендовано в API RP 14E.

Эмпирическая константа в уравнении

Минимальные рабочие скорости

Следующие элементы могут эффективно накладывать ограничения на минимальную скорость:

Пробки: Серьезность пробок обычно возрастает с уменьшением расхода.Ограничение минимально допустимой скорости должно быть наложено для управления пробками в многофазном потоке для обеспечения производственной производительности системы.
Обработка жидкости: В системах газа / конденсата скорость нарастания может быть ограничена оборудованием для обработки жидкости и ограничена максимальным размером линии.
Падение давления: Для вязких масел необходим минимальный расход, чтобы поддерживать температуру жидкости на приемлемой вязкости. Ниже этого минимума производство может в конечном итоге прекратиться.
Нагрузка жидкости: минимальная скорость требуется для подъема жидкостей и предотвращения загрузки скважин и стояков жидкостью и их остановки. Минимальный стабильный дебит определяется моделированием переходных процессов при последовательно снижающихся расходах. Минимальная ставка для системы также является функцией GLR.
Наслоение песка: минимальная скорость требуется, чтобы избежать наложения песка.

скважины

Во время анализа FEED необходимо смоделировать производственную систему, начиная с коллектора, с использованием соотношений характеристик притока.OLGA 2000 может использоваться для оценки гидравлической устойчивости всей системы, включая скважины, выкидные трубопроводы и райзеры, подверженные искусственному подъему, для получения минимальных стабильных дебитов в зависимости от эксплуатационных требований и искусственного подъема. При гидравлическом и термическом анализе систем подводных выкидных трубопроводов устьевое давление и температура обычно используются в качестве входного давления и температуры системы. Давление и температура на устье скважины являются функциями пластового давления, температуры, индекса продуктивности и дебита и могут быть получены из установившихся и переходных гидравлических и термических анализов ствола скважины.Гидравлические и тепловые модели можно моделировать с помощью коммерческого программного обеспечения PIPESIM или OLGA 2000. Гидравлические и тепловые процессы в стволе скважины моделируются для следующие цели:

Определение установившегося устьевого давления и температуры для гидравлического и термического анализа выкидных трубопроводов.
Определение минимальных дебитов, которые предотвратят образование гидратов в стволе скважины.
Определение минимального дебита для предотвращения отложения парафина в стволе скважины и дереве.Требуется, чтобы температура на устье скважины была выше критической температуры отложения парафина в условиях стационарного течения.
Определение времени охлаждения и времени прогрева по результатам анализа ствола скважины в переходных режимах для предотвращения образования гидратов в стволе скважины.

Переходный анализ определяет, как можно контролировать гидраты во время процессов запуска и остановки. НКТ с вакуумной изоляцией (VIT) — это один из способов помочь стволу скважины выйти из зоны гидратов. Использование от 3000 до 4000 футов VIT приводит к прогреву ствола скважины до температур выше температуры гидрата, как правило, за 2 часа или меньше.Эти скорости прогрева достаточно высоки, чтобы гарантировать, что в стволе скважины образуется мало гидратов или не образуется вовсе. Это позволяет исключить закачку метанола в скважину над подземным предохранительным клапаном во время прогрева. Вместо этого перед штуцером нагнетается метанол, чтобы гидраты, которые могут образоваться во время разогрева, не засоряли штуцер. Одним из недостатков ВИТ является то, что он охлаждает быстрее, чем с оголенными трубами, так как изоляция не позволяет трубам получать тепло от земли, которое также нагревается во время производства.

В результате этого быстрого охлаждения необходимо быстро обработать ствол скважины метанолом в случае остановки добычи во время периода прогрева. Для более высокой температуры пласта VIT нельзя использовать в стволе скважины, а скорость охлаждения ствола скважины очень низкая после прерывания процесса из-за установившихся условий добычи.

Газлифт

Искусственный подъемник можно использовать для увеличения производительности или уменьшения размеров линии. При выборе размера линии может учитываться влияние газлифта.Для систем, использующих газлифт, модели должны простираться от коллектора до наземных сооружений, включающих газлифтный газ в дополнение к добываемым флюидам. Состав газлифтного газа определяется верхним надводным процессом, но он должен соответствовать требованиям контроля точки росы. Определяется предпочтительное местоположение (в забое, на входе в выкидную линию или в основании стояка). исходя из эффективности и стоимости.

Влияние газлифта на границу сильной пробки можно моделировать с помощью OLGA 2000 для ситуаций, когда это необходимо.Обычно он устанавливается на основании подступенка. Моделирование может определить минимальную скорость потока без серьезной пробки в зависимости от скорости газлифта и обводненности. Когда точка закачки газлифта не включает в себя дроссель или клапан для перекрытия потоков газа, моделирование переходных процессов OLGA 2000 может моделировать переходный поток в газлифтной линии, включая газлифтную линию в качестве отдельной ветви для определения максимального изменения массы. скорость и давление и все еще поддерживать систему стабильность.

Максимальные дебиты на протяжении всего срока эксплуатации месторождения определяются как функция скорости газлифта.В конструкциях FEED следует рекомендовать требования к скорости и давлению газлифта, включая стратегию измерения и контроля газлифтной системы.

Список литературы

[1] R.C. Рейд, Дж. М. Праусниц, Т. Шервуд, Свойства газов и жидкостей, третье изд., МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, 1977.

[2] К.С. Педерсен, А. Фреденслунд, П. Томассен, Свойства нефтей и природных газов, издательство Gulf Publishing Company (1989).

[3] T.W. Леланд, Фазовые равновесия, жидкости, свойства в химической промышленности, DECHEMA, Франкфурт-на-Майне, 1980.283–333.

[4] Соаве Г. Константы равновесия из модифицированного уравнения состояния Редилиха-Квонга, Chem. Англ. Sci vol. 27 (1972) 1197–1203.

[5] D.Y. Пэн, Д. Робинсон, Новое двухпостоянное уравнение состояния, Ind. Eng. Chem. Fundam. т. 15 (1976) 59–64.

[6] Г.А. Грегори, Вязкость смесей тяжелой нефти и конденсата, Техническая записка, № 6, Neotechnology Consultants Ltd, Калгари, Канада, 1985.

[7] Г.А. Грегори, Расчеты трубопроводов для вспенивания сырой нефти и эмульсий сырая нефть-вода, Техническая записка №11, Neotechnology Consultants Ltd, Калгари, Канада, 1990.

[8] В. Вельфлин, Вязкость эмульсий сырой нефти, в практике бурения и добычи, Американский институт нефти, т. 148 (1942) с. 247.

[9] Э. Гут, Р. Симха, Untersuchungen u¨ber die Viskosita¨t von Suspensionen und Losungen. 3. U¨ber die Viskosita¨t von Kugelsuspensionen, Kolloid-Zeitschrift vol. 74 (1936) 266–275.

[10] H.V. Смит, К. Арнольд, Эмульсии сырой нефти, в Справочнике по нефтяной инженерии, в: H.Б. Брэдли (ред.), Третье изд., Общество инженеров-нефтяников, Ричардсон, Техас, 1987.

[11] C.H. Уитсон, М.Р. Брюле, Фазовое поведение, Монография 20, Серия Генри, Л. Доэрти, Общество инженеров-нефтяников, Ричардсон, Техас, (2000).

[12] Л.Н. Мохиндер (ред.), Справочник по трубопроводам, седьмое, изд., МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, 1999.

[13] Л.Ф. Муди, Коэффициенты трения для потока в трубе, Trans, ASME vol. 66 (1944) 671–678.

[14] B.E. Ларок, Р. В. Джеппсон, Г. З. Уоттерс, Гидравлика трубопроводных систем, CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 1999.

[15] Crane Company, Поток текучей среды через клапаны, фитинги и трубы, Технический документ № 410, 25-е издание, (1991).

[16] Дж. П. Брилл, Х. Мукерджи, Многофазный поток в скважинах, Монография, т. 17 (1999), Л. Генри, Серия Доэрти, Общество инженеров-нефтяников, Ричардсон, Техас.

[17] H.D. Беггс, Дж. П. Брилл, Исследование двухфазного потока в наклонных трубах, Journal of Petroleum Technology vol. 25 (№ 5) (1973) 607–617.

[18] Ю.М. Тайтель, Д. Барни, А.Э. Дуклер, Моделирование переходных режимов потока для устойчивого восходящего потока газ-жидкость в вертикальных трубах, AIChE Journal vol. 26 (1980) 245.

[19] Курс PIPESIM, Информация о корреляциях потоков, используемая в PIPESIM, (1997). 398 Й. Бай и К. Бай

[20] H. Duns, N.C.J. Рось В.В. Вертикальный поток газов и жидких смесей в скважинах // Тр. 6-й Мировой нефтяной конгресс, Раздел II, Документ 22-106, Франкфурт, 1963 г.

[21] Дж. Кркифизевски, Прогнозирование двухфазных падений давления в вертикальных трубах, Journal of Petroleum Technology (1967) 829–838.

[22] A.R. Хагедом, К. Браун, Экспериментальное исследование градиентов давления, возникающих при непрерывном двухфазном потоке в вертикальных трубопроводах малого диаметра, Journal of Petroleum Technology (1965) 475–484.

[23] Х. Мукхериче, Дж. П. Брилл, Корреляция удержания жидкости для наклонного двухфазного потока, Journal of Petroleum Technology (1983) 1003–1008.

[24] К.Л. Азиз, Г. Говье, М. Фогараси, Падение давления в скважинах, добывающих нефть и газ, Journal of Canadian Petroleum Technology vol.11 (1972) 38–48.

[25] K.H. Бениксен, Д. Малнес, Р. Мо, С. Нуланд, Динамическая двухжидкостная модель OLGA: теория и применение, SPE Production Engineering 6 (1991) 171–180. SPE 19451.

[26] А. Ансари, Н. Д. Сильвестр, О. Шохам, Дж. П. Брилл, Комплексная механистическая модель восходящего двухфазного потока в стволах скважин, SPE 20630, Ежегодная техническая конференция SPE, 1990.

[27] А.К. Бейкер, К. Нильсен, А. Габб, Потери давления, разработаны расчеты удержания жидкости, Oil & Gas Journal vol.86 (№ 11) (1988) 55–59.

[28] О. Фланиган, Влияние восходящего потока на падение давления при проектировании двухфазных систем сбора, Oil & Gas Journal vol. 56 (1958) 132–141.

[29] E.A. Дуклер и др., Газожидкостный поток в трубопроводах, I. Результаты исследований, AGA-API Project NX-28 (1969).

[30] R.V.A. Олимана, Двухфазный поток в газопроводе, документ ASME 76- Pet-25, представленный на заседании ASME нефтяного подразделения в Мехико (1976).

[31] У.Г. Грей, Руководство по API 14BM для газовых скважин с вертикальной корреляцией потоков (1978).

[32] J.J. Сяо, О. Шохам, Дж. П. Брилл, Комплексная механистическая модель двухфазного потока в трубопроводах, SPE, (1990). SPE 20631.

[33] С.Ф. Файед, Л. Оттен, Сравнение результатов измерений с расчетным падением давления в многофазных потоках, Oil & Gas Journal vol. 6 (1983) 136–144.

[34] Feesa Ltd, Размер гидродинамической пробки в многофазных выкидных линиях, получено с http: // www. сборыa.net/flowassurance. (2003).

[35] Scandpower, OLGA 2000, OLGA School, уровень I, II.

[36] Deepstar, Руководство по проектированию обеспечения потока, проект Deepstar IV, DSIV CTR 4203b – 1, (2001).

[37] Дж. К. Ву, Преимущества динамического моделирования трубопроводов и трубопроводов, Paragon Technotes (2001).

[38] Г.А. Грегори, Ограничения скорости эрозии для нефтяных и газовых скважин, Техническая записка № 5, Neotechnology Consultants Ltd, Калгари, Канада, 1991.

[39] Американский нефтяной институт, Рекомендуемая практика проектирования и монтажа трубопроводной системы морской платформы, пятое издание, API RP 14E, 1991.

[40] М.М. Салама, Э. Венкатеш, Оценка ограничений скорости эрозии API RP 14E для морских газовых скважин, OTC 4485 (1983). Гидравлика 399

Трубопровод | технология | Британника

Узнайте о многочисленных процессах, используемых при строительстве трубопроводов.

Обзор строительства трубопроводов.

Трубопровод , трубопровод, оборудованный насосами и клапанами, а также другими устройствами управления для перемещения жидкостей, газов и шламов (мелкие частицы, взвешенные в жидкости).Размеры трубопроводов варьируются от линий диаметром 2 дюйма (5 сантиметров), используемых в системах сбора нефти из скважин, до линий диаметром 30 футов (9 метров) в сетях водоснабжения и канализации большого объема. Трубопроводы обычно состоят из отрезков труб, сделанных из металла (, например, , сталь, чугун и алюминий), хотя некоторые из них построены из бетона, глиняных изделий и иногда из пластика. Секции свариваются вместе и в большинстве случаев прокладываются под землей.

Нефтепровод Аляски

Нефтепровод Аляски.

В большинстве стран имеется разветвленная сеть трубопроводов. Поскольку они обычно находятся вне поля зрения, их вклад в грузовые перевозки и их значение для экономики часто не осознается широкой общественностью. Тем не менее, практически вся вода, транспортируемая от очистных сооружений к индивидуальным домохозяйствам, весь природный газ от устьев скважин к индивидуальным потребителям, и практически вся транспортировка нефти на большие расстояния по суше осуществляется по трубопроводам.

Трубопроводы были предпочтительным способом транспортировки жидкости и газа по сравнению с конкурирующими видами транспорта, такими как автомобильный и железнодорожный, по нескольким причинам: они менее опасны для окружающей среды, менее подвержены хищениям и более экономичны, безопасны, удобны и надежны, чем другие режимы.Хотя транспортировка твердых веществ по трубопроводу сложнее и дороже, чем транспортировка жидкости и газа по трубопроводу, во многих ситуациях трубопроводы были выбраны для транспортировки твердых веществ, начиная от угля и других минералов, на большие расстояния или для транспортировки зерна, горных пород, цемента, бетона, твердых веществ. отходы, целлюлоза, детали машин, книги и сотни других товаров на короткие расстояния. Перечень твердых грузов, перевозимых по трубопроводам, постоянно расширяется.

История

Тысячелетиями в разных частях света строились трубопроводы для подачи воды для питья и орошения.Это включает в себя древнее использование в Китае трубок из полого бамбука и использование акведуков римлянами и персами. Китайцы даже использовали бамбуковые трубы для передачи природного газа для освещения своей столицы, Пекина, еще в 400 г. до н. Э.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Узнайте историю строительства Байроном Бенсона первого в мире нефтепровода (1879 г.), победив Джона Д. Рокфеллера и Standard Oil Company.

Обзор первого нефтепровода (1879 г.), который пытался составить конкуренцию Standard Oil Company.

Значительное улучшение технологии трубопроводов произошло в 18 веке, когда чугунные трубы использовались в коммерческих целях. Еще одной важной вехой стало появление в 19 веке стальных труб, которые значительно повысили прочность труб всех размеров. Развитие труб из высокопрочной стали позволило транспортировать природный газ и нефть на большие расстояния. Изначально все стальные трубы нужно было соединить резьбой.Это было сложно сделать для больших труб, и они могли протекать под высоким давлением. Применение сварки для соединения труб в 1920-е годы позволило построить герметичные трубопроводы высокого давления и большого диаметра. Сегодня большинство трубопроводов высокого давления состоит из стальных труб со сварными соединениями.

Основные инновации с 1950 года включают внедрение высокопрочного чугуна и бетонных напорных труб большого диаметра для воды; использование труб из поливинилхлорида (ПВХ) для канализации; использование «скребков» для очистки внутренних поверхностей трубопроводов и выполнения других задач; «Дозирование» разных нефтепродуктов в общий трубопровод; применение катодной защиты для уменьшения коррозии и увеличения срока службы трубопроводов; использование технологий космической эры, таких как компьютеры, для управления трубопроводами и микроволновые станции и спутники для связи между штаб-квартирой и полем; и новые технологии и обширные меры по предотвращению и обнаружению утечек в трубопроводе.Кроме того, было изобретено или произведено множество новых устройств для облегчения строительства трубопроводов. К ним относятся большие боковые стрелы для прокладки труб, машины для бурения под реками и дорогами для перехода, машины для гибки больших труб в поле и рентгеновские лучи для обнаружения дефектов сварки.

Типы

Трубопроводы можно классифицировать по-разному. Далее трубопроводы будут классифицированы в зависимости от транспортируемого товара и типа потока жидкости.

Водопровод и канализация

Трубопроводы используются повсеместно для доставки воды от очистных сооружений к отдельным домам или зданиям.Они образуют подземную сеть из труб под городами и улицами. Водопроводы обычно прокладываются на глубине нескольких футов (один метр или более) под землей, в зависимости от линии промерзания места и необходимости защиты от случайного повреждения в результате земляных или строительных работ.

В современном водном хозяйстве, в то время как медные трубы обычно используются для внутреннего водопровода, в наружных водопроводах высокого давления (магистральных) большого диаметра могут использоваться стальные, высокопрочные или бетонные напорные трубы.В линиях меньшего диаметра (ответвлениях) могут использоваться трубы из стали, чугуна с шаровидным графитом или ПВХ. Когда металлические трубы используются для подачи питьевой воды, внутренняя часть трубы часто имеет пластиковую или цементную облицовку для предотвращения ржавчины, которая может привести к ухудшению качества воды. Наружные поверхности металлических труб также покрывают асфальтовым покрытием и обматывают специальной лентой для уменьшения коррозии из-за контакта с определенными почвами. Кроме того, электроды постоянного тока часто размещают вдоль стальных трубопроводов в так называемой катодной защите.

Бытовые сточные воды обычно содержат 98 процентов воды и 2 процента твердых веществ. Сточные воды, транспортируемые по трубопроводу (канализационным коллекторам), обычно являются довольно агрессивными, но они находятся под низким давлением. В зависимости от давления в трубе и других условий канализационные трубы изготавливают из бетона, ПВХ, чугуна или глины. ПВХ особенно популярен для размеров менее 12 дюймов (30 сантиметров) в диаметре. В ливневой канализации большого диаметра часто используются стальные гофрированные трубы.

Калькулятор скорости в трубопроводе

Калькулятор скорости в трубопроводе

Введите значение, выберите единицу измерения и нажмите «Рассчитать».3 / час л / мин л / сек галлонов США в минуту, Великобритании, галлонов в минуту

Диаметр: мм дюйм

Результат:

Скорость: м / с фут / с

Введите условия поиска Отправить форму поиска

Веб	www.Calculatoredge.com

ССЫЛКИ

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ