1-amaliy mashg’ulot. Mavzu: Quduqni o‘zlashtirish texnologiyasi. Quduqni o‘zlashtirish

1.1-rasm. Sen-Venan-Ilyushin Sen parametriga bog‘liq β koeffitsiyent

1-aylana qirqim uchun; 2-xalqali kesim uchun
w_kr da harakatlanish rejimi lominar va ishqalanishda bosim yo‘qatilishi quyidagi formula orqali hisoblanadi

Δр_t=4τ₀Н/(β_td_ich), (1.9)

Bu yerda β_т- Sen-Venan-Ilyushin Sen parametriga bog‘liq koeffitsiyent (1.1-rasm):

Sen_t=τ₀d_ich/(ηw). (1.10)

w>w_kr da harakatlanish rejimi turbulent va ishqalanishda bosim yo‘qatilishi quyidagi formula orqali hisoblanadi

Δр_t=0,012ρ_{n suyuq}Нw²/d_ich. (1.11)

Teskari haydash.

1.Nyuton suyuqligi. Xalqali oraliqda ishqalanish ta’sirida yo‘qatilishi

Δр_kr=λНw²ρ_suyuq/[(D_ich-d_tash)2]_, (1.12)

Bu yerda D_ich – tashqi quvurlar tizmasi (mustahkamlovchi quvurlar tizmasi) ichki diametri, m; d_ich – ichki quvurlar tizmasi (NKQ) tashqi diametri (NKQ), m.

Renolds soni

Re_кз=w(D_ich-d_tash)ρ_suyuq/μ_suyuq. (1.13)

Gidravlik qarshilik koeffitsiyenti (1.2), (1.3) yoki (1.5) formulalardan biri bilan hisoblanadi.

2.Qovushqoqplastik suyuqliklar.

Kritik tezligi

W_kr=ηRe_крн /[ρ_{n suyuq}(D_ich-d_tash)], (1.14)

bu yerda Re_{kr n} – qovushqoqplastik suyuqlikning oqim rejimini almashtirishni tavsiflovchi kritik Reynolds soni:

Re_{kr n}=2100+7,3Не^0,58, (1.15)

Не – Xedstrem parametri:

Не=Re_{kr n}Sen_кз. (1.16)

Sen-Venan-Ilyushin parametri xalqali oraliq uchun quyidagi ko‘rinishda yoziladi

Sen_кз=₀(D_ich-d_tash)/(w),

Reynolds parametri

Re_kr=w(D_ich-d_тtash) ρ_{n suyuq} /.

(1.17) va (1.18) ni (1.16) ga qo‘yib quyidagini olamiz

Не=₀ ρ_{n suyuq}(D_ich-d_tash)²/². (1.19)

Xalqali oraliqda suyuqlikning harakatlanish rejimi lominar, agar Re_kz < Re_{kr n} (wkr) ishqalanishda bosim yo‘qatilishi quyidagi formsula orqali aniqlanadi.

р_kr=4₀Н/[ β_kz-(D_ich-d_tash)], (1.20)

Bu yerda β_kz- Sen parametriga bog‘liq bo‘lgan xalqali orali uchun koeffitsiyent (1.1-rasmga qarang).

Sen-Venan-Ilyushin parametri (1.17) formulasi orqali aniqlanadi.

Xalqali oraliqda oqim rejimi turbulent, agar Re_kz >Re_{kr n} (w>w_kr) bo‘lsa ishqalanishda bosim yo‘qatilishi quyidagi formula orqali aniqlanadi.

р_kr=0,012_{n suyuq} Нw²/(D_ich-d_tash). (3.21)

Bu hisoblashda muftali brikmada joydagi qarshilik koeffitsiyenti hisobga olinmaydi. Muftani hisobga olinsa ishqalanishda bosim yo‘qotilishi 1-5% gacha ortadi.

3.1-масала. Quyidagi shart uchun quduqni o‘zlashtirish jarayoni parametrlarini hisoblang: quduq chuqurligi L_qud=3200 m, NKQlari tizmasi tushirilgan chuqurlik Н=3200 m, qatlam bosimi р_qat=35MPa. Quduqqa 168 mm lik ichki diametri D_ich=0,1503 m mustahkamlovchi quvurlar tizmasi tushirilgan va zichligi _gil=1150 kg/m³ glinali eritma bilan to‘ldirilgan. NKQ ning tashqi diametri d_tash=0,089 m, ichki diametri d_ich=0,076 m. Haydash bosimi р_hay, haydash suyuqligi hajmini V_hay va to‘g‘ri (suyuqlik NKQ ichiga yo‘naltiriladi) va teskari (suyuqlik xalqali bo‘shliqqa yo‘naltiriladi) haydash davomiyligini aniqlash kerak bo‘ladi. Haydaluvchi suyuqlik – suv (zichligi _suv=1000 kg/m³, qovushqoqligi _hay=0,001 MPa∙s. Haydash 4АН-700 (УН1-630х700А agregati bilan amalga oshiriladi).

Yechlishi. To‘g‘ri yuvish.

Shunday qilib haydash 4АН-700 agregati bilan amalga oshiriladi, masalan diametri 100 mm bo‘lgan plunjer bilan uchinchi tezlikda (uzatish Q=0,012 m³/s, bosim р=37,4 MPa).

р_b=р bo‘lganda ishchi suyuqlikning xalqali bo‘shliqdan ko‘tarilish balandligi x ni hisoblaymiz. Bunad quduq tubi bosimi

р_q.tub=р_qat=_o‘chg(H-x)+_haygx+р_xoo‘ch+р_xoh, (1.22)

Bu yerda _o‘ch, _hay –mos ravishda haydash va o‘chirish suyuqligining zichligi, kg/m³; р_{хо o‘ch} – (Н-х) masofada xalqali oraliqda o‘chirish suyuqligining harakatlanishida ishqalanishda bosim yo‘qatilishi, Pa; р_xoh – (х) masofada xalqali oraliqda haydash suyuqligining harakatlanishida ishqalanishda bosim yo‘qatilishi, Pa.

Xalqali oraliqda o‘chirish va haydash suyuqligining harakatlanishida ishqalanishda yo‘qatiladigan bosim gradiyentini mos ravishda А_{хо o‘ch} va А_{xo h} deb belgilaymiz:

(1.23)

(1.24)

Suyuqlikning quvurda harakatlanish tezligi

w=4Q/(), (1.25)

Xalqali oraliqda

w=4Q/[(, (1.26)

bu yerda Q –suyuqlik sarfi, m³/s.

(3.23) va (3.24) formulalarni hisobga olib (1.22) orqali hisoblaymiz:

(1.27)

р_tub=р_{qat da haydash bosimi}

р_hay=(_o‘ch- _hay)g(Н-х)+р_ih+р_xoo‘ch+р_xoh, (1.28)

bu yerda р_ih – quvurda Н oraliqda haydash suyuqligi harakatlanishida ishqalanish ta’sirida bosim yo‘qatilishi, Pa.

Quduqqa haydaladigan suyuqlik hajmi

V_h=[ (1.29)

Haydovchi suyuqlikning maksimal hajmi

V_hmax=H[ (1.29)

Haydash davomiyligi

Т_hay=V_hay/Q. (1.31)

Quduqda o‘chirish suyuqligining to‘liq almashgincha haydashga ketadigan maksimal vaqt

Т_{hay max}=V_{hay max}/Q. (1.32)

Jixozlarni tanlash uchun suyuqlikni maksimal haydash bosimini bilishimiz kerak

р_{ҳ max}=gH(ρ_ox –ρ_ҳ)+Δρ_{i o‘ch}+Δр_{xo o‘ch}+Δр_ih, (1.33)

bu yerda Δр_ih, Δр_ih – mos ravishda Н oraliqda quvurda o‘chirish va haydash suyuqligining harakatlanishida ishqalanishda bosim yo‘qotilishini, Pa; Δр_{хо o‘ch}- mos ravishda Н oraliqda quvurlar oralig‘ida o‘chirish va haydash suyuqligining harakatlanishida ishqalanishda bosim yo‘qotilishini, Pa;

Δр_{хо o‘ch}=А_{xo o‘ch}Н. (1.34)

(1.6) va (1.7) bo‘yicha η, τ₀ ni hisoblaymiz:

η=0,033·10^-3·1150-0,022=1,595·10^-2,

τ₀ = 8,5·10^-3·1150-7=2,775 Па.

Xalqali oraliqda suyuqlikning tezligini (3.26) formula bo‘yicha hisoblaymiz

w=4·0,012|[3,14(0,1503²-0,089²)]=1,042 m/s.

Suv uchun Renolds soni (1.13) bo‘yicha hisoblanadi

Re_xos=1,042(0,1503-0,089)1000/0,001=63874,6.

Shunday ekan Re_xos=63874,6>2320, turbulent rejim va gidravlik qarshilik koeffitsiyenti (1.3) formula bo‘yicha aniqlanadi:

λ=0,3164/

Suvning harakatlanishida ishqalanishda bosim yo‘qatilishi gradiyenti (3.24) bo‘yicha hisoblanadi:

А_xoh=0,0199(1,042)²·1000/[2(0,1503-0,089)]=176,24 Pa/m.

Xedstrem parametrini (1.19) formula bo‘yicha hisoblaymiz:

Не=2,775·1150·(0,1503-0,089)²/(1,595·10^-2)²=47136,7,

Keyin (1.15) formula bo‘yicha Reynolds kritik sonini hisoblaymiz

Re_xoo‘ch=2100+7,3(47136,7)^0,58=5848,6.

(1.14) bo‘yicha kritik tezlikni aniqlaymiz

w_kr=1,595·10^-2·5848,6/[1150(0,1503-0,089)]=1,323 m/s, shu bilan birgalikda (1.18) formula bo‘yicha Reynolds soni

Re_xoo‘ch=1,042(0,1503-0,089)·1150/(1,595·10^-2)=4605,4.

Shunda qilib Re_xoo‘ch=4605,4xoo‘ch=5848,6(w=1,042<w_kr =1,323), lominar oqim rejimi va dastlab β_xo koeffitsiyentini 1.1-rasmdan aniqlaymiz, ishqalanishda bosim yo‘qotilishi gradiyentni (1.23) formula bo‘yicha hisoblaymiz. Buning uchun Sen-Venan-Ilyushin parametrini (1.17) formula orqali hisoblaymiz: Sen_хо=2,775(0,1503-0,089)/(1,595·10^-2·1,042)=10,235.

Shunday qilib, β_хо≃0,4 (1.1-rasm, 2 egri chiziq). (1.23) formula bo‘yicha hisoblaymiz:

А_хоo‘ch=4·2,775/[0,4(0,1503-0,089)]=452,69 Pa/m.

quduq tubidan x balandlikni (1.27) formula orqali aniqlaymiz:

(1.29) formula bo‘yicha haydash suyuqligi hajmi

V_ҳ=3,14[0,076²·3200+(0,1503²-0,089²)1458,5]/4=31,3 м³.

Suyuqlikni maksimal haydash hajmini (1.30) formula bo‘yicha hisoblaymiz:

V_3max=3,14·3200(0,1503²+0,076)/4=51,36 v³.

(1.31) formula bo‘yicha haydash vaqti

Т_ҳ= 31,3/0,012=26,08,3 с≃43,5 min,

Maksimal haydash vaqti

Т_ҳmax= 51,36/0,012=4280 с≃71,3 min.

(1.33) bo‘yicha maksimal haydash bosimini hisoblaymiz. Buning uchun dastlab quvurda suyuqlikning harakatlanish tezligini (1.25) formula bo‘yicha aniqlaymiz:

w=4·0,012/(3,14·0,076²)=2,646 m/s, Suv uchun Reynolds soni (1.4):

Re_қс =2,646·0,076·1000/0,001=201096.

Shunda ekan Re_қс =201096>Re_қ=100000, unda koeffitsiyent λ (1.5) bilan hisoblanadi:

λ=1/(1,82·lg201096-1,64)²=0,0156.

(1.1) formula bo‘yicha hisoblaymiz:

Δρ_qh=0,81·0,0156·3200·0,012²·1000/(0,076)⁵=2,296·106Pa≃2,3 MPa.