Управление вечернего и заочного образования

МИНОБРНАУКИ РОССИИ


РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Факультет	Управление вечернего и заочного образования
Кафедра	Нефтегазовой и подземной гидромеханики

Оценка комиссии:				Рейтинг:
Подписи членов комиссии:
(подпись)			(фамилия, имя, отчество)
(подпись)			(фамилия, имя, отчество)
(дата)

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине	Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика

на тему	Гидравлический расчет сифонного трубопровода

«К ЗАЩИТЕ»		ВЫПОЛНИЛ:
		Студент группы	ВН-17-01
			^(номер группы)
Доцент, к.т.н., Федоров Владислав Витальевич		Филатов Владислав Александрович
(должность, ученая степень; фамилия, и.о.)		(фамилия, имя, отчество)
(подпись)		(подпись)
		23.10.2020
(дата)		(дата)

Москва 2020

МИНОБРНАУКИ РОССИИ


РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Факультет	Управление вечернего и заочного образования
Кафедра	Нефтегазовой и подземной гидромеханики

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине	Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика

на тему	Гидравлический расчет сифонного трубопровода

ДАНО студенту	Филатову Владиславу Александровичу	группы	ВН-17-01
	^(фамилия, имя, отчество в дательном падеже)		^(номер группы)

Содержание работы:

	Введение	4	стр.
	Теоретическая часть	5	стр.
	Расчетная часть	12	стр.
	Вывод	18	стр.
	Приложение	19	стр.

Исходные данные для выполнения работы:
Таблица 1. Исходные данные

L1, м	7
L2, м	12
L3, м	10
d1,мм	80
d2,мм	70
d3,мм	50
1	2
3	0,5
2	3
1,мм	0,2
2,мм	0,3
3,мм	0,1
z0, м	5
z1, м	4
z2, м	0
z3, м	2
, кг/м^3	830
*10^-5, м^2/с	0,32
Pн.п., кПа	60

Рекомендуемая литература:

	Дроздова Ю.А., Кравченко М.Н., Разбегина Е.Г. Гидравлический расчет сложных трубопроводов. Учебное пособие. -М: ИЦ РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2016
	Лурье М.В., Астрахан И.М., Кадет В.В. Гидравлика и её приложения в нефтегазовом производстве.- М: МАКС Пресс, 2010.- 332с.
	Н.В. Чухарева Расчет простых и сложных промысловых трубопроводов

Графическая часть:



Рис. 1. Схема гидравлической системы

Руководитель:	к.т.н.		Доцент				Федоров Владислав Витальевич
	^(уч.степень)		^(должность)		^(подпись)		^(фамилия, имя, отчество)

Задание принял к исполнению:	студент				Филатов Владислав Александрович
			^(подпись)		^(фамилия, имя, отчество)

Введение

Целью выполнения данной курсовой работы является закрепление знаний, полученных при изучении теоретического материала, выработка навыков практического применения этих знаний при решении инженерных задач.

В современной промышленности нет области, где не проводятся гидравлические расчеты процессов, устройств и механизмов. Особое значение гидравлика имеет для нефтяной и газовой промышленности, так как все ее процессы, начиная от бурения разведочных скважин и кончая транспортировкой готовой продукции потребителю, связаны с перемещением и хранением жидкости.
Тема курсовой работы по гидравлике является, “Гидравлический расчет сифонного трубопровода”. Данная работа затрагивает такие вопросы как, расход жидкости в сложном трубопроводе с разветвленным строением, определение критических температур и расхода для самотека жидкости т.д.

Теоретическая часть

Основы гидравлического расчета сложного разветвленного

сифонного трубопровода

Простым трубопроводом называется трубопровод, который состоит из последовательно соединенных участков одного или разных диаметров, содержащий различного вида местные сопротивления, имеющий повороты под произвольным углом и в любой плоскости. Для расчета стационарного течения жидкости в простых трубопроводах используют уравнение Бернулли. Уравнение Бернулли имеет вид.
( (1)
где,
𝜐₁,𝜐₂ – средние скорости жидкости в начальном и конечном сечениях трубопровода, м/с;
𝛼₁,𝛼₂ – коэффициент Кориолиса. Зависит от режима течения жидкости: 2 – для ламинарного, 1,1÷1,3 – для турбулентного;
g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²;
p₁,p₂ – давления на участках трубопровода, Па;
ρ – плотность вещества, кг/м³;
z₁,z₂ – высота участка трубопровода, м;
h_1-2 - суммарные потери напора [м], определяется по формуле:
(2)
где,
n – число участков прямых труб различного диаметра;
m – число местных сопротивлений в составе трубопровода;
l – длина участка трубопровода, м;
d – диаметр участка трубопровода, м;
ξ_i – коэффициенты местных сопротивлений;
- коэффициент гидравлического сопротивления на трение по длине. Зависит от режима течения, а так же присутствия/отсутствия шероховатостей.

1. 
   Для гидравлически гладких труб:
   

Если Re ≤ 2320 – это ламинарный режим течения (3)
Если Re = 2320 – режим переходный, когда ламинарное течение периодически сменяется турбулентным и наоборот, (4)
Если 2320 < Re ≤ 10 – не до конца сформированное турбулентное течение (Δ – эквивалентная шероховатость), (5)

2. 
   Для шероховатых труб:
   

Если 10 < Re ≤ 500 – окончательно сформировавшееся турбулентное течение,
(6)
Если 500 < Re - (7)
Режим течения можно определить с помощью безразмерной величины (числа Рейнольдса). Оно характеризует отношение инерционных сил к силам вязкого трения в вязких жидкостях и газах.
(8)
𝛍 — динамический коэффициент вязкости среды, Па·с или ^кг/_м·с;
𝛎 — кинематический коэффициент вязкости среды, м²/с;
Q — объёмный расход потока, м³/с;
S — площадь поперечного сечения трубы, м².
Р азобравшись с всеми нужными формулами перейдем к поставленной задаче курсовой работы.
Сифонный трубопровод (сифон) представляет собой короткий трубопровод, соединяющий питающий резервуар А и приемный резервуар В, часть которого располагается выше уровня жидкости в резервуаре А. Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н.

Рис. 2. Сифон

При возникновении в верхней части трубопровода давления меньше атмосферного создается разность давлений между атмосферным на поверхности жидкости питающего резервуара и вакуумметрическим давлением в верхней части сифона. За счет разности давлений при полном заполнении трубопровода сифона жидкость поднимается на высоту над уровнем в резервуаре А, а затем перетекает в приемный резервуар В.
Для заполнения трубопровода жидкостью и создания вакуумметрического давления в верхней части сифона применяются вакуумные насосы.
Гидравлический расчет сифонных трубопроводов принципиально не отличается от расчета обычных трубопроводов. Тем не менее важным условием является определение давления в сечении трубопровода, наиболее высоко расположенного, где имеет место наибольшее разряжение (вакуума).
Если абсолютное давление меньше давления насыщенных паров, то в трубопроводе может произойти Кавитация (процесс образования в жидкости полостей, заполненных газом и/или паром - кавитационных пузырьков). Кавитация приведет к снижению расхода жидкости в сифоне, и он может резко уменьшиться. Резкое снижение расхода в результате нарушения сплошности потока жидкости приводит к срыву работы сифона, и подача жидкости в приемный резервуар В прекращается.
Исходя из этого мы приходим к мысли, что минимальное абсолютное давление в верхней части сифона должно быть больше давления насыщенных паров.
Для соблюдения данного правила есть следующая зависимость:
Если температура (t_жид)ꜛ => кинематическая вязкость (ν)ꜜ =>
скорость потока (υ)ꜛ => расход (Q)ꜛ
Для начала расчета запишем уравнение Бернулли для сечения z1 и z0:
(9)

следовательно,
(10)
P_o является абсолютным давлением, которое не должно опускаться ниже давления насыщенных паров. Для контроля вынесем P_o в одну сторону:
(11)
Сложный трубопроводы для облегчения расчетов разделяют на 2-а типа простых:

1.