Материал: 2471

Для гидравлически гладких труб коэффициент не зависит от шероховатости, а зависит лишь от числа Re и определяется по формуле немецкого ученого Блазиуса (1913):

Для шероховатых труб коэффициент сопротивления зависит от относительной шероховатости /d , числа Рейнольдса и определяется по формуле русского ученого Альтшуля (1952):

Для труб, по которым движутся нефтепродукты, величина лежит в пределах 0,01 − 0,03. Для приближенных расчетов величину принимают 0,02.

При движении реальной жидкости кроме потерь напора на трение по длине потока могут возникать местные потери напора. В местных сопротивлениях изменяется скорость по величине (сужение, расширение), направлению (колено) или одновременно по величине и по направлению (тройник). При обтекании турбулентным потоком ка- кой-либо преграды происходит отрыв транзитной струи от стенки с образованием вихревых зон. Вихревые зоны образуются вследствие трения транзитной струи с жидкостью, находящейся в мертвых зонах. Деформация потока и вращение жидкости в мертвых зонах происходят за счет энергии основного потока, что и вызывает потерю напора в местных сопротивлениях.

По предложению немецкого ученого Вейсбаха (1806–1871) местные потери напора принято выражать в частях от скоростного напора, подсчитанного за местным сопротивлением

где – безразмерный коэффициент, или коэффициент местного сопротивления, зависит от формы последнего.

Значения коэффициентов местных сопротивлений приводятся в справочной литературе, а величины некоторых из них даны в табл. 14.1.

Суммарная потеря напора в трубопроводе определяется по формуле

где ∑h – сумма потерь напора на трение по длине в трубе, у которой имеются участки с различными сечениями; ∑hм – сумма потерь напора в местных сопротивлениях.

Следует отметить, что потери напора по длине трубы постоянного сечения изменяются пропорционально длине (линейно), а в местных сопротивлениях потери напора изменяются скачком (в конкретном сечении). При нахождении общих потерь потери на отдельных участках суммируют.

Технологические схемы трубопроводов бывают простыми и разветвленными (сложными). При расчете разветвленных (параллельных) систем необходимо помнить, что расход жидкости до разветвления будет равен расходам, например, движущимся по двум ответвле-

где РАТ – атмосферное давление (1∙105 Н/м2); РВС – абсолютное давление во всасывающей линии.

Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы давление РВС было больше давления парообразования Рпар(насыщенных паров).

Например, давление Рпар для нефтепродукта при 38 0С равно 0,7∙105 Н/м2. Выбираем РВС равным 0,8∙105 Н/м2, тогда при плотности, соответствующей 700 кг/м3, высота всасывания (согласно формуле (14.11)) будет равна примерно 3 м.

Высота всасывания hвс для темных нефтепродуктов составляет 4 ̶6м. Для светлых нефтепродуктов (бензин, керосин) высота всасывания выбирается равной 3–4 м, воды 6−7 м. При высоте всасывания больше допустимой начинается процесс кавитации (образование в жидкости пузырьков) и разрушения лопаток насоса. Для контроля разрежения в линии всасывания используется вакуумметр 5. Следует помнить, что если вакуумметр показывает 0,3∙105 Н/м2 (недостаток давления до атмосферного) или 0,3 атм, то абсолютное давление в линии всасывания равно 0,7∙105 Н/м2 (0,7 атм) или 70 кПа.

Высоту всасывания и нагнетания необходимо выбирать в зависимости от вязкости жидкости и давления парообразования. В табл. 14.2 приведены рекомендуемые значения средних скоростей во всасывающей и напорной магистралях в зависимости от вязкости жидкости.

Таблица 14.2

Рекомендуемая средняя скорость в линиях всасывания и нагнетания в зависимости от вязкости жидкости

Основу насосной установки составляет насос с электродвигателем. Для перекачки нефтепродуктов, воды и других жидкостей часто

используют центробежные насосы, которые просты по конструкции и надежны в работе.

На рис. 14.2 показан разрез консольного центробежного насоса. При вращении вала 5 и рабочего колеса 4 жидкость под действием центробежных сил отбрасывается от центра к периферии, создавая давление. В полости всасывания насоса создается разрежение, заполняемое потоком жидкости (например, из резервуара). Жидкость поступает в полость насоса под действием атмосферного давления.

Рис. 14.2. Консольный центробежный насос:

1 – корпус; 2 – крышка корпуса; 3 – нагнетательный патрубок; 4 – колесо рабочее; 5 – вал; 6 – муфта; 7 – электродвигатель; 8 – масляная ванна; 9 – сальниковое уплотнение;

10 – всасывающий патрубок

Насос 6 (см. рис. 14.2) перемещает жидкость из линии всасывания в линию нагнетания, которая имеет трубопровод диаметром dн. Для контроля давления в линии нагнетания установлен манометр 7.

Для изменения подачи насоса установлен дроссель (задвижка) 8. Подача определяется при помощи мерной шайбы 9 и разности показаний манометров 10 и 11. Подача (расход жидкости) может определяться при помощи счетчика 9, установленного вместо мерной шайбы. Мерная шайба представляет собой диафрагму с отверстием меньше сечения трубопровода.

Уровень свободной поверхности в приемном резервуаре обозначен линией О–О, а в напорном – О1–О1 (см. рис. 14.1). Высота нагнетания обозначена через hн, а геометрический напор – НГ. Геометрический напор есть расстояние между линиями О–О и О1–О1. Давление на свободной поверхности в приемном и напорном резервуарах обо-