| Правила | Регистрация | Пользователи | Поиск | Сообщения за день | Все разделы прочитаны |  Справка по форуму | Файлообменник |

Вернуться   Форум DWG.RU > Отраслевые разделы > Инженерные сети > Расчет максимальной пропусной способности трубопровода при заданном диаметре

Расчет максимальной пропусной способности трубопровода при заданном диаметре

Ответ
Поиск в этой теме
Непрочитано 27.07.2011, 11:46 #1
Расчет максимальной пропусной способности трубопровода при заданном диаметре
Лидика
 
Регистрация: 04.12.2008
Сообщений: 53

Здраствуйте! помогите разобраться с Расчетом МАКСИМАЛЬНОЙ пропусной способности трубопровода (нефтепровода, высоконапорного водовода) при заданном диаметре. Дело в том, что при заданных Заказчиком параметрах(добыча продукта- т/сут, начальное давление, плотность транспортируемого продукта, диаметр), выполнила гидравлический расчет, итогом которого служит вывод о том что пропусная способность данной трубы при заданной добыче обеспечена. Заказчик просит установить максимальную пропусную способность трубы. Верно ли мое суждение о том, что при определении максимальной пропускной способности нужно использовать максимальную скорость движения транспортируемого продукта или я заблуждаюсь?
Просмотров: 39035
 
Непрочитано 27.07.2011, 18:27
#2
engngr

сети
 
Регистрация: 03.11.2008
Московия*
Сообщений: 5,297


Цитата:
Сообщение от Лидика Посмотреть сообщение
при определении максимальной пропускной способности нужно использовать максимальную скорость движения транспортируемого продукта
А как вы оптеделитесь с максимальной скоростью? И что такое "пропусная способность" вообще?
engngr вне форума  
 
Непрочитано 27.07.2011, 19:14
1 | #3
Инж. Гарин

Сметы, ПОС, ПМООС, ГР, НВК
 
Регистрация: 18.07.2009
Новочеркасск
Сообщений: 177


Цитата:
Сообщение от Лидика Посмотреть сообщение
при заданном диаметре
Пропускная способность зависит от:
1. Напора (по-вашему, начальное давление)
2. Площади живого сечения (в вашем случае, диаметра трубы)
3. Потери напора по длине и на местные сопротивления (по-простому, от материала труб)

А дальше, как в законе сохранения энергии: где прибывает, где-то убывает. Если согласно техзаданию диаметр труб и начальное давление заданы, так же как и пропускная способность (т/сут) то маневрировать можно только гидравлическими сопротивлениями (материалом труб)
Инж. Гарин вне форума  
 
Непрочитано 27.07.2011, 19:15
1 | #4
ShaggyDoc

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
 
Регистрация: 14.03.2005
44d32'44"С, 33d26'51"В
Сообщений: 12,449


Цитата:
Верно ли мое суждение о том, что при определении максимальной пропускной способности нужно использовать максимальную скорость движения транспортируемого продукта или я заблуждаюсь?
Заблуждаетесь. Расход любого продукта в любом трубопроводе заданного диаметра и конфигурации зависит:

1. От характеристики насоса (или суммарной характеристики группы насосов). Это величина переменная даже для одного насоса.
2. От характеристики сопротивления S самого трубопровода (не путать с КМС) - сопротивления при единичном расходе.. Это величина постоянная, её можно вычислить один раз.

Потери напора выражаются известной формулой H=S*Q^2. Сопротивление сети возрастает в квадратичной зависимости от увеличения расхода. Отсюда можете получить формулу расхода при заданном напоре. Подставляя в нее различные значения напоров, можете получить "пропускную способность", которая зависит от располагаемого напора. Если располагаемый напор задан, то это и будет максимальная пропускная способность (фактический расход) данной конкретной трубы в конкретных условиях.

А скорость - это уже вторичная величина.
ShaggyDoc вне форума  
 
Автор темы   Непрочитано 31.07.2011, 11:45
#5
Лидика


 
Регистрация: 04.12.2008
Сообщений: 53


А если напор увеличат? добыча увеличится? ведь у трубы с данной жидкостью есть свой предел. Видимо они и хотят видеть эти цифры. Как быть?
Лидика вне форума  
 
Непрочитано 31.07.2011, 12:56
#6
engngr

сети
 
Регистрация: 03.11.2008
Московия*
Сообщений: 5,297


То есть скорость жидкости при таком давлении, на грани которого - разрушение трубы? Имхо, это предел.
engngr вне форума  
 
Непрочитано 31.07.2011, 13:17
#7
PL


 
Регистрация: 23.11.2006
Сообщений: 4,781


максимальное давление в трубопроводе (если не оговорено при постановке задачи) ограничено по условиям прочности. прежде всего арматуры. где то должны быть данные на какое максимальное давление рассчитан трубопровод. возможно в проектной документации. в межремонтный период проводится опрессовка и оформляются документы из которых можно установить максимально возможное давление в трубопроводе. оно может быть снижено по сравнению с проектным в связи с техническим состоянием и т.д. кроме того должно быть известно требуемое давление на выходе из трубопровода. разница этих давлений и даст вам максимально возможные потери давления в трубопроводе H. дальше надо определить характеристику сопротивления данного конкретного трубопровода S (см.предыдущий пост) и максимально возможный расход среды Q будет соответствовать этим потерям.
в некоторых случаях будут и другие ограничения, например по шуму и соответственно скорости потока. так газопровод будет "свистеть" при превышении определенных скоростей и они ограничены нормативными документами. что касается вашего конкретного случая, не берусь сказать есть ли ограничения по скорости по условиям шума или чего то еще (не путать с рекомендуемыми скоростями при гидравлическом расчете, они тут роли играть не будут).
PL вне форума  
 
Непрочитано 31.07.2011, 16:21
#8
ShaggyDoc

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
 
Регистрация: 14.03.2005
44d32'44"С, 33d26'51"В
Сообщений: 12,449


Цитата:
А если напор увеличат? добыча увеличится? ведь у трубы с данной жидкостью есть свой предел. Видимо они и хотят видеть эти цифры. Как быть?
Напор намного увеличить нельзя - ограничено насосом. Прочность труб обычно выше. И не забываем, что при движении среды не все давление передается на стенки. А вот в статическом режиме (закрыта где-нибудь секционирующая задвижка) уже всё полное давление передается на стенки. Вот здесь может быть разрушение арматуры или труб. В отоплении, например, при закрытии задвижки на обратном трубопроводе могут разрушиться чугунные радиаторы (самый слабый элемент).

Однако заказчика интересует очень простой практический вопрос - сколько может пропустить труба. А на простые вопросы сложнее отвечать. Как рассчитать - я написал. Здесь и не надо дополнительных гидравлических расчетов делать - достаточно знать одну величину сопротивления при вашем расчетном расходе. По ней можно построить график зависимости сопротивления сети от расхода. Однако вопрос-то практический, а не теоретический ("пока труба не лопнет").

Практически повысить расход можно несколькими путями:

1. Включить параллельно ещё несколько насосов. Это увеличивает расход, но не пропоционально количеству насосов. Чтобы оценить - надо наложить график характеристики сети на график насосов и получить, сколько в эту сеть смогут прокачать один, два, три этих насоса. Как это делается - описано в любом учебнике по насосным станциям или гидравлическим машинам. Кстати, иногда несколько насосов смогут прокачать даже меньше, чем один.

2. Включить насос или насосы с другой характеристикой. И также проверить работу в эту сеть. Такие насосы могут быть и заранее запроектированы.

3. Изменить частоту вращения колеса насоса. Это скорее теоретический путь, так как обычно она и так максимальная, чаще снижают, чтобы не было перерасхода энергии.

Все эти мероприятия ограничиваются конструкцией и номенклатурой насосов. И расход, сверх расчетного, обычно даже в 2 раза не получается увеличить. В результате на перспективу и предусматриваются дополнительные "нитки" трубопроводов (но надо знать, когда будет исчерпан предел). Или диаметр заранее делается завышенным - т.е. расчетным принимается какой-то перспективный расход (в итоге это дешевле обходится). Но и номенклатура труб ограничена.

Для серьезных трубопроводов (например промысловых) этот вопрос желательно заранее прорабатывать в проектной документации - будет одна страница с таблицей. Это очень актуально - всегда могут пожелать больше продавать нефти или вздумать подключить новый район города по воде или теплу.
ShaggyDoc вне форума  
 
Автор темы   Непрочитано 31.07.2011, 21:40
#9
Лидика


 
Регистрация: 04.12.2008
Сообщений: 53


Цитата:
Сообщение от ShaggyDoc Посмотреть сообщение
Для серьезных трубопроводов (например промысловых) этот вопрос желательно заранее прорабатывать в проектной документации - будет одна страница с таблицей
А у вас не будет примера. Буду очень благодарна)
Лидика вне форума  
 
Непрочитано 31.07.2011, 22:36
#10
Main Urod


 
Регистрация: 20.01.2009
Сообщений: 1,174


Немного не соглашусь, хоть это и не по теме:

Цитата:
Сообщение от ShaggyDoc Посмотреть сообщение
3. Изменить частоту вращения колеса насоса. Это скорее теоретический путь, так как обычно она и так максимальная, чаще снижают, чтобы не было перерасхода энергии.
Это вполне практический путь. Повышаем частоту питающей сети и получаем большее число оборотов движка. Минус - повышенный износ. Но после быстрой кончины насоса ставим более мощный.
А снижают не из-за перерасхода энергии в прямом смысле, а из-за того, что насосы стоят с хорошим запасом, и поэтому они молотят на прикрытую задвижку, понижая свой КПД. Поэтому снижая его производительность электрически его всего лишь выводят на требуемый номинал, экономя энергию пустой молотилки.
Main Urod вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 06:45
#11
ShaggyDoc

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
 
Регистрация: 14.03.2005
44d32'44"С, 33d26'51"В
Сообщений: 12,449


Цитата:
Это вполне практический путь. Повышаем частоту питающей сети и получаем большее число оборотов движка. Минус - повышенный износ. Но после быстрой кончины насоса ставим более мощный.
А куда повышать число оборотов, если оно уже 3000? И так у большинства промышленных насосов (всякая мелочь не в счет). А если у насоса штатные обороты, допустим, 1500, то и раскручивать его больше уже обычно невозможно по конструктивным условиям - разрушится. Вот и получается, что путь теоретический.

Цитата:
А снижают не из-за перерасхода энергии в прямом смысле
Именно в "прямом смысле". Не частотным регулированием, а механической заменой двигателя на другой, низкооборотный. Это сейчас можно найти практически любой насос, а раньше все консольные насосы выпускались только на 3000 об. У них, при требуемой производительности, был слишком высокий напор. Вот и приходилось заменять штатный двигатель. При этом гидравлический кпд оставался неизменным. Ну, а зависимости расходов, напоров и потребляемой мощности от числа оборотов известны.

А вот при частотном регулировании, да еще автоматическом, экономия электроэнергии (за год весьма заметная) получается за счет изменения частоты вращения того же самого двигателя. Здесь изменяется электрический кпд. Да и частота меняется все-таки в определенных пределах. Сейчас это особо актуально из-за распространившихся регуляторов расхода различных типов. При работе регуляторов постоянно изменяется характеристика сопротивления самой сети, и насос "подстраивает" под характеристику сети свою характеристику.
ShaggyDoc вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 08:06
#12
PL


 
Регистрация: 23.11.2006
Сообщений: 4,781


Самая большая проблема для автора поста, я думаю, получить значение "S" этого трубопровода. Фактически надо делать гидравлический расчет и знать много данных. Другой путь взять данные из таблиц потерь давления в трубопроводах для данного диаметра для воды. при этом надо оставить опеделеный процент на местные сопротивления. дальше нужна корректировка на перекачиваемую среду, ее температуру, рельеф местности. да и просто..., какой процент взять на местные сопротивления в тройниках, отводах, регулирующей и запорной арматуре? 10%? а может 30%?
А может для начала надо знать схему этого трубопровода со всеми ответвлениями и расходами на них, и со всей установленной арматурой, отводами и троиниками? Слишком много расчетов и исходных данных. Задача кажется непосильной для автора темы.
Вот и ответьте умникам что нибудь... Кому в конце концов это интересно? Если честно, думаю им до фонаря, они и не понимают что спрашивают.
Возьмите существующии расход, увеличьте процентов на 30 с потолка, и все. Вас же не спрашивают что для этого нужно? может надо насосную станцию сделать мощнее в 10 раз ? ну и что? вопрос то был не в этом? как говориться , какой вопрос - такой ответ. ляпните что нибудь вроде 130% к существующему расходу, и будете уважаемым, знающим специалистом
PL вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 11:23
#13
msi


 
Регистрация: 11.03.2011
Сообщений: 172


Цитата:
Сообщение от PL Посмотреть сообщение
Самая большая проблема для автора поста, я думаю, получить значение "S" этого трубопровода. Фактически надо делать гидравлический расчет и знать много данных. Другой путь взять данные из таблиц потерь давления в трубопроводах для данного диаметра для воды. при этом надо оставить опеделеный процент на местные сопротивления. дальше нужна корректировка на перекачиваемую среду, ее температуру, рельеф местности. да и просто..., какой процент взять на местные сопротивления в тройниках, отводах, регулирующей и запорной арматуре? 10%? а может 30%?
А может для начала надо знать схему этого трубопровода со всеми ответвлениями и расходами на них, и со всей установленной арматурой, отводами и троиниками? Слишком много расчетов и исходных данных. Задача кажется непосильной для автора темы.
Вот и ответьте умникам что нибудь... Кому в конце концов это интересно? Если честно, думаю им до фонаря, они и не понимают что спрашивают.
Возьмите существующии расход, увеличьте процентов на 30 с потолка, и все. Вас же не спрашивают что для этого нужно? может надо насосную станцию сделать мощнее в 10 раз ? ну и что? вопрос то был не в этом? как говориться , какой вопрос - такой ответ. ляпните что нибудь вроде 130% к существующему расходу, и будете уважаемым, знающим специалистом
Коллеги, не надо усложнять.
1. Определить режим течения. Если ламинарный - существует однозначная связь между перепадом на концах и расходом - формула Пуазейля.
2. Если турбулентный - берется предельно допустимый перепад и решается обратная задача по определению линейных потерь в трубопроводе. Там и будет предельно возможный расход по трубе при заданном перепаде.
Все.
msi вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 12:00
#14
ShaggyDoc

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
 
Регистрация: 14.03.2005
44d32'44"С, 33d26'51"В
Сообщений: 12,449


Цитата:
Самая большая проблема для автора поста, я думаю, получить значение "S" этого трубопровода. Фактически надо делать гидравлический расчет и знать много данных.
Да какая проблема? Достаточно знать диаметр и длину. Местные сопротивления можно взять в виде эквивалентной длины, порядка 30%. Даже если расчет не делался, взять любой расход Q (совсем не обязательно проектный), например при скорости 1 м/с, удельные потери по таблице и получить потери напора H. Характеристика сопротивления S=H/(Q*Q).

Допустим, при расходе Q=100 м3/ч имеем H=10000 мм. Тогда S=10000/(100*100)=1 мм. вод.ст при расходе 1 м3 ч. При расходе 100 м3/ч потери напора будут, естественно, 1*100*100=10000 мм (10 м), при расходе 200 м3/ч - 1*200*200=40000 мм (40 м, больше в 4 раза), при расходе 10 м3/ч - 1*10*10=100 мм, т.е в 100 раз меньше.

Если для таких условий взять, например, насос К 80-65-160, то в результате расчета работы этого насоса в этой сети получим:

1. Один насос К 80-65-160 прокачает 101.2 м3/ч, развивая напор 10.25 м
2. Два насоса К 80-65-160 включенных параллельно прокачают 148.6 м3/ч, развивая напор 22 м. При этом может сгореть двигатель
3. Четыре насоса К 80-65-160 включенных параллельно прокачают 176.2 м3/ч, развивая напор 31 м. При этом будет установленная мощность 7.5*4=30 кВт, и полезно использоваться она будет на 70%

А если взять, например, один насос Д 200-95 с мощностью 110 кВт, то он в эту сеть прокачает 274.7 м3/ч, развивая напор 75 м, при полезном использовании мощности на 73%

Расчеты выполнены по моей старинной программе PUMP, которая хоть и для DOS делалась 20 лет тому назад, но работает.

Вот это и пример оценки пропускной способности трубопровода при работе насосов. Про скорость воды мы и не задумывались, хотя ее можно посчитать и определить, находится ли она в допустимых пределах (которые весьма широки).
ShaggyDoc вне форума  
 
Автор темы   Непрочитано 01.08.2011, 12:01
#15
Лидика


 
Регистрация: 04.12.2008
Сообщений: 53


Цитата:
Сообщение от msi Посмотреть сообщение
берется предельно допустимый перепад
А где взять-то его для нефти?
Лидика вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 13:04
#16
Fogel

люблю мастерить
 
Регистрация: 21.01.2005
Челябинск
Сообщений: 8,630


Ребят, а не кажется ли вам что условия задачи однозначно намекают что заказчик собирается эту самую нефть из магистрального трубопровода тырить? И теперь прикидывает какого диаметра трубу ему надо приварить чтобы при заданой длине подкопа за сутки у него наполнялось четыре цистерны?
Fogel вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 13:49
#17
d_dash

деревянное каркасное домостроение
 
Регистрация: 22.01.2009
Санкт-Петербург
Сообщений: 669


ShaggyDoc, а где в ваших формулах учитывается вязкость ?
Ведь силы вязкого трения возрастают в ^4 от скорости потока.
То есть при одной скорости прокачки - сопротивление одно
При другой - как ни странно, другое.
И если будем тупо увеличивать скорость прокачки путём повышения напора, то сопротивление арматуры и других сопротивлений будет возрастать нелинейно.
К сожалению я сам расчёты уже не помню.
P.S. при транспортировке нефти самый главный способ увеличения пропускной способности - повышение температуры передаваемой нефти (понижается вязкость); есть ещё метод - введение в передаваемую нефть пластификаторов (специальные вещества понижающие вязкость).
d_dash вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 13:58
#18
msi


 
Регистрация: 11.03.2011
Сообщений: 172


Цитата:
Сообщение от Лидика Посмотреть сообщение
А где взять-то его для нефти?
Самый простой способ - по предельно допустимому давлению на нагнетании. То есть сколько можно выдать давления, чтобы трубу не порвало. Это предел. Второе значение - атмосферное давление в трубе. Вот эта разность давлений и будет максимально возможной в трубопроводе. Полученную разность делите на длину трубы и получаете потери на единицу длины в режиме максимальной пропускной способности. Далее берете формулу Альтшуля (или ее аналог для нефти, - он должен существовать) и определяете скорость потока и, соответственно, массовую скорость. Это будет искомая цифра.
Я бы просчитал сначала по воде.
msi вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 15:31
#19
ShaggyDoc

Thượng Tá Quân Đội Nhân Dân Việt Nam
 
Регистрация: 14.03.2005
44d32'44"С, 33d26'51"В
Сообщений: 12,449


Цитата:
ShaggyDoc, а где в ваших формулах учитывается вязкость ?
Ведь силы вязкого трения возрастают в ^4 от скорости потока.
То есть при одной скорости прокачки - сопротивление одно
При другой - как ни странно, другое.
И если будем тупо увеличивать скорость прокачки путём повышения напора, то сопротивление арматуры и других сопротивлений будет возрастать нелинейно
.
Читайте внимательно, о чем я пишу - о характеристике сопротивления системы (а не о потерях давления на 1 м трубы). Вот при расчетах потерь давления любыми способами (формулы, номограммы, таблицы) и учитываются свойства жидкости и труб. А характеристика сопротивления позволяет пересчитать сопротивление всей системы при изменении располагаемого напора. Может использоваться и для расчетов потерь давления узлов трубопроводов, там где арифметическое сложение КМС является неточным.

Формула H=S*Q^2 как раз и учитывает нелинейность измерения потерь давления. Ламинарный режим остается ученым теоретикам и преподавателям - в жизни это экзотика - "сферический конь в вакууме".
ShaggyDoc вне форума  
 
Непрочитано 01.08.2011, 15:59
#20
msi


 
Регистрация: 11.03.2011
Сообщений: 172


Цитата:
Сообщение от ShaggyDoc Посмотреть сообщение
.
.........
Ламинарный режим остается ученым теоретикам и преподавателям - в жизни это экзотика - "сферический конь в вакууме".
Неужели?
В системах отопления с естественной циркуляцией - сплошь и рядом. Экзотика?
В системах отопления с механическим побуждением Re часто чуть-чуть заходит в зону переменных режимов. Экзотика?
Уж не говорю о перекачке темных нефтепродуктов.
msi вне форума  
Ответ
Вернуться   Форум DWG.RU > Отраслевые разделы > Инженерные сети > Расчет максимальной пропусной способности трубопровода при заданном диаметре

Система Техэксперт дает уверенность в правильности и эффективности принимаемых инженерных решений!
Размещение рекламы
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск


Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Расчет несущей способности пола. Zombie Архитектура 27 13.02.2017 06:17
Расчет несущей способности основания фундамента. Prokurat Основания и фундаменты 20 12.04.2015 19:27
Расчет несущей способности двутавровой балки Antonio_2 Конструкции зданий и сооружений 14 14.10.2009 10:43
Расчет всасывающей способности насоса sash1222 Поиск литературы, чертежей, моделей и прочих материалов 2 07.04.2008 12:48
Фундамент с динамическими нагрузками в Scad Tlelaxu SCAD 9 31.08.2007 10:44