Гидравлический расчет сифонных трубопроводов

Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. Сифонные трубопроводы используются при верхнем сливе маловязких нефтепродуктов через горловину железнодорожных цистерн.

Нормальная работа сифонного трубопровода возможна при условии, когда остаточное давление в любой его точке больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. В противном случае нарушается сплошность потока нефтепродукта.

Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям (u =1,5¸2,5 м/с).

Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень нефтепродукта в цистерне наинизший.

Сначала вычерчивают сливную коммуникацию в масштабе, а затем вверх от зеркала нефтепродукта (см. рис. 7.32) откладывают отрезок, равный

(7.47)

где P_a – минимально возможное атмосферное давление, Па; r – плотность нефтепродукта, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Потери напора на каждом участке складываются из потерь напора на трение и на преодоление высотных отметок.

Остаточный напор в любой точке коммуникации определяется из уравнения

(7.48)

где DZ_ax – разность нивелирных отметок начальной точки a трубопровода и точки х; – сумма потерь напора на трение на участках трубопровода, расположенных до рассматриваемой точки х.

Рис. 7.32. График остаточных напоров и вакуумов:

ab – участок гибкого шланга; bc – горизонтальный или наклонный участок сливного стояка; cd – вертикальный участок сливного стояка;

de – коллектор; ef – отводная труба от коллектора к насосу

Ломаная линия, соединяющая точки a¢, b¢, c¢, d¢, e¢, f¢ есть линия падения напора в сливной коммуникации. Любая ордината между линией падения напора и коммуникацией представляет остаточный напор в данной точке трубопровода.

Линию упругости паров откладывают ниже и эквидистантно линии падения напора на расстоянии H_у=P_у/rg, где P_у – давление упругости, паров сливаемого нефтепродукта для самой высокой температуры для данной местности. Если линия упругости паров не пересекает линию коммуникации, то система запроектирована правильно и слив осуществляется нормально. Если линия упругости паров пересекает коммуникацию, то образования газовых пробок в трубопроводе можно избегать одним из следующих методов:

· Изменением конфигурации сливного стояка.

· Увеличением диаметра отдельных участков коммуникации.

· Уменьшением длины последнего участка коммуникации.

· Заглублением насосной станции.

· Применением погружного эжектора, с помощью которого

уменьшается высота всасывания.

Если линию падения напора отложить под уровень нефтепродукта, то получится линия вакуума a”b”c”d”e”f”. Любая ордината, проведенная между линией вакуума и линией коммуникации. представляет собой величину разряжения в данной точке коммуникации. Ордината ff” характеризует разряжение, которое должен создать насос для выкачки нефтепродуктов с заданной производительностью. Если линия вакуума пересекает коммуникацию, то это означает, что участки трубопровода, лежащие ниже линии вакуума, находятся под избыточным давлением.