Гидравлический расчет трубопроводов, транспортирующих газожидкостные смеси

10. Гидравлический расчет трубопроводов для транспорта газожидкостных смесей выполняется по участкам эквивалентной трассы, представляющей последовательность прямолинейных нисходящих и восходящих участков, построенных из условия равнозначимости с гидравлической точки зрения реальной и эквивалентной трасс.

11. Восходящим участком эквивалентной трассы считается такой отрезок между перевальными точками реального профиля, по которому независимо от количества и углов наклона промежуточных участков движение смеси происходит только на подъем.

а) За длину i-го эквивалентного подъема участка принимается общая длина восходящего участка реальной трассы между 2-мя перевальными точками:

, (6)

где l_kn - длина к-го участка, входящем в подъемный участок между перевальными точками;

б) За угол наклона восходящего эквивалентного участка принимается осредненный угол наклона, определяемый из условия

(7)

где: Н_Н, Н_К - отметки начальной и конечной перевальных точек восходящего участка.

12. Нисходящим участком эквивалентной трассы считается такой отрезок реальной трассы, на котором течение смеси происходит на спуск при постоянном угле наклона.

В эквивалентный нисходящий участок могут бить включены сопряженные нисходящие участки, если их угол наклона изменяется по отношению к первому (по ходу движения) участку не более чем на 10%.

(8)

(9)

а) За расчетную длину i-го нисходящего участка принимается общая длина всех отрезков реальной трассы, вошедших в нисходящий участок эквивалентной трассы.

(10)

где l_{k cp} - длина к-го участка, входящего в нисходящий участок реальной трассы.

б) За угол наклона нисходящего участка эквивалентной трассы принимается осредненный угол, определяемый из условия:

(11)

где: Н_Н, Н_К - отметки начальной и конечной точек эквивалентного нисходящего участка.

13. Определение режима перекачки газожидкостной смеси на нисходящем участке трубопровода:

- определяется величина

·eæp , (12)

где =m₂/m₁ - приведенная вязкость

, (13)

при V^*£1 - режим течения кольцевой;

V^*>1 - режим течения пробковый или расслоенный

- определяется величина Fz^*

eæp(-2,5-b₂), (14)

где amax - максимальный угол наклона между двух участков эквивалентной трассы трубопровода;

l₂ - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый методом последовательного приближения по числу Рейнольдса, соответствующему скорости безнапорного течения жидкости в нисходящем участке трассы с максимальным углом наклона.

, (15)

где К_э - эквивалентная шероховатость

b₂ - расходное газосодержание

При Fr_см³Fr^* на данном участке трубопровода имеет место пробковый режим течения смеси.

При Fr_см<Fr^* на данном участке трубопровода имеет место расслоенное течение смеси.

14. Определение перепада давления на расчетном участке при кольцевом и пробковом течении определяем по формуле:

(16)

где j₁ - истинное объемное содержание жидкости в потоке

j₂=1-j₁ (17)

l_см - коэффициент гидравлического сопротивления смеси, определяемый по формуле:

l_см=l₀y (18)

где: y - приведенный коэффициент сопротивления

l₀ - коэффициент гидравлического сопротивления при течении однородной жидкости

Величина j₁ при нисходящем течении газожидкостной смеси в кольцевом режиме определяется по формуле:

(19)

где:

- Величина j₁ при нисходящем пробковом потоке определяется по формуле:

j₁=1-К₁/b₂ (20)

К₁ - коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости

при £0,01

при >0,01 (21)

- Приведенный коэффициент гидравлического сопротивления при кольцевом режиме определяется по формуле:

(22)

Коэффициент гидравлического сопротивлении при течении однородной жидкости l₀

(23)

- Приведенный коэффициент гидравлического сопротивления для пробкового потока:

(24)

Значение Fr_a определяется по соотношениям

при £0,001

при ³0,001 (25)

- Для пробкового потока l₀ определяется по формуле:

(26)

(27)

15. При расслоенном режиме течения гидравлический расчет производится по формуле:

, (28)

где:

(29)

Истинное газ содержание определяется по формуле:

(30)

16. Определение режима перекачки газожидкостной смеси на восходящем участке трубопровода:

- определяется величина V^* по формуле (12) при V^*£1 имеет место кольцевой режим течения смеси, при V^*>1 реализуется пробковый режим течения смеси.

17. Гидравлический расчет восходящего участка трубопровода производится по формуле:

, (31)

где: j₁ - истинное объемное содержание жидкости в потоке

l_см - коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по формуле (18)

- Величина j₁ для восходящего кольцевого потока определяется формулой:

, (32)

где - истинное объемное содержание жидкости при нулевой подаче жидкости;

при Wa<3,3

=0 при Wa³3,3 (33)

где

- Для пробкового восходящего потока

(34)

Здесь коэффициент К₁ определяется по формуле (21)

- При восходящем кольцевом течении смеси величина y определяется по формуле (22).

- При восходящем пробковом течении смеси величина y определяется по формуле (24).

18. Ввиду сложности гидравлического расчета трубопроводов, транспортирующих газожидкостные смеси, ВНИИГАЗом разработана "Инструкция по гидравлическому расчету шлейфовых трубопроводов для газожидкостных смесей" с применением ЭВМ.

РЕКОМЕНДУЕМОЕ

приложение 3