Сжимаемой жидкости в трубопроводе

Неустановившимся (или нестационарным) течением жидкости в трубопроводе называется такое течение, характеристики которого изменяются не только от сечения к сечению, но и в каждом сечении в зависимости от времени. Изменяются давления, плотности, скорости и расходы жидкости, температура потока и другие параметры. Иными словами, при неустановившемся одномерном течении его параметры являются функциями не только координаты сечения, но и времени , т.е. , , , и т.д.

Возникновение неустановившегося течения в трубопроводе, транспортирующем нефть, нефтепродукты или другие углеводородные жидкости, связано, прежде всего, с различными технологическими операциями, осуществляемыми на таком трубопроводе. Пуск или остановка трубопровода, включение или отключение перекачивающей станции, полное или частичное перекрытие задвижки, начало или прекращение отбора жидкости, разрыв трубопровода и многие другие операции приводят к возникновению в трубопроводе изменений, распространяющихся в виде волн давления и расхода вверх и вниз по потоку от места, в котором эти изменения возникли. Весьма часто возникшие изменения продолжаются в трубопроводе до тех пор, пока в нем не устанавливается новое течение, поэтому неустановившиеся процессы называют еще переходными.

Плотность жидкости, транспортируемой по трубопроводу, как правило, достаточно высока, скорости ее движения не малы, поэтому поток жидкости в трубопроводе обладает весьма ощутимой инерцией, учетом которой нельзя пренебрегать при совершении той или иной технологической операции. Так, например, резкая остановка потока нефти в трубопроводе при быстром закрытии задвижки, приводит к скачкообразному росту давления, измеряемому несколькими атмосферами. Возникшее повышение с большой скоростью распространяется от места остановки потока в виде волны давления, способной разорвать трубу и привести к аварии. Это явление называется гидроударом. Включение перекачивающей станции на закрытую задвижку также может вызвать скачкообразное повышение давления, чреватое опасностью для целостности нефтепровода. Отключение перекачивающей станции приводит к повышению давления в линии всасывания и к падению давления в линии нагнетания. И то, и другое представляет скрытую угрозу для трубопровода. Можно утверждать вообще, что всякое замедление или ускорение потока тяжелой жидкости в трубопроводе вызывает колебания давления и должно осуществляться с чрезвычайной осторожностью.