Công nghệ xử lý khí - Phần 10

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

71
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

LƯU LƯỢNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG 1. Chế độ dòng chảy Ở các tốc độ thấp, các phần tử của môi chất chuyển động theo dòng chảy tương đối ổn định và thẳng hàng. Tốc độ của dòng chảy đạt cực đại ở tâm đường ống và gần như bằng 0 tại thành ống. Chế độ dòng chảy này được gọi là dòng chảy tầng Nếu tăng tốc độ dòng chảy tới một mức độ nào đó, các phần tử trong dòng chảy bắt đầu chuyển động hỗn loạn (không còn thẳng hàng so với phương dòng chảy). ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ xử lý khí - Phần 10

PHAÀN 10 LÖU LÖÔÏNG VAØ ÑÖÔØNG OÁNG 1. Cheá ñoä doøng chaûy ÔÛ caùc toác ñoä thaáp, caùc phaàn töû cuûa moâi chaát chuyeån ñoäng theo doøng chaûy töông ñoái oån ñònh vaø thaúng haøng. Toác ñoä cuûa doøng chaûy ñaït cöïc ñaïi ôû taâm ñöôøng oáng vaø gaàn nhö baèng 0 taïi thaønh oáng. Cheá ñoä doøng chaûy naøy ñöôïc goïi laø doøng chaûy taàng Neáu taêng toác ñoä doøng chaûy tôùi moät möùc ñoä naøo ñoù, caùc phaàn töû trong doøng chaûy baét ñaàu chuyeån ñoäng hoãn loaïn (khoâng coøn thaúng haøng so vôùi phöông doøng chaûy). Cheá ñoä doøng chaûy naøy ñöôïc goïi laø doøng chaûy roái. Ñeå xaùc ñònh cheá ñoä doøng chaûy, Reynold ñaõ ñöa ra moät heä soá khoâng ñôn vò - heä soá Reynold Re Re = dvρ/µ = 4qρ/(πdµ) = 4m/(πdµ) d (m): ñöôøng kính trong cuûa oáng. v (m/s) :vaän toác doøng chaûy. ρ (kg/m3): tyû troïng moâi chaát taïi ñieàu kieän doøng chaûy. µ (kg/(m.s): ñoä nhôùt moâi chaát. (1cp=0,001kg/m.s) m (kg/s) : löu löôïng khoái löôïng q(m3/s) : löu löôïng theå tích S (m2) : thieát dieän trong cuûa oáng gc heä soá chuyeån ñoåi khoái löôïng/löïc = 1(kg.m/N.s2) g: gia toác troïng tröôøng = 9,81m/s2 P (Pa) : aùp suaát f: ñoä nhaùm ∆X (m) : hieäu ñoä cao (h2-h1) Neáu Re< 2000 : cheá ñoä doøng chaûy taàng oån ñònh, f=16/Re. Re> 4000 :cheá ñoä doøng chaûy roái, f=0,042Re0,194 (duøng cho oáng lôùn d>20cm, 8in) . Re> 4000 :cheá ñoä doøng chaûy roái, f=0,042Re0,172 (duøng cho oáng nhoû d Re > 2000 : Cheá ñoä chuyeån tieáp, coù theå laø oån ñònh hoaëc roái. Toån hao aùp löïc ñoái doøng chaûy chaát loûng Toån hao aùp löïc cuûa doøng chaûy ñöôïc chia thaønh 3 thaønh phaàn sau: − Toån hao aùp löïc do ma saùt ∆Pf. − Toån hao aùp löïc do thay ñoåi theá naêng ∆PX. ∆PX ∼ (∆X)ρg/gc − Toån hao aùp löïc do thay ñoåi ñoäng naêng ∆Pv. ∆Pv ∼ (∆V2)/(2g) ∆ P = ∆ Pf + ∆ PX + ∆ Pv Trong heä thoáng ñöôøng oáng ñoàng nhaát, söï thay ñoåi toác ñoä doøng chaûy gaàn nhö baèng 0. Do ñoù phaàn toån hao do ñoäng naêng ∆Pv ~ 0. Thöïc teá trong tính toaùn toån hao aùp löïc, phaàn naøy thöôøng khoâng ñaùng keå vaø ñöôïc boû qua. Toån hao do thay ñoåi theá naêng chính laø coät aùp thuyû tónh do thay ñoåi ñoä cao. Phaàn naøy ñöôïc xaùc ñònh deã daøng, tyû leä vôùi thay ñoåi ñoä cao vaø tyû troïng. ∆PX = (∆X)ρ(g/gc). Phaàn toån hao aùp löïc do ma saùt ∆Pf laø phaàn quan troïng nhaát. Phöông trình toång quaùt ñeå xaùc ñònh toån hao aùp löïc do ma saùt coù daïng nhö sau: ∆Pf = -2f.ρ.L.v2.ρ/(gcd) L (m): chieàu daøi oáng Toùm laïi sau khi boû qua phaàn toån hao aùp löïc do thay ñoåi ñoäng naêng ta coù toång toån hao aùp löïc ñöôïc ruùt goïn nhö sau: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 122
∆P=(P2-P1) = ∆Pf + ∆Px = -2f.ρ.L.v2.ρ/(gcd)-(∆X)ρ(g/gc). d = 1,265q0,4.{f.Lρ/(∆Pf.gc)}0,2 neáu chöa bieát f ta neân duøng coâng thöùc sau: cho oáng nhoû: d = 0,647.q0,397.ρ0.172.µ0.036.{L/(∆Pf .gc)}0,207 cho oáng lôùn: d = 0,647.q0,376.ρ0.168.µ0.041.{L/(∆Pf .gc)}0,208 ví duï: Tính toaùn ñöôøng kính cho oáng daãn daàu 0,0416m3/s, γ=0.79, toån hao aùp toaøn tuyeán laø 500kpa, L=20km, ñoä nhôùt 10cp, duøng oáng lôùn. Giaûi: d = 0,647.q0,376.ρ0.168.µ0.041.{L/(∆Pf .gc)}0,208 thay soá: d = 0,647.(0,0416)0,376.(790) 0.168.(10x0,001) 0.041.{20000/(500000x1)}0,208 = 0,255m Tính löu löôïng vaän chuyeån: cho oáng nhoû: q = [3,127d2,64/(ρ0.453.µ0.094)][(∆Pf .gc)/L}0,547 cho oáng lôùn: q = [3,18d2,661/(ρ0.446.µ0.107)][(∆Pf .gc)/L}0,554 Tính toån hao aùp suaát: cho oáng nhoû: ∆Pf/L = q1,828.ρ0.828.µ0.172/(8,038.gc. d4.828) cho oáng lôùn: ∆Pf/L = q1,806.ρ0.806.µ0.194/(8,081.gc. d4.806) ví duï: Tính toaùn toån hao aùp suaát tuyeán oáng, ñöôøng kính trong d=0,254m, löu löôïng daãn daàu 0,0416m3/s, γ=0.79, L=20km, ñoä nhôùt 10cp, duøng oáng lôùn. Giaûi: cho oáng lôùn: ∆Pf = L. q1,806.ρ0.806.µ0.194/(8,081.gc. d4.806) = 20000x0,04161,806.7900.806.(10x0,001) 0.194/(8,081x1. 0,2544.806) = 510000Pa Toån hao aùp löïc ñoái doøng chaûy chaát khí Cô sôû tính toaùn cuõng töông töï nhö ñoái vôùi chaát loûng, nhöng phöùc taïp hôn do khí laø chaát chòu neùn, caùc tính chaát (tyû troïng, ñoä nhôùt, ñoä neùn…) thay ñoåi theo aùp suaát vaø nhieät ñoä. Toån hao aùp löïc cuõng gioáng nhö ñoái vôùi chaát loûng tuy nhieân: Toån hao do thay ñoåi ñoäng naêng khoâng ñaùng keå ñöôïc boû qua. Toån hao do thay ñoåi theá naêng khí coù tyû troïng raát nheï do ñoù phaàn naøy coù theå boû qua. P1 (kpa): aùp suaát ñieåm ñaàu P2 (kpa): aùp suaát ñieåm cuoái Psc (kpa): aùp suaát ñieàu kieän chuaån Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 123
Pm: (kpa) aùp suaát trung bình T1 (oK): nhieät ñoä ñieåm ñaàu T2 (oK): nhieät ñoä ñieåm cuoái Tm (oK): nhieät ñoä trung bình Tg (oK): nhieät ñoä moâi tröôøng quanh oáng Tsc (oK): nhieät ñoä ôû ñieàu kieän chuaån qsc (m3/d): löu löôïng ôû ñieàu kieän chuaån γ : tyû troïng töông ñoái cuûa khí f : heä soá ma saùt. L (m): chieàu daøi oáng d (m): ñöôøng kính trong cuûa oáng Zm: heä soá neùn trung bình taïi ñieàu kieän doøng chaûy. K: heä soá E: heä soá hieäu quaû ñöôøng oáng, E= 0.88 - 0.95 Re: soá Reynols Pm = Pavg =2/3[(P1 + P2) - P1 P2/( P1 +P2)] Tm = Tavg = [(T1 - T2)/ln{(T1 -Tg)/( T2 -Tg)]} + Tg Zm = Zavg Ñeå ñôn giaûn trong vieäc tính toaùn thöïc teá ngöôøi ta ñaõ thaønh laäp caùc coâng thöùc xaùc ñònh khaû naêng vaän chuyeån cuûa ñöôøng oáng nhö sau: Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 124
Ví duï: ñöôøng oáng khí veà bôø töø giaøn neùn khí trung taâm coù caùc thoâng soá nhö sau, haõy tính khaû naêng vaän chuyeån cuûa ñöôøng oáng. P1(kpa) P2(kpa) d (m) rel den L (m) T1(K) T2 (K) T round T mean P mean Z mean E qsc (m3/d) 12500 6000 0.38 0.78 110000 318 303 298 308.82 9630.63 0.528521 0.9 8889068.6 coâng thöùc Panhandle B Löu yù : treân ñöôøng oáng coù caùc thieát bò nhö valve , co, cuùt, ñaàu noái… taïi ñaây toån hao aùp löïc do ma saùt seõ lôùn hôn do thay ñoåi höôùng doøng chaûy vaø thieát dieän thu nhoû, thöôøng ñöôïc goïi laø toån hao cuïc boä. Thoâng thöôøng ngöôøi ta seõ qui ñoåi caùc thieát bò treân thaønh caùc ñoaïn oáng töông ñöông sau ñoù coäng vaøo ñoä daøi thöïc teá thaønh ñoä daøi töông ñöông ñeå tính toaùn. Baûng sau höôùng daãn qui ñoåi caùc thieát bò ñöôøng oáng thaønh caùc ñoaïn oáng coù toån hao töông ñöông. Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 125
Hình 10.1: Toån hao aùp löïc qui ñoåi cuûa van, ñaàu noái. Ví duï: tính toaùn chieàu daøi qui ñoåi ñoaïn oáng sau ñeå tính toån hao aùp löïc: Giaûi: Töø hình 10.1 10” ball valve Le = 1,8 m Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 126
10” 90o S.R. el Le = 8,2m 10” tee Le = 18m chieàu daøi qui ñoåi laø L = 5 + 1,8 + 15 + 8,2 + 2 + 18 +10 = 60m Ñeå tính khaû naêng vaän chuyeån cuûa caùc heä thoáng oáng maéc song song hay noái tieáp ta theo coâng thöùc qui ñoåi chieàu daøi vaø ñöôøng kính oáng nhö sau: Hai oáng loaïi lôùn A vaø B maéc song song seõ töông ñöông vôùi oáng E theo phöông trình nhö sau: De2.661/Le0.554 = DA2.661/LA0.554 + DB2.661/LB0.554 Hai oáng loaïi nhoû A vaø B maéc song song seõ töông ñöông vôùi oáng E theo phöông trình nhö sau: De2.641/Le0.547 = DA2.641/LA0.547 + DB2.641/LB0.547 Ví duï: hai oáng 10” vaø 12” maéc song song 6km neáu duøng oáng 14” thì chieàu daøi töông ñöông laø bao nhieâu: Giaûi: De2.661/Le0.554 = DA2.661/LA0.554 + DB2.661/LB0.554 142.661/Le0.554 = 102.661/60.554 + 122.661/60.554 ta ñöôïc Le = 5,3 km Oáng nhoû B seõ töông ñöông oáng A theo phöông trình: DA = DB(LA/LB)0,207 hoaëc LA = LB(DA/DB)4,828 Oáng lôùn B seõ töông ñöông oáng A theo phöông trình: DA = DB(LA/LB)0,208 hoaëc LA = LB(DA/DB)4,806 Ví duï: oáng B coù D=200mm daøi 2000m töông ñöông oáng A coù D=100mm theo chieàu daøi nhö sau: LA = LB(DA/DB)4,828 LA = 2000(100/200)4,828 = 70,4m Prepared by Haø quoác Vieät pro Eng gas comp platform page 127