Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica
w Krakowie
Magazynowanie i Transport Ropy
Projekt
„Projekt odcinka rurociągu dalekiego zasięgu spełniającego postawione
wymagania”
Piekielniak Kamil
Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu
Górnictwo i Geologia
Grupa: III
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 2
Spis Treści:
1.
Temat projektu ................................................................................................................................ 3
2.
Wytyczenie trasy rurociągu dalekiego zasięgu wraz z opisem ........................................................ 3
3.
Określenie minimalnej średnicy wewnętrznej rurociągu przy zadanej przepustowości ................ 5
4.
Dobór gatunku stali rur przewodowych .......................................................................................... 6
5.
Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane ciśnieniem wewnętrznym tłoczonej
ropy …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6
6.
Określenie minimalnej grubości ścianki rurociągu poddanego działaniu tylko ciśnienia
wewnętrznego tłoczonej ropy - metoda stanów granicznych .............................................................. 10
7.
Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane ciśnieniem zewnętrznym . Wyznaczenie
maksymalnej grubości posadowienia rurociągu bez zmian przekroju rurociągu. ................................ 16
8.
Określenie spadku ciśnienia w rurociągu ...................................................................................... 19
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 3
1.
Temat projektu
Projekt odcinka rurociągu dalekiego zasięgu spełniającego podstawowe wymagania.
Dane projektowe:
Typ danych
Wartości danych
Numer projektowy studenta
19
Gęstość właściwa ropy naftowej w temp. 30 ºC
ρ
r
= 820 [kg/ m
3
]
Współczynnik lepkości kinematycznej w temp. 30 ºC
ν
r
=5,1·10
-5
[m
2
/ s]
Długość rurociągu
L = 20 km
Wydatek masowy przetłaczanej ropy naftowej
M = 19000[ t/ dobę]
Maksymalna prędkość przepływu ropy przez rurociąg
v= 4,3[ m/s]
Ciśnienie wewnątrz rurociągu (ciśnienie tłoczenia ropy)
P= 6,7[ MPa]
Współczynnik warunków pracy rurociągu
m = 0,8
Współczynnik parametrów wytrzymałościowych rurociągu
γ
m
=1,13
Współczynnik konsekwencji zniszczenia rurociągu
γ
n
= 1,03
Współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym
γ
f
= 1,01
Współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do
obliczeniowej wytrzymałości materiałowej
α
sp
= 0,9
Współczynnik korekcyjny
η = 0,95
Współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą
odkształceń R
e
i granicą rozerwania R
m
zależny od kategorii
rurociągu
κ = 0,8
Współczynnik pulsacji:
γ
p
= 1,0
2.
Wytyczenie trasy rurociągu dalekiego zasięgu wraz z opisem
Projektowany rurociąg ma przebiegać od miejscowości Busko- Zdrój do miejscowości
Żółcza. Łączna długość rurociągu to
20 . Trasa rurociągu składa się z prostoliniowych odcinków,
bez jakiś charakterystycznych przegięć. Długość pierwszego odcinka rurociągu to
5,90 , jest to
odległość od Buska- Zdroju do miejscowości o nazwie Skotniki Małe. Kolejny odcinek ma długość
8,18 , jego koniec znajduje się na południe od miejscowości Żuków, ostatni odcinek rurociągu
ma długość 5,92
. Na trasie rurociągu nie napotykamy jakiś szczególnych przeszkód, brak na niej
lasów, gór. Jedyną przeszkodą jaką musimy pokonać to trzy niewielkie cieki wodne, o bardzo małej
szerokości oraz kilka dróg lokalnych. Trasa rurociągu została wytyczona tak aby na drodze rurociągu
nie napotkać chroniony obiektów przyrody, ponieważ czego niestety nie widać na rysunku
zamieszczonym poniżej na północ od miejscowości Owczary znajduje się Rezerwat Owczary oraz
południowy-wschód od miejscowości Skotniki Małe, mamy Rezerwat Kapturowa Góra. Wzdłuż całej
trasy rurociągu występują pola uprawne, co wiąże się z tym że przed przystąpieniem do realizacji
projektu niezbędne będzie uzyskanie zgód o właścicieli tych terenów na wykonywanie prac na ich
posiadłościach.
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 4
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 5
3.
Określenie minimalnej średnicy wewnętrznej rurociągu przy
zadanej przepustowości
Obliczenie wydatku objętościowego przetłaczanej ropy:
= 19000
= 219,907[ ]
= [ ]
gdzie:
•
- wydatek objętościowy przepływającej ropy
[
],
•
- wydatek masowy przetłaczanej ropy
[
!"
],
•
- gęstość ropy
[
!"
].
=
219,907
820 [ ]
= 0,268 $ %
Określenie minimalnej średnicy wewnętrznej rurociągu na podstawie minimalnego wymaganego
wydatku tłoczenia ropy naftowej oraz maksymalnej prędkości przepływu. Po przekształceniu wzoru
na wydatek objętościowy przetłaczanej ropy otrzymamy wyrażenie na minimalną średnicę
wewnętrzną rurociągu:
= & ∙ ( = & ∙
) ∙
*
+
4
*, -.
= /
4 ∙
) ∙ & [ ]
gdzie:
•
*, -.
– minimalna średnica wewnętrzna rurociągu
[ ],
•
- wydatek objętościowy przepływającej ropy
[
],
•
& - maksymalna prędkość przepływu ropy naftowej przez rurociąg.
*, -.
= /
4 ∙ 0,268
) ∙ 4,3 [ ]
*, -.
= 0,282 [ ]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 6
4.
Dobór gatunku stali rur przewodowych
Do wykonania rurociągu zostały wybrane rury do mediów palnych z katalogu firmy Mistal o
parametrach podanych w tabeli:
Gatunek
stali
Górna
granica
plastyczności
1
2
[345]
Wytrzymałość
na
rozciąganie
1
6
[345]
Średnica
wewnętrzna
7
8
[6]
Grubość
ścianki
9
:
[6]
Średnica
zewnętrzna
7
;
[6]
L290NB
290
415
0,350
0,0125
0,375
5.
Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane
ciśnieniem wewnętrznym tłoczonej ropy
Obliczenie parametrów
< i <
=
:
> =
?
@
?
*
[−]
gdzie:
•
?
@
- promień zewnętrzny rury rurociągu:
?
@
[ ];
•
?
*
- promień zewnętrzny rury rurociągu:
?
*
[ ].
> =
0,188
0,175 [−]
> = 1,071 [−]
> =
?
@
? [−]
gdzie:
•
?
@
- promień zewnętrzny rury rurociągu:
?
@
[ ];
•
? - odległość pkt. od osi rury ? =
B
C,DEF
+
=
G,+H+
+
= 0,141 [ ] .
> =
0,188
0,141 [−]
> = 1,331 [−]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 7
Obliczenie naprężeń osiowych:
I
= J ∙
1
>
+
− 1 [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK].
I
= 6,7 ∙
1
1,071
+
− 1 [ JK]
I
= 45,283 [ JK]
Obliczenie naprężeń zredukowanych:
I
@
= √3 ∙ J ∙
>
+
>
+
− 1 [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK].
I
@
= √3 ∙ 6,7 ∙
1,331
+
1,071
+
− 1 [ JK]
I
@
= 138,896 [ JK]
Obliczenie naprężeń promieniowych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury:
I
,*
= −J [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK].
I
,*
= −6,7 [ JK]
Obliczenie naprężeń promieniowych w rurociągu na ściance zewnętrznej rury:
I
,@
= 0 [ JK]
Obliczenie naprężeń obwodowych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury:
I
M,*
= J + J ∙
*
+
2 ∙
∙ O
*
+
P [ JK]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 8
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
*
- wewnętrzna średnica rury
[ ];
•
- grubość ścianki rury
[ ].
I
M,*
= 6,7 + 6,7 ∙
0,350
+
2 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]
I
M,*
= 97,266 [ JK]
Obliczenie naprężeń obwodowych w rurociągu na ściance zewnętrznej rury:
I
M,@
= J ∙
*
+
2 ∙
∙ O
*
+
P [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
*
- wewnętrzna średnica rury
[ ];
•
- grubość ścianki rury
[ ].
I
M,@
= 6,7 ∙
0,350
+
2 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]
I
M,@
= 90,566 [ JK]
Obliczenie naprężeń osiowych w rurociągu:
I
= J ∙
*
+
4 ∙
∙ O
*
+
P [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
*
- wewnętrzna średnica rury
[ ];
•
- grubość ścianki rury
[ ].
I
= 6,7 ∙
0,350
+
4 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]
I
= 45,283 [ JK]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 9
Obliczenie naprężeń zredukowanych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury:
I
@ ,*
= √3 ∙ J ∙
@
+
4 ∙
∙ O
@
−
P [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
- grubość ścianki rury
[ ];
•
@
- zewnętrzna średnica rury
[ ].
I
@ ,*
= √3 ∙ 6,7 ∙
0,375
+
4 ∙ 0,0125 ∙ O0,375 − 0,0125P [ JK]
I
@ ,*
= 90,037 [ JK]
Obliczenie naprężeń zredukowanych w rurociągu na ściance zewnętrznej rury:
I
@ ,@
= √3 ∙ J ∙
*
+
4 ∙
∙ O
*
+
P [ JK]
gdzie:
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
*
- wewnętrzna średnica rury
[ ];
•
- grubość ścianki rury
[ ].
I
@ ,@
= √3 ∙ 6,7 ∙
0,350
+
4 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 − 0,0125P [ JK]
I
@ ,@
= 78,432 [ JK]
Po przeanalizowaniu obliczeń powyżej widzimy że naprężenie spowodowane przepływającą ropą są
mniejsze od parametrów wytrzymałościowych dobranej rury. Na tej podstawie można stwierdzić że
do projektu została dobrana runa o odpowiednich parametrach.
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 10
6.
Określenie minimalnej grubości ścianki rurociągu poddanego działaniu
tylko ciśnienia wewnętrznego tłoczonej ropy - metoda stanów
granicznych
Obliczenie zmodyfikowanej wytrzymałości na rozciąganie:
Q
B
=
R ∙
S ∙ S
.
[ JK]
gdzie:
•
R – minimalna wytrzymałość stali na rozciąganie [ JK];
•
- współczynnik warunków pracy rurociągu [-];
•
S - współczynnik parametrów wytrzymałościowych rurociągu [-];
•
S
.
- współczynnik konsekwencji zniszczenia rurociągu [-].
Q
B
=
415 ∙ 0,8
1,13 ∙ 1,03 [ JK]
Q
B
= 285,248 [ JK]
Obliczenie minimalnej grubości ścianki metodą stanów granicznych:
I stan graniczny
•
Jednoosiowy stan naprężeń:
=
S
T
∙ J ∙
@
2 ∙ OQ
B
∙ U
V
∙ S
V
+ S
T
∙ JP [ ]
gdzie:
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-];
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
@
- zewnętrzna średnica rury
[ ];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK];
•
U
V
- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości
materiałowej [-];
•
S
V
- współczynnik pulsacji [-];
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-].
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 11
W
=
1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375
2 ∙ O285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7 [ ]
= 4,8 ∙ 10
X
[ ]
•
Dwuosiowy stan naprężeń:
Y
W
= /1 −
3
4 ∙ Z
I
Q
B
[
+
−
1
2 ∙
I
Q
B
gdzie:
•
Y
W
- parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-];
•
I
- naprężenie osiowe w rurociągu
[ JK];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK].
Y
W
= /1 −
3
4 ∙ Z
45,283
285,248[
+
−
1
2 ∙
45,283
285,248
Y
W
= 0,911
+
=
S
T
∙ J ∙
@
2 ∙ OY
W
∙ Q
B
∙ U
V
∙ S
V
+ S
T
∙ JP [ ]
gdzie:
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-];
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
@
- zewnętrzna średnica rury
[ ];
•
Y
W
- parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK];
•
U
V
- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości
materiałowej [-];
•
S
V
- współczynnik pulsacji [-];
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-].
+
=
1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375
2 ∙ O0,911 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7 [ ]
+
= 5,2 ∙ 10
X
[ ]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 12
Liniowa prędkość korozji: 0,05 ÷ 0,1
M!
.
Po 50 latach eksploatacji rurociągu 5
korozji:
= 5,2 ∙ 10
X
+ 5 ∙ 10
X
= 10,2 ∙ 10
X
[ ] wartość ta jest mniejsza od wybranej przez nas, więc
dobrze dobrano grubość ścianki rury rurociągu.
Ponadto przy doborze grubości ścianki należy spełnić dodatkowe warunki techniczne:
≥ ]
1
140 ∙
@
4
^
≥ ]
1
140 ∙ 0,375 = 2,6[
]
4
^
•
Jednoosiowy układ naprężeń
Warunek:
I
M
≤ Q
B
I
M
= S
T
∙ J ∙
O
@
− 2 ∙
P
2 ∙
[ JK]
I
M
= 1,01 ∙ 6,7 ∙
O0,375 − 2 ∙ 0,0125P
2 ∙ 0,0125
[ JK]
I
M
= 108,580 [ JK]
Sprawdzenie warunku:
108,580 [ JK] ≤ 285,248[ JK] warunek spełniony
•
Dwuosiowy układ naprężeń
Warunek:
I
≤ Y
W
∙ Q
B
I
= S
T
∙ J ∙
O
@
− 2 ∙
P
4 ∙
[ JK]
I
= 1,01 ∙ 6,7 ∙
O0,375 − 2 ∙ 0,0125P
4 ∙ 0,0125
[ JK]
I
= 87,246 [ JK]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 13
Sprawdzenie warunku:
Y
W
∙ Q
B
= 0,911 ∙ 285,248 [ JK] = 259,898 [ JK]
87,246 [ JK] ≤ 259,898 [ JK] warunek spełniony
Warunek:
R
`
R ≥ 0,75
Sprawdzenie warunku:
+aG
bcG
= 0.699 warunek nie spełniony, musimy sprawdzić II stan graniczny
II stan graniczny
•
Jednoosiowy stan naprężeń
W
=
S
T
∙ J ∙
@
2 ∙ Ode ∙ Q
B
∙ U
V
∙ S
V
+ S
T
∙ JP
[ ]
gdzie:
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-];
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R
e
i granicą
rozerwania R
m
[-];
•
e - współczynnik korekcyjny [-];
•
@
- zewnętrzna średnica rury
[ ];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK];
•
U
V
- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości
materiałowej [-];
•
S
V
- współczynnik pulsacji [-];
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-].
W
=
1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375
2 ∙ O 0,8
0,95 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7
[ ]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 14
= 5,7 ∙ 10
X
[ ]
•
Dwuosiowy stan naprężeń
Y
+
= f1 −
3
4 ∙ g
I
d
e ∙ Q
B
h
+
−
1
2 ∙
I
d
e ∙ Q
B
gdzie:
•
Y
+
- parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-];
•
I
- naprężenie osiowe w rurociągu
[ JK];
•
d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R
e
i granicą
rozerwania R
m
[-];
•
e - współczynnik korekcyjny [-];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK];
Y
+
= f1 −
3
4 ∙ g
45,283
0,8
0,95 ∙ 285,248
h
+
−
1
2 ∙
45,283
285,248
Y
+
= 0,817
+
=
S
T
∙ J ∙
@
2 ∙ OY
+
∙ de ∙ Q
B
∙ U
V
∙ S
V
+ S
T
∙ JP
[ ]
gdzie:
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-];
•
J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK];
•
@
- zewnętrzna średnica rury
[ ];
•
Y
+
- parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-];
•
d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R
e
i granicą
rozerwania R
m
[-];
•
e - współczynnik korekcyjny [-];
•
Q
B
- zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie
[ JK];
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 15
•
U
V
- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości
materiałowej [-];
•
S
V
- współczynnik pulsacji [-];
•
S
T
- współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-].
+
=
1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375
2 ∙ O0,817 ∙ 0,8
0,95 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7
[ ]
= 6,9 ∙ 10
X
[ ]
Po uwzględnieniu poprawki na korozję:
= 6,9 ∙ 10
X
+ 5 ∙ 10
Xc
= 11,9 ∙ 10
X
[ ]
•
Jednoosiowy układ naprężeń
Warunek:
I
G
≤
i
j
∙ Q
B
I
M
= S
T
∙ J ∙
O
@
− 2 ∙
P
2 ∙
[ JK]
I
M
= 1,01 ∙ 6,7 ∙
O0,375 − 2 ∙ 0,0125P
2 ∙ 0,0125
[ JK]
I
M
= 94,738 [ JK]
Sprawdzenie warunku:
d
e ∙ Q
B
=
0,8
0,95 ∙ 285,248 [ JK] = 240,209[ JK]
94,738 [ JK] ≤ 240,209[ JK] warunek spełniony
•
Dwuosiowy układ naprężeń
Warunek:
I
≤ Y
+
∙
i
j
∙ Q
B
I
= S
T
∙ J ∙
O
@
− 2 ∙
P
4 ∙
[ JK]
I
= 1,01 ∙ 6,7 ∙
O0,375 − 2 ∙ 0,0125P
4 ∙ 0,0125
[ JK]
I
= 47,369 [ JK]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 16
Sprawdzenie warunku:
Y
+
∙
i
j
∙ Q
B
= 0,817 ∙
G,H
G,ac
∙ 285,248 [ JK] = 196,297 [ JK]
47,369 [ JK] ≤ 196,297 [ JK] warunek spełniony
7.
Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane
ciśnieniem zewnętrznym . Wyznaczenie maksymalnej grubości
posadowienia rurociągu bez zmian przekroju rurociągu.
Obliczenie ciśnienia krytycznego, które powoduje spłaszczenie przekroju rurociągu:
J
! kl
=
2 ∙ m
1 − &
+
∙ Z
[ [ JK]
gdzie:
•
m - moduł Younga dla materiału rury [ JK];
•
& - współczynnik Poissona dla stali [-];
•
- grubość ścianki
[ ];
•
- średnia średnica rury
[ ].
=
*
+
@
2
[ ]
=
0,350 + 0,375
2
[ ]
= 0,363[ ]
J
! kl
=
2 ∙ 2,1 ∙ 10
c
1 − 0.3
+
∙ Z
0,0125
0,363 [ [ JK]
J
! kl
= 18,924 [ JK]
Obliczenie dopuszczalnego ciśnienia zewnętrznego :
J
@
≤
J
! kl
5
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 17
gdzie:
•
J
! kl
– ciśnienie krytyczne powodujące spłaszczenie rurociągu
[ JK].
J
@
≤
18,924
5 [ JK]
J
@
≤ 3,785 [ JK]
Obliczenie naprężeń pionowych w gruncie:
I
@
=
∙ ∙ ℎ
[ JK]
gdzie:
•
- średnia gęstość właściwa nadkładu
o
!"
p ;
•
- przyspieszenie ziemskie
o
C
p;
•
ℎ
- średnia wysokość nadkładu
[ ].
I
@
= 2000 ∙ 8,60556 ∙ 0,5[ JK]
I
@
= 0,0098 [ JK]
Obliczenie naprężeń poziomych w gruncie:
I
q
= I
k
= ∙ I
@
[ JK]
gdzie:
•
- współczynnik bocznego nacisku [-];
•
I
@
- naprężenie pionowe w gruncie
[ JK].
=
&
1 − & [– ]
=
0,3
1 − 0,3 [−]
= 0,429 [−]
I
q
= I
k
= 0,429 ∙ 0,0098 [ JK]
I
q
= I
k
= 0,0042 [ JK]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 18
Lp.
d
w
g
s
d
sr
h
sr
σ
z
σ
x
, σ
y
P
kryt
P
kryt
/5 σ
z
OK.?
-
mm
mm
mm
m
MPa
MPa
MPa
MPa
tak/nie
1
350
12,5
370
0,5
0,0098
0,0042
18,924
3,785
tak
2
350
12,5
370
0,8
0,016
0,0067
18,924
3,785
tak
3
350
12,5
370
1,0
0,020
0,0084
18,924
3,785
tak
4
350
12,5
370
1,2
0,024
0,010
18,924
3,785
tak
5
350
12,5
370
1,5
0,029
0,013
18,924
3,785
tak
6
350
12,5
370
2,0
0,039
0,017
18,924
3,785
tak
7
350
12,5
370
3,0
0,059
0,025
18,924
3,785
tak
8
350
12,5
370
5,0
0,098
0,042
18,924
3,785
tak
9
350
12,5
370
8,0
0,157
0,067
18,924
3,785
tak
10
350
12,5
370
10,0
0,196
0,084
18,924
3,785
tak
11
350
12,5
370
20
0,392
0,168
18,924
3,785
tak
12
350
12,5
370
50
0,981
0,420
18,924
3,785
tak
13
350
12,5
370
100
1,961
0,841
18,924
3,785
tak
14
350
12,5
370
200
3,923
1,681
18,924
3,785
nie
15
350
12,5
370
500
9,807
4,203
18,924
3,785
nie
Obliczenie maksymalnej głębokości posadowienia rurociągu bez zmian przekroju:
I
@
=
∙ ∙ ℎ
sq
ℎ
sq
=
I
@
∙
[ ]
gdzie:
•
I
@
- naprężenie pionowe równe dopuszczalnemu ciśnieniu zewnętrznemu
[ JK];
•
- przyspieszenie ziemskie
o
C
p;
•
- średnia gęstość właściwa nadkładu
o
!"
p.
ℎ
sq
=
18,924 ∙ 10
t
9,80665 ∙ 2000 [ ]
ℎ
sq
= 192,972 [ ]
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 19
8.
Określenie spadku ciśnienia w rurociągu
Obliczenie średniej liniowej prędkości przepływu ropy:
u = ( =
4 ∙
) ∙
*
+
o p
gdzie:
•
- objętościowy wydatek przepływu ropy przez rurociąg
o
p;
•
( – pole przekroju poprzecznego rurociągu [
+
];
•
*
- średnica wewnętrzna
[ ].
u =
4 ∙ 0,268
) ∙ 0,350
+
o p
u = 2,787 o p
Obliczenie Liczby Reynoldsa:
R =
u ∙
*
& [−]
gdzie:
•
u - średnia liniowa prędkość przepływu ropy o
p;
•
*
- średnica wewnętrzna
[ ];
•
& – kinematyczny współczynnik przetłaczanej ropy o
v
p.
R =
2,787 ∙ 0,350
5,1 ∙ 10
Xc
[−]
R = 19130 → przepływ przejściowy
Obliczenie współczynnika oporu przepływu :
w =
0,3164
√R
x
[−]
gdzie:
•
R – liczba Reynoldsa [-].
Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt
Strona 20
w =
0,3164
√19130
x
[−]
w = 0,027 [−]
Obliczenie spadku ciśnienia w rurociągu:
∆J = J
W
− J
+
= w ∙
u
+
∙ z ∙
2 ∙
*
[ JK]
gdzie:
•
w - współczynnik oporu przepływu [-];
•
u - średnia liniowa prędkość przepływu ropy o
p;
•
z - długość odcinka rurociągu [ ];
•
– gęstość przetłaczanej ropy
o
!"
p;
•
*
- średnica wewnętrzna
[ ].
∆J = 0,027 ∙
+,{H{
v
∙+GGGG∙H+G
+∙G, cG
[ JK]
∆J = 4,897 [ JK]
Obliczony spadek ciśnienia jest mniejszy od ciśnienia tłoczenia ropy, dzięki czemu nie będzie
problemów z przetłoczeniem ropy z miejscowości Busko-Zdrój do Żółcza.