Сифонный слив нефтепродукта

0. Содержание.doc

Теоретическая часть7
1 Слив нефтепродуктов из железнодорожных цистерн7
3 Принудительный слив 12
5 Верхний сифонный слив14
1 Определение диаметров и гидравлический расчёт
трубопроводных коммуникаций16
1.1 Определение диаметра труб коллектора16
1.2 Определение диаметров труб всасывающего и напорного
3 Проверка коммуникаций на устойчивость всасывания28
3.1 Определение напора и потерей напора на участках
трубопровода до насоса28
3.2 Построение графика остаточных напоров при сифонном
Библиографический список41
Библиографический список
Едигаров С.Г. Проектирование и эксплуатация нефтебаз: Учебник для вузов С.Г. Едигаров В.М. Михайлов А.Д. Прохоров. – М.: Недра 1982. – 280 с.
Типовые расчеты при проектировании нефтебаз и нефтепроводов: Учебное пособие для вузов П.И.Тугунов В.Ф.Новоселов А.А.Коршак и др. – Уфа: «ДизайнПолиграфСервис» 2002. – 658 с.
Бунчук В.А. Транспорт и хранение нефти нефтепродуктов и газа: Учебник для вузов В.А. Бунчук. – М.: Недра 1977. – 366 с.

3. Расчетная часть.doc

Методика расчета данного раздела принята из литературы [1].
1 Определение диаметров и гидравлический расчёт трубопроводных коммуникаций
1.1 Определение диаметра труб коллектора
Условие движения жидкости в зоне смешанного трения
Число Рейнольдса при течении бензина в стояке
средняя скорость бензина в стояке мс
кинематическая вязкость [1]
Первое переходное число Рейнольдса
относительная шероховатость труб стояка
эквивалентная шероховатость труб мм Кэ=02 мм [1]
Второе переходное число Рейнольдса
Условие выполняется следовательно течение бензина в стояке происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления движению жидкости в стояке
Коэффициент гидравлического сопротивления в шланге
внутренний диаметр стояка и шланга м
Необходимый расход через стояк
объём сливаемого нефтепродукта ; [1]
требуемое время слива судна ч =2 ч
Потери напора в шланге для трубы круглого сечения м
Потери напора в трубах стояка м
приведённая длина труб стояка
суммарный коэффициент местных сопротивлений в стояке м
коэффициент местных сопротивлений на плавных поворотах под углом ; [1]
коэффициент сопротивления задвижки =; [1]
коэффициент сопротивления поворотного устройства с сальниковой набивкой ; [1]
коэффициент сопротивления тройника = [1]
Необходимый расход бензина через одну половину коллектора
количество стояков подключённых к коллектору справа от точки присоединения всасывающего трубопровода
Расчётный диаметр коллектора м
ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепродукта вязкостью на линии всасывания [1]
Внутренний диаметр труб коллектора м
стандартный наружный диаметр труб коллектора м;
толщина стенки мм [1]
Число Рейнольдса при течении бензина в коллекторе
эквивалентная шероховатость труб мм =02 мм [1]
Условие выполняется следовательно течение бензина в трубопроводе стояка происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне смешанного трения
Потери напора в коллекторе (с учетом переменности расхода по длине) при турбулентном режиме м
коэффициент учитывающий изменение расхода по длине коллектора при турбулентном режиме ; [1]
Приведённая длина трубы коллектора м
расстояние между сливными стояками м ;
количество стояков слева от всасывающей трубы
местные сопротивления в коллекторе
сопротивление в тройнике
1.2 Определение диаметра труб всасывающего и напорного
Расход бензина Аи – 93(летний) во всасывающем трубопроводе
Расчётный диаметр всасывающего трубопровода м
Внутренний диаметр труб всасывающего трубопровода м
стандартный наружный диаметр бесшовных труб мм ; [1]
толщина стенки мм [1]
Число Рейнольдса при течении бензина во всасывающем трубопроводе
скорость течения бензина во всасывающем трубопроводе мс
относительная шероховатость труб всасывающего трубопровода
Условие выполняется следовательно течение бензина во всасывающем трубопроводе происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Потери напора во всасывающем трубопроводе (с учетом переменности расхода по длине) при турбулентном режиме м
приведённая длина всасывающего трубопровода м
местные сопротивления всасывающего трубопровода
сопротивление задвижки ;
сопротивление фильтра ;
сопротивление на тройнике
Расход бензина в напорном трубопроводе
Расчётный диаметр напорного трубопровода м
ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепродукта вязкостью в напорном трубопроводе [1]
Внутренний диаметр напорного трубопровода м
стандартный наружный диаметр труб мм ; [1]
толщина стенки мм м [1]
Число Рейнольдса при течении бензина в напорном трубопроводе
скорость течения бензина в напорном трубопроводе мс;
относительная шероховатость труб напорного трубопровода
Условие не выполняется следовательно течение бензина в напорном трубопроводе происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Потери напора в напорном трубопроводе м
приведённая длина напорного трубопровода м
местные сопротивления напорного трубопровода
сопротивление задвижек ;[1]
сопротивление тройника ;[1]
сопротивление в плавном повороте на 900 ;[1]
сопротивление при входе в резервуар ;[1]
Разность геодезических отметок днища резервуара и нижней образующей цистерны м
Необходимый напор насоса при полном взливе в резервуаре Н м
уровень взлива в резервуаре м
По найденной величине напора Н и требуемому расходу слива выбираем наиболее подходящий тип насоса 8НДвН с номинальным напором 28 м и номинальной подачей 500 . [1]
Коэффициенты напорной характеристики данного насоса: [1]
3 Проверка коммуникаций на устойчивость всасывания
3.1 Определение напора и потерей напора на участках трубопровода до насоса
Схема к расчету напора и потерей напора на участках трубопровода приведена на рисунке 3.
Напор соответствующий разности минимального атмосферного давления и давления упругости паров в метрах столба бензина м
минимальное атмосферное давление МПа ;
напор соответствующий давлению насыщенных паров нефтепродукта Па
давление насыщенных паров по Рейду (ГОСТ 1756 – 52);
температура при которой определяется К
плотность бензина при температуре перекачки
температурная поправка [1]
Уточненный фактический расход сливаемого бензина в коммуникациях с учетом выбранного типа насоса
расчетный коэффициент
расчётный коэффициент
расчетный коэффициент
Расход бензина в шланге и стояке
Расход бензина в коллекторе
Условие течения жидкости в зоне смешанного трения
Число Рейнольдса в трубах стояка
фактическая скорость бензина в шланге и в трубах стояка
Условие не выполняется следовательно течение бензина в трубопроводе стояка происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне квадратичного трения
Потери напора в шланге по формуле м
Потери напора в стояке от точки присоединения шланга до первого поворота м
длина участка от точки присоединения шланга до первого поворота м
Общие потери напора между точками нижнего конца шланга до первого поворота с учетом изменения высоты положения бензина м
Потери напора на участке между двумя плавными поворотами на стояке м
приведенная длина участка между двумя плавными поворотами на стояке м
длина участка между двумя плавными поворотами на стояке м
местные сопротивления на данном участке трубы стояка
сопротивления в плавном повороте на
Потери напора на участке от конца второго поворота до низа стояка м
приведенная длина участка (до низа стояка) с учетом имеющихся местных сопротивлений (поворотное устройство 1 задвижка тройник) м
длина данного участка м ;
сопротивление поворотного устройства с сальниковой набивкой ;
сопротивление в задвижке ;
сопротивление тройника
Число Рейнольдса при течении бензина в коллектора
фактическая скорость бензина на выходе из коллектора
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне смешанного трения
Потери напора в коллекторе (полагаем что он горизонтальный) до точки врезки всасывающего трубопровода м
расстояние между стояками м ;
количество стояков справа от всасывающей трубы
сопротивление в тройнике
Соответствующее число Рейнольдса
фактическая скорость бензина во всасывающем трубопроводе
Условие не выполняется следовательно течение бензина во всасывающем трубопроводе происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Потери напора на участке всасывающего трубопровода м
приведённая длина всасывающего трубопровода на данном участке м
длина всасывающего трубопровода м;
местные сопротивления во всасывающем трубопроводе
сопротивление тройника ;
Результаты расчета потерь напора в трубопроводных коммуникациях приведены в таблице 1.
3.2 Построение графика остаточных напоров при сифонном сливе
График остаточных напоров приведен на рисунке 2.
– откладываем найденную величину от нижней образующей цистерны в соответствии с выбранным масштабом;
– откладывая величину от точки 1' вниз получаем точку 2';
– откладывая величину на вертикали 5 - 3 от координаты точки 2' вниз получаем точку 3';
– откладывая на вертикали 5 - 3 от координаты точки 3' вниз получаем точку 4';
– откладывая на вертикали 5 - 3 от координаты точки 4' получаем точку 5'.
– откладывая величину вниз по вертикали проходящей через ось насоса получаем точку 6'.
Соединив точки получаем линию остаточных напоров.
В данной курсовой работе был проведен анализ устройств для принудительного слива нефтепродукта из вагонов-цистерн и выбран для расчета верхний сифонный слив.
В результате были определены диаметры трубопроводных коммуникаций проведен гидравлический расчет трубопроводных коммуникаций выбран насос 8НДвН с номинальным напором 28 м и номинальной подачей 500 .
Результаты расчета приведены в таблице 2.
Проверены коммуникации на устойчивость всасывания.
Поскольку линия остаточных напоров нигде не пересекла коммуникации то следовательно устойчивость всасывания насоса обеспечена.
Z – геодезическая отметка нижней части шланга; Z - геодезическая отметка днища резервуара; Z – геодезическая отметка насоса; Z - геодезическая отметка нижней образующей цистерны; H - уровень взлива в резервуаре;
- цистерна; 2 – задвижка; 3 – поворотное устройство; 4 – фильтр; 5 – насос; 6 - тройник; 7 – резервуар;
Рисунок 1 – Схема сифонного слива
H - напор продукта м; h - потери напора на участке 1-2 м; h - потери напора на участке 2-3 м; h - потери напора на участке 3-4 м; h - потери напора на участке 4-5 м; h - потери напора на участке 5-6 м; 1 – начало шланга;
– первый поворот на стояке; 3 – второй поворот на стояке; 4 – нижняя отметка стояка; 5 – начало нагнетательного трубопровода; 6 – конец нагнетательного трубопровода; 123456 – точки остаточных напоров
Рисунок 2 – Построение графика остаточных напоров
Таблица 1 – Потери напора в трубопроводных коммуникациях
От точки присоединения шланга до точки 2
Таблица 2 – Результаты расчета слива
Трубопроводные коммуникации
Всасывающий трубопровод
Нагнетательный трубопровод
Внутренний диаметр d м
Фактическая скорость мс

Курсовой.DOC

Значительное количество нефти и нефтепродуктов доставляется железнодорожным водным и автомобильными видами транспорта. При использовании любого из них невозможно обойтись без сливо-наливных операций. В зависимости от свойств нефтепродуктов применяют открытые и закрытые системы слива (налива). Нефтепродукты с температурой вспышки паров выше 393 К как правило через закрытые системы.
Принудительный слив применяется при выгрузке нефтепродуктов из нефтеналивных судов для ускорения слива железнодорожных цистерн при неисправном нижнем сливном приборе цистерн а также во всех случаях когда условия местности не позволяют организовать самотёк жидкости.
При неисправных сливных приборах железнодорожных цистерн или отсутствии сливных устройств для герметизированного слива нефтепродуктов применяют верхний (сифонный) слив. [1]
Рассчитать сифонный слив для авиационного бензина Аи – 93(летний) находящегося в вагонах-цистернах 15-1428 для железнодорожной эстакады КС-5. Слив нефтепродукта происходит в резервуар РВС 5000. Учитывая что подключение всасывающего трубопровода к коллектору по центру на стояке находятся поворотное устройство тройник 1 задвижка; на всасе – фильтр 4 задвижки тройник; на нагнетании – 2 тройника 4 задвижки.
- температура слива оС = 10 оС = 283 К;
- внутренний диаметр стояка и шланга м ;
- длина шланга L м ;
- длина трубы стояка м ;
- длина всасывающей линии м ;
- длина напорной трубы м ;
- уровень взлива в резервуаре м ;
- минимальное атмосферное давление МПа ;
- количество вагонов – цистерн 26 шт.;
Схема сифонного слива приведена на рисунке 1.
В практике эксплуатации нефтебаз применяют различные системы слива и налива нефти и нефтепродуктов в железнодорожные цистерны которые подразделяются на две основные группы. К первой группе относится принудительный способ слива-налива при помощи насосов. Ко второй относится самотечный слив-налив. Слив-налив при помощи насосов применяется когда по условиям рельефа местности расположения резервуаров и схемы коммуникации трубопроводов исключается применением самотечного слива-налива.
Слив и налив железнодорожных цистерн при помощи насосов может производиться через верхнюю горловину цистерн (верхний слив — налив) или через нижний сливной прибор расположенный снизу цистерны (нижний слив — налив). К самотечному сливу относятся: самотечно-герметичный слив самотечно-сифонный слив открытый и закрытый самотечный слив. [2]
1 Принудительный слив
Основными видами принудительного слива нефтепродуктов из транспортных емкостей на железнодорожных станциях являются эжекторный и верхний (сифонный) сливы.
Погружные эжекторы используются для слива нефтепродуктов с высокой упругостью паров из железнодорожных цистерн через колпак и для зачистки железнодорожных цистерн от остатков светлых нефтепродуктов.
При выкачке в жаркое время года из железнодорожных цистерн и барж сырых нефтей и нефтепродуктов с большой упругостью паров наблюдается резкое снижение подачи поршневых насосов и полное прекращение выкачки центробежными насосами. Эти осложнения возникают из-за интенсивного обра-
зования паровых пробок во всасывающих трубопроводах в результате так называемого холодного вскипания жидкости. Чем выше упругость паров выкачиваемой жидкости и чем больше сопротивление во всасывающем трубопроводе тем медленнее идет выкачка.
Для уменьшения вакуума во всасывающем трубопроводе была разработана эжекторная выкачка нефтей и нефтепродуктов с большой упругостью паров. В качестве рабочей жидкости используется выкачиваемая жидкость. За счет работы погружного эжектора вакуум во всасывающем трубопроводе уменьшается до нуля а в некоторых случаях — до избыточного давления насосы работают с некоторым подпором развиваемым эжектором.
При эжекторном сливе могут быть использованы три схемы совместной обвязки эжектора и насосов представленных на рисунке 2. В первой схеме требуется только основной насос однако при этом давлении развиваемом насосом должно преодолеть все гидравлические сопротивления коммуникаций с учетом создания необходимого рабочего давления жидкости в эжекторе. Во второй схеме эжектор сам перекачивает нефтепродукт из цистерны в резервуар а насос используется только для подачи рабочей жидкости на эжекцию. Третья схема применяется когда развиваемый насосом напор недостаточен для преодоления всех сопротивлений коммуникаций и создания в эжекторе необходимого рабочего давления. При этом применяется второй насос.
При сливе в межрельсовый желоб применяются установки нижнего слива герметически связанные со сливным прибором цистерны и приемным коллектором или желобом. Для маловязких нефтепродуктов применяются установки АСН-7Б а для вязких – СПГ-200 отличающаяся наличием пароподогревающего устройства.
Верхний слив применяется лишь при неисправности нижних сливных приборов цистерн. Он обладает рядом недостатков:
– увеличиваются потери от испарения светлых нефтепродуктов через открытые люки и пожарная опасность;
– полнота слива цистерн практически не достигается и потери нефтепродуктов по этой причине весьма значительны;
– частые срывы работы насосов что требует дополнительных вакуум - насосов для заполнения всасывающих коммуникаций или эжекторов для создания подпора жидкости во всасывающих коммуникациях. [4]
Самотечный слив применяется при благоприятном рельефе местности когда разность геодезических отметок днища резервуара (цистерны) из которого происходит слив и верхней кромки резервуара – приёмника обеспечивает достаточную производительность операции. При сливе железнодорожных цистерн резервуаром – приёмником может служить один из основных резервуаров расположенных в резервуарном парке нефтебазы. Вязкие нефтепродукты часто сливают комбинированным способом – нефтепродукт из цистерн самотёком поступает в промежуточные так называемые «нулевые» резервуары расположенные вблизи фронта слива и заглублённые в грунт а из «нулевых» резервуаров жидкость насосами перекачивается в основные резервуары нефтебазы.
Самотёчный слив может происходить по коммуникациям работающим полным сечением (напорные трубопроводы напорные коллекторы) или по коммуникациям работающим неполным сечением (безнапорные трубопроводы межрельсовые и прирельсовые желоба сливные лотки и т.д.). [3]
3 Верхний сифонный слив
Целью данной курсовой работы является расчет верхнего сифонного слива
через комбинированную двустороннюю железнодорожную эстакаду.
Для расчета сифонного слива необходимо определить:
- диаметры трубопроводных коммуникаций;
- их гидравлический расчет;
- подобрать насос для производства слива;
- проверить коммуникации на устойчивость всасывания.
Алгоритм расчета сифонного слива таков. Исходя из объема нефтепродукта в цистерне и требуемой продолжительности слива определяется необходимый расход в одном стояке. Затем находятся расчетные диаметры сливного стояка коллектора всасывающего и нагнетательного трубопроводов. После этого выбираются их стандартные значения. Затем производят гидравлический расчет трубопроводных коммуникаций в который входят:
- определение потери напора в стояке;
- определение расхода нефтепродукта в коллекторе;
- определение потери напора в коллекторе;
- определение расхода во всасывающем и нагнетательном трубопроводах сливной коммуникации;
- подсчёт суммарных потерь напора в трубопроводах фронта слива с учётом уровня нефтепродукта в резервуаре;
- выбор насоса по требуемому напору и подаче;
- проверка коммуникаций на устойчивость всасывания. [1]
Методика расчета данного раздела принята из литературы [1].
1 Определение диаметров и гидравлический расчёт трубопроводных
1.1 Определение диаметра труб коллектора
Условие движения жидкости в зоне смешанного трения
Число Рейнольдса при течении бензина в стояке
средняя скорость бензина в стояке мс
кинематическая вязкость [1]
Первое переходное число Рейнольдса
относительная шероховатость труб стояка
эквивалентная шероховатость труб мм Кэ=02 мм [1]
Второе переходное число Рейнольдса
Условие выполняется следовательно течение бензина в стояке происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления движению жидкости в стояке
Коэффициент гидравлического сопротивления в шланге
внутренний диаметр стояка и шланга м
Необходимый расход через стояк
объём сливаемого нефтепродукта ; [1]
требуемое время слива судна ч =2 ч
Потери напора в шланге для трубы круглого сечения м
Потери напора в трубах стояка м
приведённая длина труб стояка
суммарный коэффициент местных сопротивлений в стояке м
коэффициент местных сопротивлений на плавных поворотах под углом ; [1]
коэффициент сопротивления задвижки =; [1]
коэффициент сопротивления поворотного устройства с сальниковой набивкой ; [1]
коэффициент сопротивления тройника = [1]
Необходимый расход бензина через одну половину коллектора
количество стояков подключённых к коллектору справа от точки присоединения всасывающего трубопровода
Расчётный диаметр коллектора м
ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепродукта вязкостью на линии всасывания [1]
Внутренний диаметр труб коллектора м
стандартный наружный диаметр труб коллектора м;
толщина стенки мм [1]
Число Рейнольдса при течении бензина в коллекторе
Условие выполняется следовательно течение бензина в трубопроводе стояка происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне смешанного трения
Потери напора в коллекторе (с учетом переменности расхода по длине) при турбулентном режиме м
коэффициент учитывающий изменение расхода по длине коллектора при турбулентном режиме ; [1]
Приведённая длина трубы коллектора м
расстояние между сливными стояками м ;
количество стояков слева от всасывающей трубы
местные сопротивления в коллекторе
сопротивление в тройнике
1.2 Определение диаметра труб всасывающего и напорного
Расход бензина во всасывающем трубопроводе
Расчётный диаметр всасывающего трубопровода м
Внутренний диаметр труб всасывающего трубопровода м
стандартный наружный диаметр бесшовных труб мм ; [1]
толщина стенки мм [1]
Число Рейнольдса при течении бензина во всасывающем трубопроводе
скорость течения бензина во всасывающем трубопроводе мс
относительная шероховатость труб всасывающего трубопровода
Условие выполняется следовательно течение бензина во всасывающем трубопроводе происходит в зоне смешанного трения турбулентного режима.
Потери напора во всасывающем трубопроводе (с учетом переменности расхода по длине) при турбулентном режиме м
приведённая длина всасывающего трубопровода м
местные сопротивления всасывающего трубопровода
сопротивление задвижки ;
сопротивление фильтра ;
сопротивление на тройнике
Расход бензина в напорном трубопроводе
Расчётный диаметр напорного трубопровода м
ориентировочная средняя скорость перекачки нефтепродукта вязкостью в напорном трубопроводе [1]
Внутренний диаметр напорного трубопровода м
стандартный наружный диаметр труб мм ; [1]
толщина стенки мм м [1]
Число Рейнольдса при течении бензина в напорном трубопроводе
скорость течения бензина в напорном трубопроводе мс;
относительная шероховатость труб напорного трубопровода
Условие не выполняется следовательно течение бензина в напорном трубопроводе происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Потери напора в напорном трубопроводе м
приведённая длина напорного трубопровода м
местные сопротивления напорного трубопровода
сопротивление задвижек ;[1]
сопротивление тройника ;[1]
сопротивление в плавном повороте на 900 ;[1]
сопротивление при входе в резервуар ;[1]
Разность геодезических отметок днища резервуара и нижней образующей цистерны м
Необходимый напор насоса при полном взливе в резервуаре Н м
уровень взлива в резервуаре м
По найденной величине напора Н и требуемому расходу слива выбираем наиболее подходящий тип насоса 8НДвН с номинальным напором 28 м и номинальной подачей 500 м3ч. [1]
Коэффициенты напорной характеристики данного насоса: [1]
3 Проверка коммуникаций на устойчивость всасывания
3.1 Определение напора и потерей напора на участках трубопровода до насоса
Схема к расчету напора и потерей напора на участках трубопровода приведена на рисунке 3.
Напор соответствующий разности минимального атмосферного давления и давления упругости паров в метрах столба бензина м
минимальное атмосферное давление МПа ;
напор соответствующий давлению насыщенных паров нефтепродукта Па
давление насыщенных паров по Рейду (ГОСТ 1756 – 52);
температура при которой определяется К
плотность бензина при температуре перекачки кгм3
температурная поправка [1]
Уточненный фактический расход сливаемого бензина в коммуникациях с учетом выбранного типа насоса
расчетный коэффициент
расчётный коэффициент
расчетный коэффициент
Расход бензина в шланге и стояке м3с
Расход бензина в коллекторе
Условие течения жидкости в зоне смешанного трения
Число Рейнольдса в трубах стояка
фактическая скорость бензина в шланге и в трубах стояка
Условие не выполняется следовательно течение бензина в трубопроводе стояка происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне квадратичного трения
Потери напора в шланге по формуле м
Потери напора в стояке от точки присоединения шланга до первого поворота м
длина участка от точки присоединения шланга до первого поворота м
Общие потери напора между точками нижнего конца шланга до первого поворота с учетом изменения высоты положения бензина м
Потери напора на участке между двумя плавными поворотами на стояке м
приведенная длина участка между двумя плавными поворотами на стояке м
длина участка между двумя плавными поворотами на стояке м
местные сопротивления на данном участке трубы стояка
сопротивления в плавном повороте на
Потери напора на участке от конца второго поворота до низа стояка м
приведенная длина участка (до низа стояка) с учетом имеющихся местных сопротивлений (поворотное устройство 1 задвижка тройник) м
длина данного участка м ;
сопротивление поворотного устройства с сальниковой набивкой ;
сопротивление в задвижке ;
сопротивление тройника
Число Рейнольдса при течении бензина в коллектора
фактическая скорость бензина на выходе из коллектора
Коэффициент гидравлического сопротивления для движения жидкости в зоне смешанного трения
Потери напора в коллекторе (полагаем что он горизонтальный) до точки врезки всасывающего трубопровода м
приведенная длина коллектора м
расстояние между стояками м ;
количество стояков справа от всасывающей трубы
сопротивление в тройнике
Соответствующее число Рейнольдса
фактическая скорость бензина во всасывающем трубопроводе
Условие не выполняется следовательно течение бензина во всасывающем трубопроводе происходит в зоне квадратичного трения турбулентного режима.
Потери напора на участке всасывающего трубопровода м
приведённая длина всасывающего трубопровода на данном участке м
длина всасывающего трубопровода м;
местные сопротивления во всасывающем трубопроводе
сопротивление тройника ;
3.2 Построение графика остаточных напоров при сифонном сливе
График остаточных напоров приведен на рисунке 3.
– откладываем найденную величину от нижней образующей цистерны в соответствии с выбранным масштабом;
– откладывая величину от точки 1' вниз получаем точку 2';
– откладывая величину на вертикали 5 - 3 от координаты точки 2' вниз получаем точку 3';
– откладывая на вертикали 5 - 3 от координаты точки 3' вверх получаем точку 4';
– откладывая на вертикали 5 - 3 от координаты точки 4' получаем точку 5'.
– откладывая величину вниз по вертикали проходящей через ось насоса получаем точку 6'.
Соединив точки получаем линию остаточных напоров.
В данной курсовой работе был проведен анализ устройств для принудительного слива нефтепродукта из вагонов-цистерн и выбран для расчета верхний сифонный слив.
В результате были определены диаметры трубопроводных коммуникаций проведен гидравлический расчет трубопроводных коммуникаций выбран насос 8НДвН с номинальным напором 28 м и номинальной подачей 500 м3ч.
Проверены коммуникации на устойчивость всасывания.
Поскольку линия остаточных напоров нигде не пересекла коммуникации то следовательно устойчивость всасывания насоса обеспечена.
Таблица 1-Результаты расчета верхнего сифонного слива
Внутренний диаметр м
Необходимый расход м3с
Потери напора при расчете на устойчивость всасывания
обозначение на графике
Библиографический список
П.И.Тугунов В.Ф.Новосёлов и др. Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис 2002. – 658 с.
В.А.Бунчук Транспорт и хранение нефти нефтепродуктов и газа. – М.: Недра 1977. – 366 с.
В.Е.Губин. Слив и налив нефтей и нефтепродуктов. - М.: Недра 1972. - 192 с.
Л.А.Мацкин И.Л.Черняк М.С.Илембитов. Эксплуатация нефтебаз. – М.: Недра 1975. – 392 с.

2. Теория.doc

2 Теоретическая часть
В практике эксплуатации нефтебаз применяют различные системы слива и налива нефти и нефтепродуктов в железнодорожные цистерны которые подразделяются на две основные группы. К первой группе относится принудительный способ слива-налива при помощи насосов. Ко второй относится самотечный слив-налив. Слив-налив при помощи насосов применяется когда по условиям рельефа местности расположения резервуаров и схемы коммуникации трубопроводов исключается применением самотечного слива-налива.
Слив и налив железнодорожных цистерн при помощи насосов может производиться через верхнюю горловину цистерн (верхний слив — налив) или через нижний сливной прибор расположенный снизу цистерны (нижний слив — налив). К самотечному сливу относятся: самотечно-герметичный слив самотечно-сифонный слив открытый и закрытый самотечный слив. [2]
1 Слив нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.
В практике эксплуатации нефтебаз применяют различные системы слива нефти и нефтепродуктов из железнодорожных цистерны которые подразделяются на две основные группы. К первой группе относится принудительный способ слива при помощи насосов. Ко второй относится самотечный слив. Слив при помощи насосов применяется когда по условиям рельефа местности расположения резервуаров и схемы коммуникации трубопроводов исключается применением самотечного слива. Слив нефтепродуктов из железнодорожных цистерн может производиться по следующим схемам:
–верхний или нижний слив при помощи насосов. При этом способе вдоль железнодорожных путей сооружают всасывающий коллектор к которому
при верхнем сливе присоединяют сливной стояк с гибким шлангом. Этот шланг опускают в люк цистерны. Для нижнего слива к сливным приборам вагонов-цистерн присоединяют трубопроводы отходящие от коллектора. Если сливают более одной цистерны то сливные стояки устанавливают на расстоянии 6 – 12 м. друг от друга. От середины всасывающего коллектора отходит отводная труба к насосу. Часто для создания разрежения в сливном стояке к верхней его части подсоединяют линию для отсоса воздуха связанную с вакуум-насосом через всасывающий коллектор. При сливе одиночных вагонов-цистерн вакуум-насос устанавливают прямо на стояке;
–верхний слив при помощи погруженных насосов смонтированных на конце опускного трубопровода или гибкого шланга. Вместо погруженного насоса можно применять эжектор.
–самотечный слив сифоном. Если позволяет рельеф местности — резервуар расположен ниже железнодорожных путей (нулевой резервуар) то иногда применяют самотечный слив цистерн. Сливной стояк в этом случае работает как сифон;
–открытый самотечный слив применяют для темных нефтепродуктов. При этом способе нефтепродукт через сливные приборы вагонов-цистерн по переносным лоткам попадает в желоб расположенный вдоль железнодорожного пути. По желобу нефтепродукт стекает к отводной трубе а по ней в «нулевой» резервуар вместимость которого принимают равной вместимости маршрута. При сливе высоковязких или высокозастывающих нефтепродуктов желоб и отводную трубу оборудуют паровыми подогревателями;
–слив под давлением применяют для сокращения времени слива. При этом способе в котле вагона-цистерны над поверхностью нефтепродукта создают повышенное давление подачей воздуха от компрессора. Люк колпака цистерны закрывают специальной герметичной крышкой со штуцером для подачи сжатого воздуха. Значение избыточного давления для котлов цистерн не должно превышать 005 МПа;
–закрытый самотечный нижний слив применяют для светлых нефтепродуктов и нефтей с целью сокращения потерь от испарения.
Верхний слив применяется лишь при неисправности нижних сливных приборов цистерн. К недостаткам верхнего слива можно отнести: увеличение потерь от испарения светлых нефтепродуктов через открытые люки и пожарную опасность невозможность полного опорожнения цистерн. Слив нефтепродуктов из одиночных цистерн и налив их осуществляют через стояки на которые имеются типовые проекты. Механизированный сливной стояк состоит из верхней поворотной трубы и нижней неподвижной прикрепленных к опорной стойке заделанной в бетонный фундамент. Стояк соединен трубопроводами со сливным резервуаром или насосной станцией.
К верхней поворотной части стояка присоединяют гибкий шланг или раздвижную телескопическую трубу для налива или слива нефтепродукта. Поворот стояка осуществляется благодаря поворотному сальнику. К основной трубе присоединяется зачистной трубопровод. Грузовая (основная) и зачистная трубы имеют задвижки. Диаметр грузовой линии стояка составляет 80—100 мм.
Большое значение придают полноте слива. Слив нефтепродукта через нижний сливной прибор производят полностью. При сливе через горловину цистерны допускают остаток не превышающий 1 см высоты. [2]
Налив или слив нефтепродуктов из партий вагонов-цистерн производят через сливо-наливные эстакады которые сооружают из несгораемых материалов.
Сливно-наливные эстакады располагаются только на прямых участках железнодорожных путей и могут оборудоваться сливно-наливными устройствами как с одной так и с двух сторон в зависимости от грузооборота нефтебазы и наличия свободной территории.
Оборудование эстакад зависит от сортности нефтепродуктов для которых они предназначаются. Эстакады служащие для слива и налива светлых нефтепродуктов паропроводами и устройствами для подогрева нефтепродуктов не оборудуются. Слив и налив светлых нефтепродуктов ведутся через закрытые коллекторы и стояки. Эстакады предназначенные для слива темных высоковязких нефтепродуктов как правило оборудуются паропроводами для подачи пара к разогревательным устройствам. На эстакадах помимо трубопроводных коммуникаций устанавливают подъемные устройства для подъема и спуска наливных устройств подогревателей переходных мостиков. Крытые эстакады применяют для масел реактивных топлив т. е. для нефтепродуктов в которых не допускают наличия воды. Во всех остальных случаях применяют открытые эстакады.
Эстакады сооружают одно- или двухсторонними в зависимости от грузооборота нефтебазы и наличия свободной территории.
Площадки эстакад оборудуют сточными лотками для сбора пролитых нефтепродуктов соединенными через гидрозатворы с нефтеловушками или сетью технической канализации.
Длина железнодорожных сливно-наливных эстакад не должна превышать максимальную длину одного маршрутного состава железнодорожных цистерн.
Получатели (нефтебазы) заблаговременно подготовляются к сливу прибывающих в их адрес маршрутов или отдельных цистерн. Подача под слив и налив и вывод железнодорожных цистерн должны производится плавно без толчков и рывков. Перед сливом или наливом нефтепродуктов должна быть проверена правильность открытия всех переключающих задвижек и вентилей а так же исправность всех сливно-наливных устройств плотность соединений шлангов или телескопических труб а обнаруженная течь немедленно устраняется. После слива цистерну полностью освобождают от остатков грязи песка и т. п. поверхность котла вытирают снаружи так чтобы все надписи на цистерне были ясно видны.
После слива необходимо установить на свои места детали сливных приборов и другое оборудование цистерны плотно закрыть крышки колпака и завернуть откидные болты.[3]
При выкачке в жаркое время года из железнодорожных цистерн и барж сырых нефтей и нефтепродуктов с большой упругостью паров наблюдается резкое снижение подачи поршневых насосов и полное прекращение выкачки центробежными насосами. Эти осложнения возникают из-за интенсивного образования паровых пробок во всасывающих трубопроводах в результате так называемого холодного вскипания жидкости. Чем выше упругость паров выкачиваемой жидкости и чем больше сопротивление во всасывающем трубопроводе тем медленнее идет выкачка.
Для уменьшения вакуума во всасывающем трубопроводе была разработана эжекторная выкачка нефтей и нефтепродуктов с большой упругостью паров. В качестве рабочей жидкости используется выкачиваемая жидкость. Нефтепродукт под давлением подводится по трубопроводу к соплу через которое в виде мощной струи большой скоростью поступает в смесительную камеру и далее через диффузор в рабочий трубопровод. Струя нефтепродукта увлекая за собой из смесительной камеры нефтепродукт паровоздушную смесь создает в ней разрежение благодаря которому во всасывающую трубу и далее в смесительную камеру поступает нефтепродукт из цистерны. Из смесительной камеры нефтепродукт увлекается струей через горловину и диффузор в рабочий трубопровод.
За счет работы погружного эжектора вакуум во всасывающем трубопроводе уменьшается до нуля а в некоторых случаях — до избыточного давления насосы работают с некоторым подпором развиваемым эжектором. Погружные эжекторы используются для слива нефтепродуктов с высокой упругостью паров из железнодорожных цистерн через колпак и для зачистки железнодорожных цистерн от остатков светлых нефтепродуктов.
3 Принудительный слив
Основными видами принудительного слива нефтепродуктов из транспортных емкостей на железнодорожных станциях являются эжекторный и верхний (сифонный) сливы.
Погружные эжекторы используются для слива нефтепродуктов с высокой упругостью паров из железнодорожных цистерн через колпак и для зачистки железнодорожных цистерн от остатков светлых нефтепродуктов.
Для уменьшения вакуума во всасывающем трубопроводе была разработана эжекторная выкачка нефтей и нефтепродуктов с большой упругостью паров. В качестве рабочей жидкости используется выкачиваемая жидкость. За счет работы погружного эжектора вакуум во всасывающем трубопроводе уменьшается до нуля а в некоторых случаях — до избыточного давления насосы работают с некоторым подпором развиваемым эжектором.
При эжекторном сливе могут быть использованы три схемы совместной обвязки эжектора и насосов представленных на рисунке 2. В первой схеме требуется только основной насос однако при этом давлении развиваемом насосом должно преодолеть все гидравлические сопротивления коммуникаций с учетом создания необходимого рабочего давления жидкости в эжекторе. Во второй схеме эжектор сам перекачивает нефтепродукт из цистерны в резервуар а насос используется только для подачи рабочей жидкости на эжекцию. Третья схема применяется когда развиваемый насосом напор недостаточен для преодоления всех сопротивлений коммуникаций и создания в эжекторе необходимого рабочего давления. При этом применяется второй насос.
При сливе в межрельсовый желоб применяются установки нижнего слива герметически связанные со сливным прибором цистерны и приемным коллектором или желобом. Для маловязких нефтепродуктов применяются установки АСН-7Б а для вязких – СПГ-200 отличающаяся наличием пароподогревающего устройства.
Верхний слив применяется лишь при неисправности нижних сливных приборов цистерн. Он обладает рядом недостатков:
– увеличиваются потери от испарения светлых нефтепродуктов через открытые люки и пожарная опасность;
– полнота слива цистерн практически не достигается и потери нефтепродуктов по этой причине весьма значительны;
– частые срывы работы насосов что требует дополнительных вакуум - насосов для заполнения всасывающих коммуникаций или эжекторов для создания подпора жидкости во всасывающих коммуникациях. [4]
Самотечный слив применяется при благоприятном рельефе местности когда разность геодезических отметок днища резервуара (цистерны) из которого происходит слив и верхней кромки резервуара – приёмника обеспечивает достаточную производительность операции. При сливе железнодорожных цистерн резервуаром – приёмником может служить один из основных резервуаров расположенных в резервуарном парке нефтебазы. Вязкие нефтепродукты часто сливают комбинированным способом – нефтепродукт из цистерн самотёком поступает в промежуточные так называемые «нулевые» резервуары расположенные вблизи фронта слива и заглублённые в грунт а из «нулевых» резервуаров жидкость насосами перекачивается в основные резервуары нефтебазы.
Самотёчный слив может происходить по коммуникациям работающим полным сечением (напорные трубопроводы напорные коллекторы) или по коммуникациям работающим неполным сечением (безнапорные трубопроводы межрельсовые и прирельсовые желоба сливные лотки и т.д.). [3]
5 Верхний сифонный слив
Целью данной курсовой работы является расчет верхнего сифонного слива
через комбинированную двустороннюю железнодорожную эстакаду.
Для расчета сифонного слива необходимо определить:
- диаметры трубопроводных коммуникаций;
- их гидравлический расчет;
- подобрать насос для производства слива;
- проверить коммуникации на устойчивость всасывания.
Алгоритм расчета сифонного слива таков. Исходя из объема нефтепродукта в цистерне и требуемой продолжительности слива определяется необходимый расход в одном стояке. Затем находятся расчетные диаметры сливного стояка коллектора всасывающего и нагнетательного трубопроводов. После этого выбираются их стандартные значения. Затем производят гидравлический расчет трубопроводных коммуникаций в который входят:
- определение потери напора в стояке;
- определение расхода нефтепродукта в коллекторе;
- определение потери напора в коллекторе;
- определение расхода во всасывающем и нагнетательном трубопроводах сливной коммуникации;
- подсчёт суммарных потерь напора в трубопроводах фронта слива с учётом уровня нефтепродукта в резервуаре;
- выбор насоса по требуемому напору и подаче;
- проверка коммуникаций на устойчивость всасывания. [1]
Значительное количество нефти и нефтепродуктов доставляется железнодорожным водным и автомобильными видами транспорта. При использовании любого из них невозможно обойтись без сливо-наливных операций. В зависимости от свойств нефтепродуктов применяют открытые и закрытые системы слива (налива). Нефтепродукты с температурой вспышки паров выше 393 К как правило через закрытые системы.
Принудительный слив применяется при выгрузке нефтепродуктов из нефтеналивных судов для ускорения слива железнодорожных цистерн при неисправном нижнем сливном приборе цистерн а также во всех случаях когда условия местности не позволяют организовать самотёк жидкости.
При неисправных сливных приборах железнодорожных цистерн или отсутствии сливных устройств для герметизированного слива нефтепродуктов применяют верхний (сифонный) слив. [1]

2.dwg

КП 130501.060290.10 СХ
Сифонный слив нефтепродукта
потери напора на участке 1-2
Проверка на устойчивость всасывания
потери напора на участке 2-3
потери напора на участке 3-4
потери напора на участке 4-5
потери напора на участке 5-6

1. исходные данные.doc

Рассчитать сифонный слив для бензина Аи – 93(летний) находящегося в вагонах-цистернах 15-1428 для железнодорожной эстакады КС-5. Слив нефтепродукта происходит в резервуар РВС 5000. Учитывая что подключение всасывающего трубопровода к коллектору по центру на стояке находятся поворотное устройство тройник 1 задвижка; на всасе – фильтр 4 задвижки тройник; на нагнетании – 2 тройника 4 задвижки.
- температура слива оС = 10 оС = 283 К;
- внутренний диаметр стояка и шланга м ;
- длина шланга L м ;
- длина трубы стояка м ;
- длина всасывающей линии м ;
- длина напорной трубы м ;
- уровень взлива в резервуаре м ;
- минимальное атмосферное давление МПа ;
- количество вагонов – цистерн 26 шт.;
Схема сифонного слива приведена на рисунке 1.

1.dwg

КП 130501.060290.10 СХ
Сифонный слив нефтепродукта
железнодорожная цистерна
поворотное устройство
геодезическая отметка конца шланга
геодезическая отметка нижней образующей цистерны
геодезическая отметка насоса
геодезическая отметка днища резервуара
Схема сифонного слива