Значения коэффициентов λ, β и m для различных режимов течения жидкости

Режим течения	λ	m	β, с2/м
ламинарный	64/Re		4, 15
турбулентный	гидравлическигладкие трубы	0, 3164/Re0, 25	0, 25	0, 0246
смешанное трение	0, 11. (68/Re+ )0, 25	0, 123	0, 0802.10(0, 127lg -0, 627)
квадратичное трение	0, 11. 0, 25		0, 0826.λ

Суммарные потери напора в трубопроводе составляют

Н = 1, 02h_τ + Δ Z + N_э^. h_ост (20)

где 1, 02 – коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части нефтепровода; Δ Z = Z_к - Z_н – разность геодезических отметок, м; N_э – число эксплуатационных участков (назначается согласно протяженности эксплуатационного участка в пределах 400 – 600 км [1]); h_ост – остаточный напор в конце эксплуатационного участка, h_ост = 30 – 40 м.

Гидравлический уклон магистрали определяется как отношение потерь напора на трение h_τ к расчетной длине нефтепровода L_p по формуле

. (21)

На основании уравнения баланса напоров

N_э ^. h_п + n_o ^. Н_ст = 1, 02h_τ + Δ Z + N_э^. h_ост (22)

необходимое число перекачивающих станций составит:

. (23)

Как правило, значение n_о оказывается дробным, его следует округлить до ближайшего целого числа. Округление может быть произведено как в большую, так и в меньшую сторону.

При округлении числа НПС в меньшую сторону (рис. 2), то есть при n< n₀ напора станций недостаточно, следовательно, для обеспечения плановой производительности Q необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода прокладкой дополнительного лупинга. При этом характеристика трубопровода станет более пологой и рабочая точка А₁ сместится до положения А₂. Длину лупинга l_л можно рассчитать из соотношения:

, (24)

где (25)

При равенстве D_л = D_вн величина .

При округлении числа станций в большую сторону (n> n₀) целесообразно предусмотреть вариант циклической перекачки. При циклической перекачке эксплуатация нефтепровода осуществляется на двух режимах (рис. 3): часть планового времени τ ₂ перекачка ведется на повышенном режиме с производительностью Q₂> Q (например, если на каждой НПС включено m_м магистральных насосов). Остаток времени τ ₁ нефтепровод работает на пониженном режиме с производительностью Q₁< Q (например, если на каждой НПС включено (m_м – 1) магистральных насосов).

Параметры циклической перекачки определяются из решения системы уравнений

Q₁τ ₁+Q₂τ ₂=V_г ; (26)

τ ₁+τ ₂=24N_р ,

где V_г – плановый (годовой) объем перекачки нефти, V_г = 24 ^. N_p ^. Q; τ ₁, τ ₂ – продолжительность работы нефтепровода на первом и втором режимах.

Значения Q₁ и Q₂ определяются графически из совмещенной характеристики нефтепровода и НПС (рис.3) либо аналитически.

Решение системы (26) сводится к вычислению τ ₁ и τ ₂

; (27)

Рис. 2. Совмещенная характеристика нефтепровода

при округлении числа НПС в меньшую сторону:

1- характеристика трубопровода постоянного диаметра (1, 02 ^. i ^. L_p + Δ Z + N_э^. h_ост);

2 – характеристика трубопровода с лупингом (1, 02 ^. i ^. [L_p - l_л ^. (1 - ω)] + Δ Z + N_э^. h_ост);

3 – характеристика нефтеперекачивающих станций (N_э ^. h_п + n ^. m_м ^. h_м).

Рис. 3. Совмещенная характеристика нефтепровода при циклической перекачке:

1 – характеристика нефтеперекачивающих станций при (m_м – 1) (N_э ^. h_п + n ^. (m_м - 1) ^. h_м);

2 - характеристика нефтеперекачивающих станций при m_м (N_э ^. h_п + n ^. m_м ^. h_м);

3 – характеристика трубопровода постоянного диаметра 1, 02h_τ + Δ Z + N_э^. h_ост.