МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМШШЕННОСТИ

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА

ТЕПЛОВОГО И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ СТАЦИОНАРНОЙ ПЕРЕКАЧКЕ НЬЮТОНОВСКИХ НЕФТЕЙ С УЧЕТОМ ТЕПЛА ТРЕНИЯ

РД 39-30-577-81

1981

Министерство нефтяной промышленности

ТЮМЕНСКИЙ ФИЛИАЛ ИНСТИТУТА "ГИПРОТРУБОПРСеОД", УФИМСКИЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ

УТВЕРВДЕИА

Первый вместителен министра нефтяноА промышленности

В.И.Кремневым 28 мая 1981 г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИКА ТЕШ080Г0 И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ СТАЦИОНАРНОЙ ПЕРЕКАЧКЕ НЫ0ГОНОВСШ ИВМТЙ С УЧЕТОМ ТЕПЛА ТРЕНИЯ

Ш 39-30-577-81

1981

РД 39-30-577-81 отр.12

3,6* В случала, где происходи? стана рожмоз точения_R тепловой расчет необходимо проявводить по участкам дда каждого рсккма я от** дельности, принимая с запасом ear разбиения по переходном участке (/?e_v* ReUOOoO ), рапным иагу разбиения на участке с лдмзкараиь режимом течения.

.3,7. Задачу определения температуры о начале перегона ара заданных конечной температуре в длине перегона следует решить и следующей последовательности:

а) по уравнению (12) определить шаг разбиения;

о) вычислить среднюю тешшратуру нс конечное участке;

в> яайты^велячаны РочП₉ соответствуете тецпоратуро t_n\

г)    по формулам вида (13) п (14) рассчитать бевроэхараув я размерную длину последнего участка*

д)    повторить вычисления по 'пунктам б) г г), пртннная для последующего участка конечную температуру, равной начальной температуре на последующей участке ;

е)    вычясленмя повторять до тех пор, none E-Xj будэт Ий кеньсо, че^-паяная-длдна перегона иенду топдовнмн отояцнжга £ i

/Ь/

ж)    вычислить длину последнего участка Хл"С~ХХ; й опрэдо-

/    Р/    л_в

лить ведячнну t_H , соответствующую вадакной дяаго перегона с /

Подученная величина будет исковой температурой в начале перегона.

3.8* Задачу определения длины перегона прл вэдедпма начальной и конечной температурах необходимо рзезть б следующей последователь-мости:

а) по уровне ней (12) определить шттельм аоаясшый шг разбиения A t)

РД 39-30-57>-ai стр,13

6) определить де*ствательное число участков, акруглии к бальидп| отороду число участков, полученных во формуле;

07)

в) расечитать дв*ствнтельны! наг по температуре, разделив t_H-t_K на действительное число участков.

Далее расчет следует производит* в соответствии с указаниями, Врвведеаиыми в пунктах 3.4. или 3.7.

3.9.    Задачу о распределении температуры нефти по ддвне трубо

провода и зависимости от состава сведении, заданных прв постановке водок, следует решать а соответствии с указаниями, приведенными в вуиитах 3.4,,    3.7. иди 3.8,

3.10.    При яадичи ва перегоне между тепловыми станциями одно! или нескольких васосвых ставая! необходимо учитывать ношение температуры нефти в насосных агрегатах ;

(Ш)

а) иозффишейт кривизны покрывных дисков роторов магистральных насосов определяется ампаряческо! формуло!:

Н ~ 4,01 £ + О, ООО Л&Z n_s    (19)

б) воаффицвеит трзвия См покрыввы: диска ротора о перекачиваемое ладность» оираделнзтоя во номограмме (pas.I);

и) угловая скорость врачеыя ротора иаоооа раосчвтываатся во

<»'--ъсГ

(20)

РД 39-30-577-61 отр.15

г) пре последовательном соедоцршя нескольких насосов ва нас яо8 отаяцяя повышение температуры потока в якх определяется как ода* водограва в каждом насосе.

3.II. П|Я кадхчкж на варе гоне дросседкрущзос органов аеобх

я* учитывать повышенае температуры нефти в якх. Подогрев гадкоотв дроесвлкруиказ органах определяется по ураавеняв:

i

7

* . Л Q'd

(21)

1Ж® t~ f + O_th     коэффшивят    восстаясшленжя*

J jyn Pf    *

<3~ ^v~y-~ 'JOO *    -    параметр,    вавясящв от плотностк нефтя.

Повышенкв температуры кхдхосп при прохождения дроссельного устройства оврвдедяется во номограше (ркс.2).

3.12. В мвжсяыостя от условна перекачка температура жядкостя ВО диве трубопровода мохат уменьшаться, возрастать к оставаться

BOCTOKBBOi,

Вря t_M>t₉ температура аефтя будет падать, есля

П»< I    (22)

возрастать, водя

П«> I    \23)

8 оставаться постоянной, есдх

Пм* I    (24)

Волвдотваа сбросов, подкачек, яямеяеякя дяаметра трубоировсда (вотаякк, дуиига), теплофязяческвх овоаств грунта я других подобии факторов вадгава В на некоторых участках трубопровода иохат су-щотмаво яемеитмя. По атому вря втопввяв те адового расчета ва шоа учаотяах оведуат одедвть ва реалявацже! усдов|в (22) ? (24).

РД 39-Э0-577-€1 ОТрЛ?

Вавиояш случаи, вра которых характер изменение температуры по длим отаяет иным.

4, ЩРАЫИЧВСКИЙ РАСЧЕТ НЕФТЕПРОВОДА ОРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ РШЫВ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ

АЛ. Гидравлически* растет нефтепровода выполняется ва осаоае «•адового расчета.

4.2.    Гвдравлвческв* расчет нефтепровода следует выполнять во участкам, рассчитывая потер* аа хаидсы ха участков как яля изотермического трубопровода с температуре! tj . При атом дххнк участка долина рассчитываться во формула» тжва (13) f (14).

4.3.    Потери ваяора ва участке следует рассчитывать во формуле

= Я .    7^"A У    (25)

7 Д}    .

Коэффициент Дарси £ в формуле (25) рассчитывается в соответствии е уиаааиаямх, приведенным* в Прилоиенхи 4; поправка на венио-«еркхчяооть в сечении A_t - во укаваияяы, иалоаеввым в Приложения 5.

4.4.    Подвыв потери напора ва перегоне нейду тепловым* станциями мобхсдурво вахоххть но формуле;

h-ik + Lh-i    <*>

I f    I *

4.5.    Веиавеоткое даалавае иа верегояа между пунктами подогрева тобхтвт рассчитывать по иавастиому давдешю, вохьауяеь уравна ивам баджяеа удмьюос еаерпй :

т ЗЭ-ЗО-бТМП Otp.18

^z«'ll * Ti/^Zls£j* fi^^th <«>

4.6.    ТруСопроводи бодьвой «ротяхаввостж крх гадравлхчесвом расчете следует делхть на две вот:оестабяджавроаалхую я отабхлв-за рола» кум.

Нестабаляамраваааой еоно! «влаетел началышй участок *рубовро~ вода, ка котором проасходкт охлахдекае яефгв э трубопроводе идх ее разогрев аа счет теала трекаа.

Сг&окдхзароваяно! soeol являвтел воелвдувдх* участок трубодро-вода, изнененио темвературм ва котором ае прееииет врякятого мага раабаеяая по температуре.

4.7.    Температура иотока а стаоалхааровамжой-аова отрематоа к ввачешио:

I _ Л    *

*<■⁼ to * н¥д

4.8.    Расчет вентерь напор* а веяеаестаого даалевал ж веотабвла-авроваяной зове необходимо яронааодвть во укаааявям, жвлоавпош » пунктах 4.3.« 4,5.

4.9.    Расчет потерь напор* в веаааастаого давланва в отабю» авроваляойаоие следует веста как два обычного "квотерияческого" трубовроаода, во которому верекачжвавтся нефть о темпаратуpot t_t • Пра атом следует обяаатедьво введет» воврааху А* ха аахаотеривч-ность потока вефгж во сечавхв трубовроаода.

Пример выполнение гадравлнчеекого расчета врмвадаа а Прадо» хеша 8.

RI 39-30-5отр.19

б. штанииш ъшагтшхшт расчеты дотараводав

5.1. Во* маю, врречвелеввм в вЛ.З.оледует ршп, ваходв усвредехевве тешеретуры во ши тру боярз вода.

5.2. Крмтервеы врамешоюста прлблаланюпс формуя теплогадравлв-часмвго расчета «аялтсл относ в те ль на* амба* гадрввлачеекого рво-, величава. которо! н« додана вревшать 10?.

5.3.    В обвей случае тевдовоВ расчет следует веста во формуле

iW.

5.4.    Тевлово! расчет о учетом тепла трены? следует веста во фвдов I.C .JeSdeaaoaa, вредотавлевво! черев параметр даосяяахош в обобщав*# тешеретуры:

Т* П_А ехр(’Т)+[т_н ~п₄ ехр(-Т)]*хр(~З_л) , ta»> m- ?=-%[<-*xp{J,)1 или

T^m {Тн *Тнк}

Обвеет* враменамост* ето! формулы следует ьахздвть во номограмме ipeo.3), востроеано* ирв $_г * ^ 0,1 .

Сражав» тамвбратуру воТова с учетом тевда траиаа следует овра-двлать во формуле :

V^[/- ехр(-Х']*П_Л

5.6. В тех ояучалх, жогда текло* треввя молве яреаебреч* ^"*0)₆ оведувт ваотв раечетм во формуя* В.Г.Итм:

МЕТОДИКА

ТЕПЛОВОГО И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТРУБОПРОВОДОВ ПРИ СТАЦИОНАРНОЙ ПЕРЕКАЧКЕ НЬЮТОНОВСКИХ НЕФТЕЙ С УЧЕТОМ ТЕПЛА ТРЕНИЯ

РД 39-30-577 - 01

Вводится впервые

Приказом Министерства нефтяной промьтленносги • от ^л - июля_1961    г.

Сроя введения о I сентября 1981г. Срок действия до I сентября 1966г.

I. ОШИК половдш

1.1.    Настоящая методика предназначена для теплогидравлкчеоккх расчетов стациокарных режимов работы эксплуатируемых я проектируемых трубопроводов в условиях существенного влияния тепла треняя я кристаллизации парафина, переменных по длине температуры окруяащей орет и коэффициента теплопередачи.

По приведенным в методике формулам следует расочктывать лв-нейнув в технологическую часть магистральных нефтепровод!».

1.2,    Под теплом трения понимается тепло, генерирующееся в трубопроводе, магистральных насосах в дросселирующих органах вря переходе механической анергии, натраченной на перекачку, в тепловую

РД 39-30-577-81 стр.З

зверя». Уменьаение полной механическое энергии жидкости, переход •• к те МО трения приводит к разогреву жидкости, который должен учитываться при расчетах трубопроводов.

1.3.    Методика позволяет решать следующие задачи:

-    заданы темпаратура жидкости в начало трубопровода в его длина, определить температуру жидкости в конце трубопровода и потери на трение(

-    заданы температура жидкости в конце трубопровода и его длина, определить температуру киляости в начале трубопровода и потери напора на трение;

-    заданы температуры жидкости в начале и конце трубопровода, определить его длину и потери напора на трение;

-    рассчитать распределение температуры жидкости по длине трубопровода и ее средние величину;

-    заданы техническая характеристика трубопровода, характеристика вврекачлалеыой жидкости, характеристика окпужавдеЯ среды, определить необходимость учета тепл» трения и кристаллизации парафина, по-Гоыскггыт по длине коэффициента теплопередачи и температуры окружаю-ввЯ среды;

-    заданы начальная температура нефти и длина трубопровода, определить допустимую конечную температуру и допустимы* максимальны* расход нефти.

Гидравлический расчет выполняется не основе теплового.

1.4.    Перечень использованных в Методике условных обозначен** приведен • Првдоаашп I.

РД 39-30-57V8I отр.4

2. ИСХОДШЕ ДАННЫЕ Д1Я РАСЧЕТА

Исходные данные должны вкидать:

I. Техническую характеристику трубопроводе в магистральных на

сосов:

в)    производительность перекачки - U;

б) внутренний и наружный диаметр трубопровода ~ Д } Дщр1

э) длину трубопровода - L

г)    глубину заложения трубопровода, считая по оси - А„,

д)    материал и толщину изоляции - yl _v Ц ^ ‘

е)    начальную или конечную температуру жадности - t*> U:

к) температуру грунта в ненарушенном состояли по траосе трубсь

-пговода - i

в) радиус и число оборотов рото'пя насосов - Й U 0}

и) диапазон регулирования давления дроссельным устровствок ^тЛр(*

%

2,    Характеристику перекачиваямой жидкости:

а)    гавислмостх плотности - fit) * теплопроводности ~ £ (t) ,

удельной теплоемкости - C*p(i) , кинематпеско! вя «кости    вв-

тенсавностк кристаллизации -    парафина    от    температуры    -    f    •

б)    значения коэффициента объемного расширения нефти -уб_е i

3.    Характеристику внешней среды:

а)    сведения о распределении грунтов по трасса трубопровода;

б)    данные о температуре, влажности, теплоемкости, объемном двое и коэффициенте теплопроводности грунтов па глубине валожевкя во меся

цам года;

в) данные по толщине снегового покрове в районе прохождения трассы трубопровода.

Определение характеристики жидкости необходимо провеоти в лаборатории непосредственно на нефти, преднаиначиввой для перекачжж.

га 39-ЭО-677-81 етр.б

Определение плотности про«вводятся в соответствии о дейотвую-1и* ГОСТом пря температуре 20°С. Пересчет на плотность пря других температурах прояаводятся по формулам:

е - -А_•

^f>‘ <+/•(*_ш

*t(i-20),

я» /. - коэффициент объемного расширения, величина которого выбирается в соответствия о табл.П-I (см.приложение 2);

« температурная поправка, определяемая по табл.П-2. Массовая теплоемкость рассчитывается по формуле Крего:

С_р--    Ш    *    о, ОООН { )    (2)

Vf,i

Твсиоаровсдность кефтя тг^же рассчитывается по формуле Крего:

I

(3)

Кинематическая вявкость определяется по формуле Рейнольдса:

S>,= i), "pt-uii-t.)] ,    «>

гда •й g хянематяческая вязкость пря темпера туг® t, , выбранной в дяапавоне яамененяя температуры нефти в процессе перекачки;

Ц - коэффициент крутизны ввокограымы.

>«• tjU,    ’    ^,s)

где « кинематическая вязкость при температура ,

РЦ 39-30-577»ei ОТр.6

Зависимость интенсивности кристаллизации парафина от темпер»-

тури определяется эмпирическое формуле*:

(6)

где Бо, Bi, 1<2 - постоянные коэффициенты, определяемые путем обрви

ботки экспериментальных данных (приложение 6}

Среднян интенсивность кристаллазадки парафкиа определяется по

формуле:

■10 7    ОЗдое    содержание    парафина    Сп    в    различных    нефтях    опреде-

лчется ляоораторньм путей.

Твнлофнаичесмш свойства грунтов необходимо определять непосредственно в полевых условиях на трассе трубопровода.

При отсутствии возможности определения тепдофииичеоххх свойств грунтов в полевых условиях необходимые параметры могут быть принята по действующим СНиПам (СНиП П-18-76, СНиП П-А.6-72 и др.) я *СЯ|ан вочиххам во климату СССР",

я

Тепдофизнческие сво!ства грунта менястоя вдоль трассы. Расчет величины коэффициента теплопроводности для участков о грунтами, бляакшх по свойствам, ведется по следувдей формуле [ lj;

РЯ 39-30-57^81 отр,7

Ведя трубопровод проходит по зонам с резко отлнчащимиоя грунтами, то оореднение Л следует проводить по области родствен-Iшх грунтов.

Прогрев грунта следует учитывать при разности температур стенай труба к грунта большей величины    (табл.1).

Таблица I

7 ~~| I Критическая разность температур ? ^    ^ ™_Ч____С    v.    <    <:ЬЪЛ    °[

суаеоь 15 i 19 26 т 35 66,2 0,0271 пасок 15 > 20 27 7 36 ч7,6 0,0263 суглинок 15 i 20 28 i 37 86,6 0,0345 глина 16 i 21 2® 7 38 93,3 0,0362'

ft*»-

Лр*Лы-^с*/>

(в)

Значение эффективного коэффициента теплопроводности грунта пра шили процесса его подсушка в тепловом поле трубопровода определи стол по формуле:

Коаффядиеат теплопроводности грунта в ненарушенном состонна*» ^/^определяется шшеряментадъпо ял* пугни расчета по формуле: ¹

Л*.^{г с}-* ^С*/>М * С А    (t)

Козффащиаяти Cj_f С_2> сз вмбирштш кв табл.2 в вависямоотк «у пша грунта.

тЭ9-30-5?>« «*Р.8

Таблица 2

щт «■>    %» «ш «и» чт    «и» «ш «ш «*» «■» щ» «* «»    «щв    в*    «а    «Ш ••    W    w    WB    «в    «В Щ* щь 4

Тип    грунта    I    С I f* • /0    I    <j ‘Ю *

mm *т ®# w «■» «    _w ^ ^ _{w м} ^ _w ^ ^    _м    ^_м    «» «р •>» «де «т ш» ч» Ч*    «■    «• «р рр р

Слабо подзолистая тяжелосуглинистая

почва пылеватая иа моренных суглинках -0,966    3,12    П,4

Дерново-подзолистая тяжелосуглинистая почва средиеокультуренная на моренное

глине    0,216    1,98    2,27

Дерново-подзолистая тяхелосутлжшютая

почва под лесом    0,0454    3,30    1,14

Дервово-глеевая подзолиотая супесчаная

почва на песках    0,159    0,284    2,27

Коэффициенты Л,Д/, и $_t (в формуле 0) выбираются по таблицам 3 к 4 :

Таблица 3

Значения коэффициентов 8, я 8g

Грунт ! _____A- Wt z а, " Qif» [ w, < Q, ;АЛ супесь 1,912 П,03 1,871 18,96 весе»: 1,690 8,49 1,766 17,15 суглвдо* 1,68* 7,64 1,678 15,63 ТЛЯШ 1,499 6,43 1,608 14,12

I*----it---.--- - fc - - - -    Jl

Твбжщв 4

КовМици- I Грунт еытн ! супесь т песок I суглинок ! глина Я» -0,000483 -0,000321 -0,000254 -0,000806 П, 0,0X62 0,0122 0,0105 0,0187 -0,00997 -0,00705 -0,00632 -0,0371

з.

ТШОВОЯ РАСЧЕТ НЕФТЕПРОВОДА ПИ! УСТАЛОЕ FESKMB ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ

win

зшя

3.1.    Вое аадечи, перечисленные в п.1.3., следует решать па осами распределения теадературы со длине трубопровода. Это распредвле-пе необходимо рассчитывать по формула:

3.2.    Расчеты по уравнвшдо (10) дедеоообравно производит* что-тт%т «етожамн* Для этого уравнение (10) следует представит* в вддг: