5.2.5 Гидравлический расчёт последовательного соединения простых трубопроводов: трубопровод со вставкой

Реальный МН всегда представляет собой последовательное соединение трубопроводов с разными внутренними диаметрами (из-за разницы в толщине стенки или наружном диаметре, последнее называется вставкой), а также участков на которых трубопроводы между собой соединены параллельно. Для последовательного соединения простых трубопроводов справедливы следующие соотношения

(5.19)

где Q_о, Q_в и Q_МН – соответственно расход в основной магистрали, во вставке и во всём МН;

h_о и h_в – соответственно потери напора на трение по длине основной магистрали и вставки.

Согласно системе уравнений гидравлическую характеристику последовательного соединения труб (рис. 5.5) можно построить, сложив ординаты (напоры) всех (Q–H) характеристик при одинаковых абсциссах (расходах). Из рисунка видно, что общая характеристика будет отстоять от начала координат на величину равную z_C–z_A +p_K/(g).

Рис. 5.5. Последовательное соединение трубопроводов

Для определения пропускной способности участка нефтепровода с вставками удобно выразить гидравлический уклон на вставке через гидравлический уклон основной магистрали или заменить соединение трубопроводов одним простым трубопроводом с эквивалентным диаметром D_Э, потери в котором при общем расходе Q_МН будут идентичны суммарным потерям во всех сегментах.

Определим соотношение между гидравлическими уклонами для участков со вставкой и без нее. Будем при этом полагать, что режим течения нефти на этих участках одинаков (m,  = const).

Используя выражение (5.10) получим зависимость расходов Q_о и Q_в от гидравлических уклонов, тогда исходя из первого равенства системы (5.19) имеем

,

следовательно

, (5.20)

где – поправка, учитывающая изменение гидравлического уклона на участке со вставкой

. (5.21)

С другой стороны, учитывая первое уравнение системы (5.18), второе уравнение этой же системы можно расписать следующим образом

,

тогда, вводя цифровые индексы для n последовательно соединённых секций трубопровода, получим общее уравнение

, (5.22)

Следует отметить, что применение вставки другого диаметра в магистральной части трубопроводов нежелательно, так как это затрудняет их очистку и диагностику.

Потери напора в трубопроводе с вставкой находятся сложением аналогичных величин по его отдельным участкам

. (5.23)

Или потери рассчитывают как для простого трубопровода с внутренним диаметром равным D_Э.