5.5.1 Особенности гидравлического расчёта нефтепровода при последовательной перекачке. Скачки напора в трубопроводе

Не смотря на то, что процесс перекачки с постепенным замещением одной жидкости другой является не стационарным (не установившимся), все происходящие изменения совершаются достаточно медленно и поэтому инерцией жидкости можно пренебречь. В таком случае, предполагая процесс замещения нефтей квазистационарным и принебрегая протяжённостью зоны смеси, запишем уравнение Бернулли для участков трубопровода (см. рис. 5.20), занятых соответственно нефтью №1 и нефтью №2 [1].

(5.99)

где ₁, ₂ – плотности нефтей;

i₁, i₂ – гидравлические уклоны участков трубопровода, занятых соответствующей нефтью с киниматическими коэффициентами вязкости ₁ и ₂;

z_гр –высотная отметка профиля трубопровода в месте контакта, удалённой от начала на длину l_гр.

Рис. 5.20. Схема к гидравлическому расчёту участка МН

при вытеснении нефти №2 нефтью №1 (при ₁<₂)

Умножая первое уравнение системы (5.98) на ₁, а второе на ₂ складываем полученные выражения, тогда получим обобщенное уравнение Бернулли

, (5.99)

из которого при известных значениях давления в начале p_Н и конце р_K трубопровода, а также положения контакта l_гр, z_гр можно определить мгновенный расход Q(τ) и скорость движения контакта w(τ).

Если, сложив оба уравнения системы (5.98), исключить высотную отметку z_гр, то получим обобщённое уравнения Бернулли

, (5.100)

из которого можно определить давление p_гр в месте контакта нефтей.

Из уравнения (5.100) и рис. 5.20 видно, что разность напоров между начальной и конечной точками не равна сумме гидравлических потерь на участках, занятых нефтью №1 и №2, т.е. в месте контакта нефтей с разными плотностями будет иметь место скачок напоров [2, 31]

. (5.101)

Скачок напора Н=0, если ₁=₂; Н<0 (напор увеличивается скачком) если ₁>₂, т.е. более плотная нефть вытесняет менее плотную; Н>0 (напор уменьшается скачком) если ₁<₂, т.е. менее плотная нефть вытесняет более плотную.