Proiectarea unui sistem de transport fluide de la sonda la rafinarie

PROIECTAREA UNUI SISTEM DE TRANSPORT FLUIDE DE LA SONDA LA RAFINARIE

Introducere:

II CONTINUT:

Capitolul 1. Calculul hidraulic al conductei de alimentare cu apa; alegerea pompelor;

Capitolul 2. Calculul hidraulic al conductelor de evacuare a gazelor;

Capitolul 3. Determinarea programului optim de evacuare a titeiului de la parcurile de separare ( pe considerente energetice);

Capitolul 4. Bilantul termic al depozitului central;

Capitolul 5. Proictarea conductei de transport de la depozitul central la rafinarie ;    

5.1. Calculul hidraulic;

5.2. Calculul termic;

5.3. Calculul mecanic;

Concluzii si propuneri.

Bibliografie.

INTRODUCERE

Colectarea, transportul si depozitarea petrolului brut, a produselor petroliere si a gazelor , constituie o activitate de mare importanta prin care se asigura alimentarea cu materie prima a rafinariilor sau a combinatelor petrochimice precum si distribuirea produselor finite ale acestora catre beneficiar.

Activitatea de colectare are drept scop economic acumularea productiei de titei brut a mai multor sonde. Din punct de vedere tehnic, acestea se realizeaza prin intermediul conductelor de legatura dintre sondele productive si parcul de separatoare si rezervoare.

Activitatea de depozitare raspunde cerintelor tehnico-economice de acumulare si pastrare a produselor petroliere in spatii special amenajate in vederea transportului sau distribuirii catre beneficiari. Din punct de vedere tehnic acestea se realizeaza prin intermediul rezervoarelor de acumulare de diferite capacitati.

Transportul produselor petroliere reprezinta activitatea economica cu ponderea cea mai mare in cadrul general amintit, avind drept scop economic deplasarea produselor petroliere si gazelor asigurind legatura dintre producatori si consumatori. Alegerea modalitatilor de efectuare a transportului se face pe baza unui studiu tehnico-economic care are in vedere in primul rind costul total al tansportului precum si volumul total de tansport.

Transportul prin conducte prezinta o serie de avantaje: continuitate si regularitate in transport, capacitate mare de transport, posibilitate mare de automatizare, fiabilitate in exploatare, cost redus la capacitati mari de transport in raport cu alte mijloace. Totusi, transportul prin conducte necesita un efort financiar mare din punct de vedere al investitiilor care trebuiesc justificate economic.

Obiectul disciplinei consta in studiul legilor care guverneaza procesele de transport si depozitare a hidrocarburilor fluide sau gazoase in drumul lor intre producator si consumator, in vederea cunoasterii metodologiei de proiectare si exploatare in conditii optime a instalatiilor de transport.

Datorita necesarului tot mai ridicat de combustibili in viata economica si industriala a intregii omeniri, transportul hidrocarburilor are pentru viata economica aceeasi importanta pe care o are sistemul circulator pentru organismul uman.

1.    TEMA PROIECTULUI

In cadrul unei brigazi de productie petroliera pe un cimp petrolier se extind x sonde care se racordeaza la un parc de separatoare nou. Productia acestui parc aste transportata la depozitul central (DC) impreuna cu productia a inca patru parcuri conform schemei:

Q_2,z₂

Q_4,z₄

x₂ x_n

x₁

L₂

L₄ z_DC

SA

DC

L_a L_1A L_AB B L_CD D L_DE E

AL_BC C

z_a,q_a

Q_1,z₁ L₃ L₅

L_t

L_g

R

Q_5,z₅

Q_3,z3

p_i

p_m

p_j

unde notatiile au urmatoarea semnificatie:

P₁.P₅ -parcuri de sonde;

L_a -lungimea conductei de apa;

q_a -debitul sursei de apa;

z_a -cota topografica a sursei de apa;

L_{ij -}lungimea conductei pe lungimea ij ;

L_t -lungimea conductei de transport titei intre depozitul central si rafinarie;

DC-depozit central;

R -rafinarie;

z_i -cotele topografice ale parcurilor i, i= 1.5;

SA -sursa de apa;

Qi -debitele de titei de la parcurile P_i .

2.DATE CUNOSCUTE

2.2. Lungimea conductelor La = (10 + 0,1· n) = 14,1 km; Lam = (1,5 + 0,1· n) = 5,6 km; L1A = (4,4 + 0,1· n) = 8,5km; LAB = (2,8 + 0,1· n) = 6,9 km; LBC = (3,2 + 0,1· n) = 7,1 km; LCD = ( 5,5 + 0,1· n) = 9,6 km; LDR = (3,85 + 0,1· n) = 7,95 km; L2 = (1,1 + 0,1· n) =1,1 km; L3 = (1,8 + 0,1· n) = 5,9km; L4 = (0,7 + 0,1· n) = 4,8 km; L5 = (3,4 + 0,1· n) = 7,5km; Lt = (62 + 0,1· n) = 66,1 km; Lg = (1,2 + 0,1· n) = 5,3m;

2.1. Cotele topografice

z_S = 295 m;

z_SA = 290 m;

z₁ = 300 m;

z₂ = 170 m;

z₃ = 180 m;

z₄ = 190 m;

z₅ = 210 m;

z_A = 160 m;

z_B = 175 m;

z_C = 160 m;

z_D = 180 m;

z_E = 160 m;

z_R = 180 m;

Dat prin tema : n = 41 ;

2.3. Numarul sondelor racordate la parcul 1 :

x = 4 + n · 0,5 = 25

2.4. Productia parcurilor :

q_am = 8 m³ lichid / zi

Q₁ = x· q_am = 200 m³/zi

Q₂ = (210 + 5 · n) = 415 m³/zi

Q₃ = (180 + 5 · n) = 385 m³/zi

Q₄ = (190 + 5 · n) = 395 m³/zi

Q₅ = (90 + 5 · n ) = 295 m³/zi

2.5. Densitatea relativa a gazelor in raport cu aerul :

d = 0,67

2.6. Temperatura de congelare a titeiului :

T_c = +10 °C ;

2.7. Temperatura de siguranta pentru transport :

T_s = T_c + (2.7) °C = 10 +4 = 14 °C ;

2.8. Unele proprietati ale titeiurilor functie de temperatura (m r n), Tabelul 1.

Se transporta titeiul ( tip ZEMES ) de la depozit la rafinarie, cu urmatoarele proprietati:

Tabelul 1

1 cP = 10^-3 Pa.s

1 cSt = 10^-6 m²/s

2.9. Se va trasa grafic :

a)     Densitatea titeiului functie de temperatura (Anexa 1);

b)     Viscozitatea cinematica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1);

c)     Viscozitatea dinamica a titeiului functie de temperatura (Anexa 1).

2.10. Ratia de solutie :

r = 250 + (-1)ⁿ · n = 250 + (-1) 41 = 209 m³_st/m³ ;

2.11. Impuritati :

i = (0,2 + 0,001 · n) = 0,24 % ;

2.12. Densitatea lichidului

ρ = (1 - i)· ρ_t + i· ρ_a = 913,901 kg/m³

Densitatea titeiului, luata din grafic, in punctul corespunzator temperaturii de 0⁰C=273,15 K, => ρ_273,15 = 900 kg/m³

x = 1,1825 - 0,001325 · ρ_273,15 = 1,1825-0,001325.900 = -0,001

Densitatea titeiului la 20 ⁰C (din tabel): ρ_293,15 = 887,00kg/m³,

Densitatea titeiului ρ_t : ρ_t = ρ_293,15 - x · (T_m - 273,15)

ρ_t = 887-(-0,01) · (299,15 - 273,15) = 887,026 kg/m³

densitatea apei sarate, ρ_a = 1015 kg/m³;

2.13. Temperatura medie, T_m =,

T_sonda = 42⁰C , T_parc = 18⁰C

2.14. Viscozitataea lichidului:

m²/s;

2.15.Viscozitatea titeiului la temperatura medie, :

cSt

= 2,857·10^-6 m²/s

constantele A si B se determina din sistemul de ecuatii:

Se cunosc:

-viscozitatea titeiului la t₁= 20⁰C : =38,93 cSt ;

-viscozitatea titeiului la t₂= 30⁰C : =16,19 cSt ;

2.16. Viscozitatea cinematica a apei de zacamint, n_a

m²/s ;

r_a = 1015 kg/m³;

2.17. Viscozitatea dinamica a apei sarate, m_a

m_a= 1 cP=10^-3N s/m² ,

s =20(kg NaCl/vagon);

-s este salinitatea ;

-m_a este viscozitatea apei;

Capitolul 1

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTEI DE ALIMENTARE CU APA

Determinarea diametrului orientativ :

m = 152mm;

m/s,

Se alege:m/s

Alegerea diametrului real din STAS 715/2-88

D= 168,3 mm = 6 5/8 in

d=155,5mm = 0,155 m

e=6,4mm = 0,0064m

Determinarea vitezei reale de curgere:

= ⁴_am/s;

Determinarea numarului Reynolds:

miscare turbulenta,

Se cunoaste : viscozitatea cinematica a apei n_a=1,008 10^-6 m²/s,

Determinarea coeficientului de rezistentata hidraulica:

l este coeficientul de rezistenta hidraulica;

Determinarea caderii de presiune:

Dp = 0,74503 Pa

unde: L_a=10,6 Km;

Z_p1=300 m;

Z_SA=290 m;

g=9,81 m;

ρ_a=998,2 Kg/m³

Determinarea presiunii de pompare a apei:

Pa

unde:p_H(hidrant) =6 bar= Pa

Inaltimea de pompare :

m;

Determinarea numarului de pompe:

Pentru q_a= 72 m³/s , se alege pompa Lotru 100-30 cu inaltimea de pompare H=54m;

Se alege 3 pompe Lotru 100-30;

Determinarea puterii pompei:

W = 34,4294 kW;

h=0,7;

Determinarea valorii energiei consumate:

W= N t =34,4294 6 = 206,576 [kW h/zi];

-unde : t este timpul de functionare a pompei, t= 6 ore/zi;

Capitolul 2

CALCULUL HIDRAULIC AL CONDUCTELOR DE GAZE

Calculul hidraulic urmareste stabilirea unei coreletii intre debitul ce se transporta prin conducta, diametrul interior al conductei si caderi de presiune.

Productia de titei a unei sonde este formata din: faza lichida (hidrocarburi si apa) si faza gazoasa.

2.1.Conducta de presiune inalta :

_p = 40 atm= 40·10⁵ Pa

p_i = 6 atm=6·10⁵ Pa

L_g= 1,8 10³ m;

Debitul pe fiecare treapta va fi :

m³/s ;

r- ratia de solutie ;

Modulul de debit :

Determinarea diametrului orientativ, d₀ :

,

unde : , T

mm;

T₀ = 273,15 K , p₀ = 1,01325 10⁵ Pa, R = 8314 J/kgK ; d = 0,67

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p = f(T_r,p_r):

p_cr = 48,278 bar; T_cr = 296,40; T_p = 291,15 K;

Dimetrul real se deduce din STAS 715/2-88:

D=17,1mm;

d=10,7m;

e=3,2m;

                     

2.2.Conducta de presiune medie:

p_pm= 16 atm=16·10⁵ Pa;

p_m= 2 atm=2·10⁵ Pa;

L_g= 1,8 10³ m;

Modulul de debit :

Determinarea diametrului orientativ, d₀ :

mm

T₀ = 273,15 K; p₀ = 1,01325 10⁵ Pa; R = 8314 J/kgK ; d = 0,67;

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p = f(T_r,p_r):

p_cr=48,278 bar ,T_cr= 296,4 K ,T_p=291,15 K;

Diametrul real se deduce din STAS 715/2-88:

D = 21,3mm;

d =15,7mm;

e =2,8mm;

2.3.Conducta de joasa presiune :

p_pj= 8 atm=8·10⁵ Pa;

p_j= 1,05 atm=1,05·10⁵ Pa;

L_g=1,8 10³ m;

Modulul de debit :

Determinarea diametrului orientativ, d₀ :

mm;

T₀=273,15 K ; p₀=1,01325 10⁵ Pa; R=8314 J/kgK ; d= 0,67;

Evaluarea coeficientului de abatere de la legea gazelor perfecte Z_p = f(T_r,p_r):

p_cr=48,278 bar ,T_cr= 296,4 K ,T_p=291,15 K;

Diametrul real se deduce din STAS 715/2-88:

D = 26,7 mm;

d = 20,9 mm;

e = 2,9 mm;

Capitolul 3

DETERMINAREA PROGRAMULUI OPTIM DE EVACUARE A TITEIULUI DIN PARCURILE DE SEPARARE LA DEPOZITUL CENTRAL

Parcurile sunt echipate cu pompe PI - 160 cu randamentul h=0,7. In vederea dimensionarii colectorului si a stabilirii unui program optim de pompare se vor alege mai multe variante.

Q₂, z₂Q₄, z₄

z_DC

L₂L₄

DC

L_1A L_AB BL_BC L_CDD L_DE E

AC

Q₁, z₁ L₃ L₅

Q₃, z₃Q₅, z₅

DIMENSIONAREA COLECTORULUI PRINCIPAL

Se alege o varianta de pompare. Pentru varianta de pompare aleasa, numarul de pompe necesar este:

, unde: Q_i - este productia zilnica a parcului [m³];

t_z - timpul de pompare zilnic [ore].

, unde: n_g - este numarul de grupuri de pompare.

np_ci - se rotungeste la un numar intreg prin adaos.

Se calculeaza timpul real de pompare cu relatia:

Se calculeaza debitul de evacuare de la fiecare parc cu relatia:

Se estimeaza diametrul tronsoanelor colectorului in conformitate cu varianta aleasa cu cantitatile volumice care vor fi transportate si functie de o valoare economica de transport. Relatia de calcul este

unde: v_ec - viteza economica;

Q - debitele de evacuare ce pot fi transportate pe un interval de timp pe un anumit tronson.

Se standardizeaza astfel debitul obtinut.

Se calculeaza presiunea de pompare pe fiecare interval de timp in conformitate cu graficul de pompare, pornind de la expresia caderii de presiune

unde: i - panta hidraulica;

p₁ - presiunea de pompare la intrarea in conducta. (la parc);

p_E - presiunea de iesire din conducta (depozitul central);

r_am - densitatea amestecului;

z₁, z_E - cotele topografice ale depozitului central, respectiv al parcului.

Se vor exprima presiunile in termeni de inaltime folosind ecuatia fundamentala de miscare a fluidului prin conducta

Numarul Reynolds se determina cu relatia:

unde: v_am - vascozitatea amestecului;

d - diametrul de conducta ales;

v - viteza amestecului.

Se calculeaza energia consumata la fiecare parc, pe fiecare interval de timp:

Se compara energiile consumate in fiecare din variante si se alege acea varianta cu cel mai mic consum de energie:

Se alege W optim

Varianta I

Pompeaza pe rand parcurile: (1 -4- 5); ( 2 - 3).

Q₂, z₂Q₄, z₄

z_DC

L₂L₄

DC

L_1A L_AB BL_BC L_CDD L_DE E

AC

Q₁, z₁ L₃ L₅

Q₃, z₃Q₅, z₅

- grupa 1.

- grupa 2.

Timpul zilnic de pompare (cu restrictii de W):

2 - grupuri de pompe.

Grupa 1:Q₁+Q₄+Q₅=56+220+120= 396 m³/zi     

Grupa 2:Q₂+Q₃=240+210= 450 m³/zi

Numarul de pompe necesare in fiecare parc:

;

unde:

q_p = 0,092·10^-3·3600·50·0,7 = 11,592 m³/h

                             1 pompa

3 pompe

                   2 pompe

                  2 pompe

pompe

Timpul de evacuare a produsului de la fiecare parc:

 

               

              

 

Debitul de evacuare

Dimenionarea tronsonului 1-A:

Se alege viteza economica: v_ec=1 m/s

Determinarea diametrului orientativ

Alegerea diametrului real

d _{1-A=63,4 mm}

_D1-A=73,0mm

_e1-A=4,8mm

Dimensionarea tronsonului 2-A:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_2-A= 115,9 mm

D_2-A=141,3 mm

e_2-A= 12,7 mm:

Dimensionarea tronsonului 3-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_3-B= 87,4 mm

D_3-B=101,6 mm

e_3-B= 7,1mm

Dimensionarea tronsonului 4-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_4-C =88,8 mm

D_4-C=101,6 mm

e_4-C= 6,4 mm

Dimensionarea tronsonului 5-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_5-D =85,4 mm

D_5-D=101,6 mm

e_5-D= 8,1mm

ora nr parc	24   1 23 45 6 78 9 10 11 12 1314 15 16 17 18 1920 21 22 23
1
2
3
4
5

Dimensionarea tronsonului A-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_A-B =115,9 mm

D_A-B=141,3 mm

e_A-B= 12,7 mm

Dimensionarea tronsonului B-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_B-C =142,9 mm

D_B-C=168,3 mm

e_B-C = 12,7 mm

Dimensionarea tronsonului C-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_C-D =142,9 mm

D_C-D=168,3 mm

e_C-D = 12,7 mm

Dimensionarea tronsonului D-E:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_D-E =142,9mm

D_D-E=168,3 mm

e_D-E = 12,7 mm

• Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

DC

115,9 mm 88,8 mm

B D E

63,4 mm A 115,9 mm 142,9 mm C 142,9 mm 142,9 mm

87,4 mm 85,4 mm

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului υ_am = 9,074 · 10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

unde:

H - inaltimea (H=10 m).

ρ_{am=794,958 Kg/m}³

Intervalul de ore 00 - 05

Pompeaza parcurile 1 ,4si 5 si timpul de pompare este tp=5ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P1:

Presiunea la parcul P4:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 05 - 06

Pompeaza parcurile 4 si 5 si timpul de pompare este t_{p=1 ora}

Calculul vitezelor amestecului pe diversele tronsoane ale conductei colectoare.

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074·10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P4:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 08 - 12

Pompeaza parcul 4 si timpul de pompare este t_{p=4 ore}

Calculul vitezelor amestecului pe diversele tronsoane ale conductei colectoare.

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074 · 10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P4:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 12 - 14

Pompeaza parcurile 2 si 3 si timpul de pompare este t_{p=2 ore}

Calculul vitezelor pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074·10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P2:

;

Presiunea la parcul P3:

Energia consumata la fiecare parc

  

Intervalul de ore 16 - 21

Pompeaza parcurile 2 si 3 si timpul de pompare este t_{p=5 ore}

Calculul vitezelor pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074·10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P2:

;

Presiunea la parcul P3:

Energia consumata la fiecare parc

  

Intervalul de ore 21 - 24

Pompeaza parcul 3 si timpul de pompare este tp=3ora

Calculul vitezelor pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074*10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P3:

;

Energia consumata la parc

Energia consumata la parcuri in 24 de ore:

W₁= W_1-00-05=16,40kwh

W₂= W_2-12-14+ W_2-16-21=19,93+99,68=119,61kwh

W₃= W_3-12-14+ W_3-16-21 + W_3-21-24 =13,12+65,61+2,82=81,55kwh

W₄= W_4-00-05+ W_4-05-06 + W_4-08-12 =22,04+2,73+62,04=86,81kwh

W₅= W_5-00-05+ W_5-05-06 =21,91+3,60=25,51kwh

• Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

Varianta II

Q₂, z₂Q₄, z₄

z_DC

L₂L₄

DC

L_1A L_AB BL_BC L_CDD L_DE E

AC

Q₁, z₁ L₃ L₅

Q₃, z₃Q₅, z₅

- grupa 1.

- grupa 2.

-grupa 3..

Pompeaza pe rand parcurile in grupe de pompare astfef:

(1 - 4) , (2), ( 3 - 5 ).

Timpul zilnic de pompare (cu restrictii de W

3 - grupuri de pompe.

Grupa 1:Q₁+Q₄=56+220= 276 m³/zi

Grupa 2:Q₂= 240 m³/zi

Grupa 1:Q₃+Q₅=210+120= 330 m³/zi

Numarul de pompe necesare in fiecare parc:

;

unde:

q_p = 0,092·10^-3·3600·50·0,7 = 11,592 m³/h

1 pompe

34 pompe

3 pompe

3pompe

pompe

Timpul de evacuare a produsului de la fiecare parc:

Debitul de evacuare

Dimenionarea tronsonului 1-A:

Se alege viteza economica: v_ec=1 m/s

Determinarea diametrului orientativ

Alegerea diametrului real

d_{1-A=63,4 mm}

_{D1-A=73,0 mm}

_{e1-A=4,8 mm}

Dimensionarea tronsonului 2-A:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_2-A= 115,9 mm

D_2-A=141,3 mm

e_2-A= 12,7 mm:

Dimensionarea tronsonului 3-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_3-B= 115,9 mm

D_3-B=141,3 mm

e_3-B= 12,7 mm:

Dimensionarea tronsonului 4-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_4-C =109,5 mm

D_4-C=141,3 mm

e_4-C= 15,9 mm

Dimensionarea tronsonului 5-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_5-D =85,4 mm

D_5-D=101,6 mm

e_5-D= 8,1 mm

Diagrama de pompare

ora nr parc	24   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1314 15 16 17 18 1920 21 22 23
1
2
3
4
5

Dimensionarea tronsonului A-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_A-B =115,9 mm

D_A-B=141,3 mm

e_A-B= 12,7 mm

Dimensionarea tronsonului B-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_B-C =115,9 mm

D_B-C=141,3 mm

e_B-C = 12,7 mm

Dimensionarea tronsonului C-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_C-D =174,7 mm

D_C-D=219,1 mm

e_C-D = 22,2 mm

Dimensionarea tronsonului D-E:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_D-E =154,1 mm

D_D-E=168,3 mm

e_D-E = 7,1 mm

• Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

115,9 mm 109,5 mm

DC

B D E

63,4 mm A 115,9 mm 115,9 mm C 174,7 mm 154,1mm

115,9 mm 85,4 mm

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Presiunea la depozitul central:

unde:

H - inaltimea (H=10 m).

ρ_{am=794,958 Kg/m}³

Intervalul de ore 00 - 05

Pompeaza parcurile 1 si 4 si timpul de pompare este t_p=5ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P1:

Presiunea la parcul P4:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 05 -07

Pompeaza parcul 4 si timpul de pompare este tp=2ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectotoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P4:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 09 -16

Pompeaza parcul 2 si timpul de pompare este tp=7ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074*10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P2:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 18-24

Pompeaza parcurile 3 si 5 si timpul de pompare este t_p=6ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074*10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P3:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata la fiecare parc

Energia consumata la parcuri in 24 de ore:

W₁= W_1-00-05=8,48 kwh

W₂= W_2-09-16=88,56 kwh

W₃= W_3-18-24=64,04 kwh

W₄= W_4-00-05+ W_4-05-07 =13,74+2,89=16,63 kwh

W₅= W_5-18-24 =42,71 kwh

• Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

Varianta III

Q₂, z₂Q₄, z₄

z_DC

L₂L₄

DC

L_1A L_AB BL_BC L_CDD L_DE E

AC

Q₁, z₁ L₃ L₅

Q₃, z₃Q₅, z₅

- grupa 1.

- grupa 2.

- grupa 3

- grupa 4

Pompeaza pe rand parcurile in grupe de pompare astfef:

( 2 ) , ( 5 ) , ( 1 - 5 ) , ( 3 ).

Timpul zilnic de pompare (cu restrictii de W

4 - grupuri de pompe.

Grupa 1:Q₂=240 m³/zi                           

Grupa 2:Q₄= 220 m³/zi

Grupa 3:Q₁+Q₅=56+120= 176 m³/zi

Grupa 4: Q₃=210 m³/zi                          

Numarul de pompe necesare in fiecare parc:

;

unde:

q_p = 77,868 m³/h

                                1 pompe

1 pompe

1 pompe

1 pompe

pompe

Timpul de evacuare a produsului de la fiecare parc:

Debitul de evacuare

Dimenionarea tronsonului 1-A:

Se alege viteza economica: v_ec=1 m/s

Determinarea diametrului orientativ

Alegerea diametrului real

d _1-A=142,9 mm

D_1-A=168,3 mm

e_1-A=12,7 mm

Dimensionarea tronsonului 2-A:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_2-A= 146,3 mm

D_2-A=141,3 mm

e_2-A= 11,0 mm:

Dimensionarea tronsonului 3-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_3-B= 139,7 mm

D_3-B=168,3 mm

e_3-B= 14,3 mm:

Dimensionarea tronsonului 4-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_4-C =139,7 mm

D_4-C=168,3 mm

e_4-C= 14,3 mm

Dimensionarea tronsonului 5-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_5-D =146,3 mm

D_5-D=168,3 mm

e_5-D= 11,0 mm

Diagrama de pompare

ora nr parc	24   0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 1314 15 16 17 18 1920 21 22 23
1
2
3
4
5

Dimensionarea tronsonului A-B:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_A-B =146,3 mm

D_A-B=168,3 mm

e_A-B= 11,0 mm

Dimensionarea tronsonului B-C:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_B-C =146,3 mm

D_B-C=168,3 mm

e_B-C = 11,0 mm

Dimensionarea tronsonului C-D:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_C-D =146,3 mm

D_C-D=168,3 mm

e_C-D = 11,0 mm

Dimensionarea tronsonului D-E:

Determinarea diametrului orientativ:

Alegerea diametrului real:

d_D-E =202,7 mm

D_D-E=219,1 mm

e_D-E = 8,2 mm

• Diametrele conductelor de legatura de la parcuri la conducta colectoare si diametrele diverselor portiuni ale conductei colectoare sunt trecute in schema urmatoare:

146,3 mm 139,7 mm

DC

B D E

142,9 mm A 146,3 mm 146,3 mm C 146,3 mm 202,7 mm

139,7 mm 146,3 mm

Presiunile de pompare si energia consumata la fiecare parc in intervalele orare stabilite in diagrama de mai sus

Calculul vitezelor amestecului pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare.

Se cunoaste vascozitatea amestecului υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe conductele de legatura de la parcuri la conducta colectoare

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe conducte de legatura de la parcuri la conducta colectoare:

Intervalul de ore 00 - 04

Pompeaza parcul 2 si timpul de pompare este t_p=4ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P2:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 04 -06

Pompeaza parcul 4 si timpul de pompare este tp=2ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectotoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P4:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 08 -10

Pompeaza parcul 4 si timpul de pompare este tp=2ore

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectotoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074·10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare nbbn:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P4:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 10-11

Pompeaza parcurile P1 si P5 si timpul de pompare este t_p=1ora

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074*10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P1:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 11-12

Pompeaza parcul P5 si timpul de pompare este t_p=1ora

Calculul vitezelor amestecului pe diverse tronsoane ale conductei colectoare:

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

υ_am 9,074*10^-6 m²/s

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare:

Presiunea la parcul P5:

Energia consumata la fiecare parc

Intervalul de ore 12 - 16

Pompeaza parcul 3 si timpul de pompare este tp=4ore

Calculul vitezelor pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Calculul numarului Reynolds pe diverse portiuni ale conductei colectoare

Se cunoaste vascozitatea amestecului: v_am=9,074*10^-6

Calculul coeficientului de rezistenta hidraulica pe diverse portiuni ale conductei colectoare:

Calculam presiunile sub forma de termeni de inaltime pe diversele portiuni ale conductei colectoare

Presiunea la parcul P3:

;

Energia consumata la parc

Energia consumata la parcuri in 24 de ore:

W₁= W_1-10-11=21,37 kwh

W₂= W_2-00-04=154,38 kwh

W₃= W_3-12-16=23,30 kwh

W₄= W_4-04-06+ W_4-08-10 =27,425+27,425=54,85 kwh

W₅= W_5-10-11+ W_5-11-12 =28,07+2,99=31,06 kwh

• Energia totala consumata pentru aceasta varianta de pompare:

Bilantul energiei consumate in cazul fiecarei variante in parte este prezentat in tabelul de mai jos:

Varianta de pomopare optima este a doua ,deoarece in acest caz energia consumata la parcuri pentru pomparea titeiului este minima.

Capitolul 4

BILANTUL TERMIC AL DEPOZITULUI CENTRAL

In cadrul depozitului central, titeiul curat este depozitat in rezervoare metalice cilindrice verticale cu capacitati corespunzatoare conform STAS 6579 - 71. Pentru depasirea temperaturii de congelare si asigurarea transportului titeiului spre rafinarie aceasta se incalzeste la o temperatura t_i=60 °C.

Aburul de incalzire va fi de tip saturat produs in agregate de tip ABA (presiunea de lucru este de 8 atm, iar temperatura aburului de 175 °C).

Rezervoarele au urmatoarele caracteristici

Capacitatea nominala: V=315 m³.

Capacitatea efectiva: V=375 m³.

Diametrul interior al primei virole: D=7580 mm=7.58 m.

Inaltimea partii cilindrice: H=7470 mm=7,47m.

Numarul virorelor: n=5.

Grosimea tablelor: -capac: 5mm;

-fund: 5mm;

-manta 5mm

Inclinarea capacului 1/20.

Cantitatea de titei curat la depozitul central va fi:

,deci:

Determinarea numarului de rezervoare:

Se aleg:

4.1 Calculul cantitatii totale de caldura.

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta:

Unde:

Q_I - reprezinta caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta T_S la temperatura de incalzire T_I;

Q_II - reprezinta cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei cristalizate;

Q_III - reprezinta cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura.

Temperatura de siguranta:

.

Temperatura de incalzire:

.

Temperatura medie:

.

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta:

in care:

c_t - caldura specifica a titeiului;

V - volumul titeiului din rezervor.

/h

Cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei:

χ - caldura latenta de vaporizare;

β - reprezinta continutul de parafina. se alege %

deci:

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura:

unde:

k - este coeficientul global de schimb de caldura;

S - suprafata rezervorului;

T_ext - temperatura mediului exterior.

unde:

k_g - coeficientul global de schimb de caldura pentru fundul rezervorului;

k_og - coeficient de oglinda;

k_l - coeficientul lateral.

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura se determina in doua cazuri:

a)     Pe timp de vara: T_ext=25°C;

b)     Pe timp de iarna: T_ext= - 15°C .

Rezervorul avand o forma cilindrica suprafetele de fund si de oglinda sunt egale:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

4.2 Numarul de agregate necesare incalzirii titeiului

Debitul aburului necesar (kg abur/apa): p=8 at, t=175°C.

i_abur=560 kcal/kg(entalpia aburului).

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Cantitatea de apa necesara producerii aburului, pentru raport de conversie 1/1:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Debitul gazelor necesare producerii aburului:

unde: p_cal - este puterea calorica a gazelor;

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

4.3 Lungimea serpentinelor de incalzire:

Lungimea serpentinelor de incalzire:

Unde:

S_sp - aria suprafetei serpentinei;

d - diametrul serpentinei (d=106.3 mm)

In care:

- temperatura de incalzire a aburului (K)T_iab=448.15k

- temperatura finala a condensului, T_fc= 375,15 K;

-temperatura de siguranta pentru transport T_s=283.15k

_{-temperatura de incalzire a titeiului Ti=333.15 k}

1 kW=860 ;

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

4.4 Timpul de racire al titeiului din rezervor                   

Timpul de racire al titeiului din rezervor se calculeaza astfel:

Capitolul 5

PROIECTAREA CONDUCTEI DE TRANSPORT DE LA DEPOZITUL CENTRAL LA RAFINARIE

Transportul titeiului curat de la depozitul central la rafinarie se face folosind pompe 2PN-400 echipate cu camasa de 7 ¼.' care au un volum pe cursa dubla de 30,6 l/cd un numar de curse duble pe minut egal cu 50 cd/min ;

l/cd ;

cd/min ; bar ;

Determinarea debitului real :

l/min = 64,26 m³/h ;

5.1.Calculul hidraulic al conductei

unde : - este presiunea la depozitul central ;

- este presiunea la rafinarie ;

Determinarea debitului de titei curat :

- impuritatile ;

m³/zi =26,085 m³/h ;

Calculul numarului de pompe:

pompa ;

Determinarea timpului de evacuare :

ora ;

Determinarea debitului de evacuare :

m³/h ;

Determinarea diametrului orientativ al conductei de titei curat :

m =96,05 mm ;

m/s ;

Se alege conform STAS 715/8-88 diametrul efectiv al conductei de titei curat :

D = 114,3 mm;

d =102,3 mm ;

e =6,4 mm ;

Determinarea temperaturii medii intre temperatura de la depozitul central si temperatura de la rafinarie :

C = 60+273,15 =333,15 K;

pentru vara : K ;

pentru iarna : K ;

pentru vara :

K ;

pentru iarna :

K ;

Determinarea viscozitatii cinematice si a densitatii titeiului, la temperatura medie :

cSt ;

kg/m³ ;

Determinarea presiunii de pompare de la depozitul central :

Calculul vitezei reale de curgere :

m/s ;

Calculul numarului Reynolds :

;

Calculul coeficientului hidraulic :

;

Calculul pantei hidraulice :

m ;

Calculul presiunii la rafinarie :

Pa ; bar;

Determinarea numarului de statii de pompare :

,

se alege : statii de pompare ;

Determinarea puterii necesare pompelor :

- , este randamentul motorului ;

- , este randamentul transmisiei ;

- k = 1,1 , este coeficientul de suprasarcina ;

kW ;

Calculul energiei consumate :

kWh ;

- consideram ca pompa functioneaza doar 320 de zile ;

5.2. Calculul mecanic al conductei

Grosimea de perete :

unde: - φ este coeficient de calitate a imbinarii(sudurii), φ = 0,70,9, se alege φ=0,9 ;

- a₁ este adaos pentru neuniformitatea grosimii peretelui

a₁ = (0,1250,15), se alege a₁ = 0,125 mm ;

-a₂ este adaos pentru coroziune, a₂ = (0,51) , se alege a₂ = 0,5 mm ;

- s_a este efortul unitar de curgere, s_a s_c /c ;

- s_c =2,07 10⁸ N/mm2;este efortul unitar de curgere ;

- c = 1,672 este coeficient de siguranta, se alege c =2;

s_aN/mm²;

mm ;

e = 4,24 < 6,4 mm deci conducata a fost bine aleasa ;

5.3. Calculul hidraulic al conductei de transport

Trasarea variatiei temperaturii de-a lungul conductei de transport (DC-R):

C (vara); C (iarna);m ;

K - coeficient global de schimb de caldura = 2W/m²K ;

;

- vara :e^{-15,29 5000}

K =18⁰C ;

- iarna :   e^{-15,29 5000}

K = 2⁰C ;

Calculul hidraulic al conductelor considerind proprietatile fluidelor ca fiind constante DL = 5 km) ;

Calculul temperaturii medii pe tronsoane :C ; C;

C ;

Valorile proprietatilor titeiului :

kg/m³ ; kcal/kg⁰C ;

Viteza medie pe fiecare tronson :

m/s ;

Calculul numarului Reynolds :

>2300 ;

Calculul coeficientului hidraulic :

;

Calculul pantei hidraulice :

m ;

Pierderea de sarcina : m ;

Pierderea totala de sarcina :

m ;

Presiunea de pompare :

Lungimea de congelare :

m ;

Numarul statiilor de incalzire ;

,

statii de incalzire ;

5.4. Calculul mecanic al conductei (verificare)

Grosimea de perete :

unde: - φ este coeficient de calitate a imbinarii(sudurii), φ = 0,70,9, se alege φ=0,9 ;

- a₁ este adaos pentru neuniformitatea grosimii peretelui

a₁ = (0,1250,15), se alege a₁ = 0,125 mm ;

-a₂ este adaos pentru coroziune, a₂ = (0,51) , se alege a₂ = 0,5 mm ;

- s_a este efortul unitar de curgere, s_a s_c /c ;

- s_c =2,07 10⁸ N/mm2;este efortul unitar de curgere ;

- c = 1,672 este coeficient de siguranta, se alege c =1,67 ;

s_aN/mm²;

mm ;

e = 6,15 < 6,4 mm deci conducata a fost bine aleasa ;