RUROCIĄGI DALEKIEGO ZASIĘGU

Budowa

Uderzenia hydrauliczne

W wyniku wymuszenia zmiany prędkości w rurze:

• lokalne zróżnicowanie obwodowego (także osiowego) odkształcenia rury,
• lokalne odkształcenie objętościowe cieczy, w tym zamykanie (otwieranie) pęcherzy gazowych.

Narysować:

• rurę bez przepływu,
• z przepływem jednostajnym,
• ze zwolnieniem przepływu jednostajnego w pewnym przekroju,
• z przesuwającymi się, sąsiadującymi strefami podwyższonego i obniżonego ciśnienia,
• odbicie od drugiego "zakończenia" rury,
• przesuwanie się fali ciśnienia w kierunku powrotnym.

Model rozkładu prędkości w przewodzie rurowym

Teoria Żukowskiego (1898):

Jeśli

to uderzenie hydrauliczne proste

W innych przypadkach - uderzenie złożone i należy rozwiązać:

równanie dynamiki ruchu

równanie ciągłości przepływu

sformułowane dla poszczególnych obiektów rurociągu (rury, pomp, zaworów zwrotnych i sterowanych, zbiorników o różnej konstrukcji) z licznymi poprawkami, uwzględniającymi straty tarcia, zawartość frakcji gazowej (m. in. w wyniku kawitacji) itd. Rozwiązanie równań w czasie i na długości rury uzyskiwane jest na drodze numerycznej, najcz. metodą charakterystyk (przepływowych poszczególnych obiektów).

Np. poprawiona teoria Chaudhry'ego (1974):

gdzie:

• dla przewodu umocowanego na jednym końcu

• dla przewodu umocowanego na całej długości

• dla przewodu ze swobodną ekspansją (np. złączami kompensacyjnymi)

m - proporcja wydłużenia obwodowego do osiowego przy jednostkowym ciśnieniu wewn. (dla jednorodnej blachy stalowej m=1)

Obliczyć a dla "naszego rurociągu" oraz rurociągu f1200 i tą samą prędkością tłoczenia

dla ropy naftowej (orientacyjnie) K=1.88´10⁹ N/m²

Za szybkie zamykanie zaworu

(wyniki obliczeń dla a=1475 m/s, wypływ ze zbiornika przez rurociąg 60 km)

• przy zaworze

• w połowie rury

• przy zbiorniku

Charakterystyki przepływowe (regulacyjne) zaworów zamykających

Sterowanie zaworem

• dwustopniowe

• "valve stroking" (głaskanie fali)

Wpływ zatrzymania pompy

• zastosowanie zaworu zwrotnego (najlepiej z tłumieniem)

Skutki

Autor: Leszek Dąbrowski - Wydział Mechaniczny Politechniki Gdańskiej 2003