Bài giảng công nghệ khí (ths hoàng trọng quang) chương 5

Bài giảng CÔNG NGHỆ KHÍ Chương 5: LƯU LƯỢNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG GVGD: ThS Hoàng Trọng Quang GVTG: ThS Hà Quốc Việt NỘI DUNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Đo lưu lượng Đo lưu lượng orifice Đo lưu lượng kiểu Turbine Lưu lượng - Đường ống Chế độ dòng chảy Tổn hao áp lực chất lỏng/ chất khí Lưu lượng vận chuyển Tổn hao áp suất Đường ống, mặt bích, đầu nối… Mặt bích – Flanges Fittings 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM ĐO LƯU LƯỢNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí ĐO BẰNG ORIFICE Copyright 2008 Đây phương pháp đo lưu lượng khí hay dùng Orifice đặt vuông góc với hướng dòng chảy Các thiết bị đo kèm theo: đo áp suất trước orifice, đo chênh áp trước sau, đo nhiệt đo 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM ĐO LƯU LƯỢNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí ĐO BẰNG ORIFICE Copyright 2008 Sau có thông tin từ thiết bị đo ta có công thức tính toán sau: F pb 101 325  Pb 273  Tb Ftb  288 288 Ftf  273  T f 000 Fg  G 11/14/2013 Q  C ' hw P f C '  Fb F pb Ftf F pv Fg Fr YFtb Fa Fa   [ 0000333 (T f  Tmeas )] for 304 / 316 Stainless C pl  Steel 1  F D p  3528 Fgt  Gt Gf G1 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM ĐO LƯU LƯỢNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí ĐO BẰNG ORIFICE – Bảng Q m3/h Copyright 2008 Lưu lượng tính điều kiện chuẩn hw mm H2O Chênh áp qua orifice Pf kpa(abs) Áp suất trước orifice Fb Hệ số orifice Tra bảng 3-16, phụ thuộc vào kích cỡ orifice đường kính ống thông số để tra đường kính orifice Fpb Hệ số áp suất điều kiện chuẩn, Fpb = 101.325/Pb = Aùp suất điều kiện chuẩn Pb=101.325 kpa Ftf Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ so với nhiệt độ điều kiện chuẩn, Ftf = (288/(273 + TfoC))0.5 Nhiệt độ đk chuẩn = 15oC Tf = nhiệt độ dòng khí Fpv Hệ số phụ thuộc vào hệ số nén Z Fpv = (1/Z)0.5 Fg Hệ số phụ thuộc vào tỷ trọng  Fg = (1/)0.5  : tỷ trọng tương đối khí ơû 15oC Fr Hệ số phụ thuộc vào hệ số Reynold (chế độ dòng chảy) = 1+ b/(hwPf)0,5 b tra bảng Y Hệ số giãn nở ống orifice phụ thuộc vào áp suất Y  Ftb Hệ số nhiệt độ điều kiện chuẩn, Ftb = nối với nhiệt độ chuẩn 15oC Fa Hệ số giãn nở nhiệt orifice = Tf[...]... Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Giải câu a: Vận tốc dòng chảy: v = q/A = 3,39x10-3/[(3,14(0,1)2/4] = 0 ,5 m/s Số Reynolds NRe = vd/ = 900x0,5x0,1/0, 05 = 900 Hệ số ma sát Như vậy số Reynolds < 2000, dòng chảy là tuyến tính và hệ số ma sát Moody f được tính theo cơng thức: f = 64/NRe = 64/900 = 0,071 Tổn thất áp suất p = fv2L/2gcd = 0,071x900x0 ,52 x200/(2x1x0,1) = 159 75 N/m2 = 15, 9 75 kPa = 2,31 psi... 28 DỊNG CHẢY CỦA CHẤT LƯU Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Ví dụ 3: Xác định tổn thất áp suất trên đoạn đường ống dài 200 m ( 656 ft), đường kính 100 mm (3,94 in) khi lưu chất chảy trong đường ống có độ nhớt là 0, 05 kg/m (50 cp), khối lượng riêng là 900 kg/m3 (56 ,18lbm/ft3) với các tốc độ dòng chảy: 3,93x10-3 m3/s (0,1 35 ft3/s) 2, 355 x10-2 m3/s (0,83 ft3/s) 11/14/2013 Trường Đại học Bách... chảy chất khí Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Cơ sở tính tốn cũng tương tự như đối với chất lỏng, nhưng phức tạp hơn do khí là chất chịu nén, các tính chất (tỷ trọng, độ nhớt, độ nén…) thay đổi theo áp suất và nhiệt độ Tổn hao áp lực cũng giống như đối với chất lỏng tuy nhiên: Tổn hao do thay đổi động năng khơng đáng kể được bỏ qua Tổn hao do thay đổi thế năng khí có tỷ trọng rất nhẹ... (m3/d): lưu lượng ở điều kiện chuẩn ( γ: tỷ trọng tương đối của khí f : hệ số ma sát L (m): chiều dài ống d (m): đường kính trong của ống Zm: hệ số nén trung bình tại điều kiện dòng chảy K: hệ số E: hệ số hiệu quả đường ống, E= 0.88 - 0. 95 Re: số Reynols 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM 25 SƠ LƯỢC VỀ DỊNG CHẢY Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Khí và đa số các chất lỏng có độ nhớt... được coi như chất lưu Newton, do vậy các phương trình dòng chảy của khí có thể sử dụng các phương trình dòng chảy của chất lỏng Newton Tuy vậy q trình tính tốn và xác định dòng chảy của khí thường phức tạp Dòng chảy đơn pha của chất khí ổn định trong đường ống Dòng chảy đơn pha của chất khí khơng ổn định trong đường ống Dòng chảy hai pha khí - lỏng trong hệ thống đường ống 11/14/2013 Trường Đại học Bách... tồn tuyến là 50 0kpa, L = 20km, độ nhớt 10cp, dùng ống lớn Giải: Đối với ống lớn, ta có cơng thức: d  0,647 q 0 , 376  0 ,168  0 , 041  L   P g f c      0 , 208  0,376 0.168 0.041  20000  0,647.(0,0 416) (790) 10 0,001     50 0000.1   0, 255 m 11/14/2013 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM 0,208 18 LƯU LƯỢNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG Lưu lượng vận chuyển Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright... được nêu ở trên: Đối với ống nhỏ: 2 , 64  3,127 d    Pf g c  q   0 , 453 0 , 094      L    0 , 54 7 Đối với ống lớn: 2 , 661  3,180 d    Pf g c  q   0 , 446 0 ,107       L  11/14/2013 0 , 55 4 Trường Đại học Bách khoa Tp HCM 19 LƯU LƯỢNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG Tổn hao áp suất Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Đối với ống nhỏ: q 1,828  0 ,828  0 ,172  4 , 828 L... ĐƯỜNG ỐNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Ví dụ 2 Copyright 2008 Tính tốn tổn hao áp suất tuyến ống, đường kính trong d = 0, 254 m, lưu lượng dẫn dầu 0,0416m3/s,  = 0.79, L=20km, độ nhớt 10cp, dùng ống lớn Giải Đối với ống lớn, ta có cơng thức: q 1,806  0 , 806  0 ,194  Pf  L 8,081 g c d 4 ,806 0,0416 1,806 790 0,806 (10.0,001 )  20000 (8,081.1 0, 254 4.806 )  51 0000Pa 11/14/2013 Trường Đại học... là cột áp thuỷ tĩnh do thay đổi độ cao Phần này được xác định dễ dàng, tỷ lệ với thay đổi độ cao và tỷ trọng PX = (X)(g/gc) 11/14/2013 15 LƯU LƯỢNG VÀ ĐƯỜNG ỐNG Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Tổn hao áp lực đv dòng chảy chất lỏng Copyright 2008 Phần tổn hao áp lực do ma sát Pf là phần quan trọng nhất Phương trình tổng qt để xác định tổn hao áp lực do ma sát có dạng như sau: Chiều dài ống (m)... khoa Tp HCM 30 DỊNG CHẢY CỦA CHẤT LƯU Khoa Kỹ thuật Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Giải câu b: Vận tốc dòng chảy: tương tự câu a ta có v = q/A = 3 m/s Số Reynolds NRe = vd/ = 54 00 Hệ số ma sát Như vậy số Reynolds > 54 00, dòng chảy là dòng chảy rối và hệ số ma sát f phụ thuộc vào độ nhám: ta có độ nhám = 0,183 mm (0,0006ft ) 1  21, 25  1,14  2 log(  0,9 )  f  0,0393 (Cơng thức Jain) d N Re f ... q   q ie , 55 4 (5. 26) (5. 27) Chú ý rằng:(  P f ) i1  (  P f ) i    P f in Thay phương trình (5. 26) vào phương trình (5. 27) ta được: d e2 , 661 d in2 , 661   , 55 4 , 55 4 Le Li 11/14/2013... Địa chất – Dầu khí Copyright 2008 Giải Tỉ trọng:   141 ,5 141 ,5   0,8 65 o 131 ,5  API 131 ,5  32 Độ nhớt:   3cp  0,003kg / ms P/L = 1000000 /53 100 = 18,83 Pa/m d = 14 in = 0. 356 m Vậy, lưu... 55 4 Chiều dài tương đương đoạn ống “looping” đoạn 1: 14 , 661 10 , 661 12 , 661  , 55 4  , 55 4  Le = 5, 3 km Le 6 Chiều dài tương đương đoạn ống “looping” đoạn 2: 14 ,661 10 , 661 , 661  ,55 4