Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы

553

Расчетная часть-Расчет вертикального сепаратора по газу и жидкости-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

ID: 177077
Дата закачки: 25 Января 2017
Продавец: leha.se92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: Microsoft Word

Описание:
Расчетная часть-Расчет вертикального сепаратора по газу и жидкости: Расчет вертикального сепаратора по газу, Расчет вертикального сепаратора по жидкости, Расчет вертикального сепаратора на прочность, Расчет несущей способности опор полки, Расчет обечайки сепаратора, Расчет днища сепаратора, Расчет фланцевого соединения, Проверка прочности и герметичности соединения-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Комментарии: 4. Техническое предложение

На основе авторского свидетельства № 2343277 с целью повышения эффективности сепарации предлагаю установить перед горизонтальным сепаратором дополнительную сепарационную установку, где будет происходить предварительный отбор газа из ГЖС.
Задачей данного технического предложения является обеспечение дополнительной очистки ГЖС от попутного газа, в частности перед сепаратором. Это позволит получить углеводородное сырье с меньшим наличием газа. Также это в целом может снизить затраты на разделение нефти и газа в системе сбора продукции скважин.
 
5. Расчетная часть

Исходные данные:

ρ0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м2………………1,21
р - давление в сепараторе, МПа……………………………………..0,1
ро - давление при нормальных условиях, МПа……………………...0,1
То - абсолютная нормальная температура, К ……………………….273
Т – абсолютная температура в сепараторе, К……………………….323
z – коэффициент сверхсжи маемости………………………………..1
d - расчетный диаметр частицы, м…………………………………...10-4
ρн – плотность нефти в условиях сепаратора, кг/м2…………………880
μг - абсолютной вязкости газа, Па·с………………………………….0,012·10-3
D – внутренний диаметр сепаратора, м………………………………0,74

5.1. Расчет вертикального сепаратора по газу и жидкости

5.1.1. Расчет вертикального сепаратора по газу

Выпадение капелек и твердых частиц из газа в гравитационном сепараторе происходит в основном по двум причинам: вследствие резкого снижения скорости газового потока и вследствие разности плотностей газовой и жидкой (твердой) фаз.
Для эффективной сепарации необходимо, чтобы расчетная скорость движения газового потока в сепараторе была меньше скорости осаждения жидких и твердых частиц, движущихся под действием силы тяжести во встречном потоке газа, т.е.

При расчетах сепараторов на пропускную способность приходится иметь дело с плотностью газа в условиях сепаратора. Для определения плотности необходимо пользоваться формулой:
кг/м2   (1)
где ρ0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м2; р и ро - соответственно давление в сепараторе и давление при нормальных условиях. Па; То и Т - абсолютная нормальная температура (То = 273 К) и абсолютная температура в сепараторе (Т = 273+t°C), К; z – коэффициент сверхсжи маемости.
Скорость осаждения капельки жидкости (твердой частицы), имеющей форму шара, можно определять по формуле Стокса:
м/с   (2)
где uч - скорость осаждения частицы, м/с; d - расчетный диаметр частицы (обычно принимаемый равным 10-4 м), м; ρн и ρг - соответственно плотность нефти и газа в условиях сепаратора, кг/м2; g - ускорение свободного падения, м/с2; μг - динамическая вязкость газа в условиях сепаратора. Пас (кг/м·с).
Скорость подъема газа в вертикальном сепараторе (м/с) с учетом рабочих условий определяется из выражения
м/с      (3)
Далее определим суточную производительность сепаратора по газу
м3 (4)
где V - дебит газа при нормальных условиях (т.е. при ро = 1,033·9,811·104 = 0,1 МПа и То=273 К), м3/сут; F = 0,785D2 - внутренняя площадь сечения вертикального сепаратора, м2; D - внутренний диаметр сепаратора, м; р - давление в сепараторе, Па; Т - абсолютная температура в сепараторе, К; z - коэффициент, учитывающий отклонение реальных газов от идеального при давлении в сепараторе.



5.1.2. Расчет вертикального сепаратора по жидкости

Расчет вертикального гравитационного сепаратора сводится к тому, чтобы получить скорость подъема уровня жидкости υж в нем меньше скорости всплывания газовых пузырьков, т.е. должно быть

Скорость всплывания пузырьков газа υг в жидкости обычно определяется по формуле Стокса с заменой в ней абсолютной вязкости газа μг, на абсолютную вязкость жидкости μж .
Пропускную способность вертикального сепаратора по жидкости можно записать
     (5)
(6)
Па·с (7)
После подстановки в данную формулу величины площади F = 0,785D2 и значения ускорения свободного падения g получим
м3/сут
При расчетах сепараторов на пропускную способность приходится иметь дело с плотностью газа в условиях сепаратора. Для определения плотности необходимо пользоваться формулой:
кг/м2
где ρ0 - плотность газа при нормальных условиях, кг/м2; р и ро - соответственно давление в сепараторе и давление при нормальных условиях. Па; То и Т - абсолютная нормальная температура (То = 273 К) и абсолютная температура в сепараторе (Т = 273+t°C), К; z – коэффициент сверхсжи маемости.
5.2. Расчет вертикального сепаратора на прочность
Расчет сепараторов на прочность выполняется согласно ГОСТ 14249-89.
5.2.1. Расчет несущей способности опор полки

Определим массу вертикального сепаратора:
кг (8)
где m – масса сепаратора не заполненного ГЖС, кг; V – объем сепаратора, в данном случае сепаратор имеет форму цилиндра V = π R2 H, м3; ρ – плотность материала, в данном случаем материал корпуса Сталь 092ГС (ρ = 7850 кг/м3)
Определим массу ГЖС заполненного на 3/5 сепаратора:
кг
где m – масса ГЖС, кг; V – объем сепаратора, в данном случае сепаратор имеет форму цилиндра V = π R2 H, м3; ρ – плотность нефти (ρ = 880 кг/м3)
Рассчитаем силу, действующую на опоры:
Н (10)
Момент силы будет равен:
Н·м (11)
Где M – момент силы, Н·м; F – сила, действующая на опоры, Н; l – плечо от оси вертикального сепаратора до оси опоры, м.
Отсюда следует, что на каждую из четырех опор будет действовать момент силы равный ~7913,5 Н.
В результате увеличения производительности вертикального сепаратора необходимо закрепление дополнительного (-ых) сепаратора. Для двух закрепленных сепараторов масса будет равна m = 10798 кг, F = 109489,5 Н; М = 61314 Н·м.
 
5.2. Расчет обечайки сепаратора.

Цилиндрические обечайки являются одним из основных элементов технологических аппаратов. Обечайки большей частью изготавливаются вальцовкой из листового проката. Так как из одной, а в данном случае из нескольких обечаек образуется цилиндрический корпус аппарата. В данном сепараторе обечайка нагружена внутренним избыточным давлением.
Исходные данные:
Диаметр корпуса, м 0,74
Рабочее расчетное давление, МПа 0,1
Материал аппарата 0,9Г2С
Допустимые напряжения, Мпа 177

Рисунок 1 – Расчетная схема сепаратора от внутреннего давления

Находим расчетную толщину стенки
    мм (11)
где p - расчетное давление, МПа; D - диаметр корпуса, м; φP - коэффициент прочности сварных швов, определяется согласно Таблицы 20 Приложения 5, ГОСТ 14249-89 (φP = 1); - допускаемое напряжение, определяется в зависимости от толщины и марки стали согласно Таблицы 5 Приложения 1, ГОСТ 14249-89 ( МПа).
Находим допустимую толщину стенки:
мм (13)
мм (14)
где С1 – прибавка на коррозию; С2 – прибавка на минусовой допуск; С3 – технологическая прибавка.
Принимаем S1 = 5 мм – фактическая толщина стенки днища.
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
  (15)
Так как , то данный расчёт верен.



 
5.3. Расчет днища сепаратора.
Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов технологических аппаратов. Цилиндрические цельносварные корпусы горизонтальных аппаратов с обеих сторон ограничиваются днищами. Форма днищ, применяемая в отечественном аппаратостроении, бывает эллиптическая, полусферическая, в виде сферического сегмента, коническая и плоская. Конические и плоские днища бывают с отбортовкой на цилиндр и без отбортовки, а эллиптические — только с отбортовкой. В данном сепараторе применены эллиптические днища. Так же как и обечайки, днища рассчитываются по безмоментной теории расчёта оболочек.

Рисунок 2 – Расчетная схема днища сепаратора

Находим расчетную толщину стенки днища:
мм (16)
R – радиус кривизны в вершине днища,   (17)
м (18)
Находим допустимую толщину стенки, которая определяется по формуле:
(19)
– прибавка.
где - прибавка на коррозию, - прибавка на минусовой допуск, - технологическая прибавка
Принимаем =5,5 мм.
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
МПа (20)
Так как , то расчёт правильный.


 
5.4. Расчет фланцевого соединения.
В технологических аппаратах для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественно круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жесткими, герметичными и доступ¬ными для сборки, разборки и осмотра.

Рисунок 3 – Фланцевое соединение по ГОСТ 12820-80

Внутренний диаметр фланца D: 200мм.
Толщина обечайки S: 8 мм.
Толщина втулки принята S0=10 мм, что удовлетворяет условию:
S<S0<S&#61655;1,3 8<10<10,4 (21)
S0-S<5 10-8=2<5 (22)
Толщина S1 втулки по формуле:
(23)
(24)
 
Рисунок 4 – График для определения &#946;. Для ру &#8804; 0,6 МПа &#946; &#8804; 2,2;
для ру &#8805; 10 МПа &#946; =2. Во всех &#946;min &#8805; 1,5

Тогда толщина втулки из (23):

Высота втулки по формуле:
   (25)
Отсюда

Принимаем
Эквивалентная толщина втулки фланца:
(26)
Подставив значения получим:




Определяем диаметр болтовой окружности:
  (27)
где толщина втулки; диаметр болта, принимаем равным нормальный зазор между гайкой.
Принимаем


Находим наружный диаметр фланца:
(28)
где, а = 40 мм - для шестигранных гаек М20

Принимаем D=330 мм=0,3 м.
Наружный диаметр прокладки:
  (29)
где е = 30 мм - для плоских прокладок при dб=20 мм.
Подставив значения получим:

Средний диаметр прокладки определяется по формуле:

  (30)

где в = 12 мм - ширина плоской неметаллической прокладки для диаметра аппарата D=200 мм.
Количество болтов по формуле:
(31)
где шаг расположения болтов при


Тогда

Принимаем кратное четырем.
Высота (толщина) фланца:
   (32)
где &#61548;=0,26 для р=0,6МПа и приварных встык фланцев

Рисунок 5 – График для определения коэффициента &#955;:
1 – для плоских приварных фланцев; 2 – для приварных
встык фланцев


Принимаем
Расстояние между опорными поверхностями гаек для фланцевого соединения с уплотнительной поверхностью типа шип-паз (ориентировочно):
(33)
где высота стенки прокладки.
Отсюда


Рисунок 6 – Силы, действующие на фланец

Равнодействующая внутреннего давления определяется по формуле:
(34)
Тогда равнодействующая внутреннего давления имеет значение:

Находим реакцию прокладки:
 (35)
где для паронита
b0 - эффективная ширина прокладки:
 (36)
Тогда


Усилие, возникающее от температурных деформаций:
(37)
где &#61537; - коэффициенты линейного расширения материала фланца (09Г2С) и материала болта (35Х).
&#61537;ф=12,2&#8729;10-6 1/0С 
&#61537;б=12&#8729;10-6 1/0С
- расчетная температура неизолированных фланцев;
- расчетная температура болтов;
модуль упругости для болтов из стали 35Х;
площадь поперечного сечения для болтов диаметром М20;
- количество болтов;
податливости болтов, фланцев и прокладки, определяемые по формулам:
(38)
(39)
(40)
где расчетная длина болта;
(41)
(42)
(43)
(44)

Тогда подставим значения и получим:



Окончательно получаем по формуле (37):

Коэффициент жесткости фланцевого соединения находим по формуле:
(45)

Болтовая нагрузка в условиях монтажа до подачи внутреннего давления:
(46)
где допустимое давление паронитовой прокладки.


Тогда

Болтовая нагрузка в рабочих условиях:


Приведенный изгибающий момент:
(47)
где соответственно допускаемые напряжения для материала фланца при и расчетной температуре


&#8195;
5.4.1 Проверка прочности и герметичности соединения.

Условие прочности болтов выполняется:
(48)
где допустимое нормальное напряжение болта при 20&#61616; С.

  (49)

Условие прочности неметаллической прокладки из паронита:
  (50)
где [qпр]=130 МПа - для паронита;

Тогда

Максимальные напряжения в сечении фланца, ограниченные размером S1:
  (51)
где D*=D=0,2 м, при D >20 &#61655; S1 (0,8&#61502;20&#61655;0,020);
(52)

Тогда


Максимальные напряжения в сечении, ограниченном размером S0:



где при и
  

Рисунок 7 – График для определения

  (53)
Тогда


Напряжения во втулке от внутреннего давления:
• тангенциальные:
(54)

• меридиональные:
(55)



Условие прочности для фланца, ограниченного размером S1=20 мм выполняется, если:

(56)

где [&#61555;] = 350 МПа для стали 09Г2С
Подставив значения получим:


Условие прочности для фланца, ограниченного размером S0=10мм выполняется:
(57)

(58)
Подставим и получим:

Условия герметичности, определяемое по формуле углом поворота фланца, также выполняется, если:
  (59)
где [&#61553;] = 0,009 рад - допускаемый угол поворота приварного встык фланца при D=200 мм:

Фланцевое соединение подобрано и просчитано правильно.
&#8195;


Размер файла: 761,8 Кбайт
Фаил: Упакованные файлы (.rar)

   Скачать

   Добавить в корзину


    Скачано: 2         Коментариев: 0


Не можешь найти то что нужно? Мы можем помочь сделать! 

От 350 руб. за реферат, низкие цены. Просто заполни форму и всё.

Спеши, предложение ограничено !



Что бы написать комментарий, вам надо войти в аккаунт, либо зарегистрироваться.

Страницу Назад

  Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет вертикального сепаратора по газу и жидкости-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт:
Войти

Забыли ваш пароль?

Вы еще не зарегистрированы?

Создать новый Аккаунт


Способы оплаты:
UnionPay СБР Ю-Money qiwi Payeer Крипто-валюты Крипто-валюты


И еще более 50 способов оплаты...
Гарантии возврата денег

Как скачать и покупать?

Как скачивать и покупать в картинках


Сайт помощи студентам, без посредников!