Использование обобщенной формулы Л.С. Лейбензона при гидравлическом расчете перекачки нефти и нефтепродуктов с малыми добавками полимеров

UDK: 622.692:621.22

DOI: 10.24887/0028-2448-2020-8-110-112

Ключевые слова: гидравлическое сопротивление, растворы полимеров, эмпирические зависимости, концентрация полимера, структура расчетной формулы, обобщенная формула Л.С. Лейбензона

Авт.: М.И. Валиев (ООО «НИИ Транснефть»), А.А. Коршак (ООО «НИИ Транснефть»)

При расчетах трубопроводов, по которым перекачиваются нефть и нефтепродукты с малыми добавками полимеров, традиционно используется формула Дарси – Вейсбаха. Для вычисления коэффициента гидравлического сопротивления в ней предложено большое количество расчетных зависимостей. В статье выполнен их критический анализ. Все формулы не являются в полной мере теоретическими, поскольку содержат эмпирические коэффициенты, которые либо должны уточняться для каждой пары жидкость – присадка по экспериментальным данным, либо рассчитываются по аппроксимационным зависимостям, полученным для условий выполненных экспериментов. В принципе большинство описанных формул может использоваться в равной степени. Однако часть из них неудобна для решения теоретических задач трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. Поэтому, по мнению авторов, наиболее предпочтительны формулы, в которых коэффициент гидравлического сопротивления при перекачке нефти и нефтепродуктов с малыми добавками полимеров представлен в виде произведения аналогичного коэффициента при их перекачке без полимеров в форме Л.С. Лейбензона и поправочной функции, учитывающей концентрацию полимера, степень развития турбулентности и другие факторы. Такая запись расчетной формулы позволила показать, что для гидравлического расчета трубопроводов для перекачки нефти и нефтепродуктов с малыми добавками полимеров может быть использована обобщенная формула Л.С.Лейбензона. При этом коэффициент β в ней равен произведению аналогичного коэффициента при перекачке нефти и нефтепродуктов без добавок полимеров на поправочную функцию, учитывающую концентрацию полимера, степень развития турбулентности и другие факторы. Поскольку другое на данный момент пока не установлено, значение другого коэффициента Л.С. Лейбензона m и методы вычисления переходных чисел Рейнольдса при использовании малых добавок полимеров пока можно считать теми же, что и в случае перекачки без них.
Список литературы
1. Возможные пути снижения гидродинамического сопротивления при течении в турбулентном трубах / И.Г. Булина, Л.С. Динабург, А.Д. Магомедов, В.И. Бакараджиева // Нефтяное хозяйство. – 1971. – № 6. – С. 27–30.
2. Walsh M. Theory of drag reduction in dilute high polymer flows // Trans. Soc. Rheal. – 1978. – V. 27. – Р. 134–137.
3. Об одном возможном механизме влияния малых добавок ВМС на турбулентность / Г.И. Баренблатт, И.Г. Булина, Я.Б. Зельдович [и др.] // ПМТФ. – 1965. – № 5. – С. 147–148.
4. Johnson B., Barchi R. Effect of drag reducing additives on boundary–layer turbulence // Journal of hydromantic. – 1968. – V. 2. – P. 108–110.
5. Амфилохиев В.Б., Артюшков Л.С. Критерии подобия турбулентных течений разбавленных растворов полимеров и обобщенная зависимость для коэффициента трения // Известия РАН. Сер. Механика жидкости и газа. – 1998. – № 4. – С. 191–196.
6. Лурье М.В. Гидравлические расчеты перекачки дизельных топлив с антитурбулентными присадками // Транспорт и хранение нефтепродуктов. – 1996. – № 10–11. – С. 18–20.
7. Лурье М.В., Голунов Н.Н. Использование результатов стендовых испытаний малых противотурбулентных добавок для гидравлических расчетов промышленных трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2016. – № 4. – С. 32–37.
8. Ерошкина И. И. Повышение пропускной способности магистральных нефтепродуктопроводов на основе применения противотурбулентных присадок: дис. ... канд. техн. наук. – М., 2003. – 146 с.
9. Хуссейн М.Н. Улучшение параметров работы нефтепроводов путем применения противотурбулентных присадок: диc. ... канд. техн. наук. – Уфа, 2009. – 122 с.
10. Муратова В.И., Нечваль А.М. Выбор формулы для расчета коэффициента гидравлического сопротивления при использовании противотурбулентных присадок // Транспорт и хранение нефтепродуктов. – 2008. – № 2. – С. 11–13.
11. Lowe R. The turbulent shear flow of dilute polymer solution a long chain polymers // A Thesis Presented for the Degree of Master of Engineering at University of Liverpool. – 1969. – № 7. – 115 p.
12. О снижении гидродинамического сопротивления добавками полимеров / Л.И. Седов, В.А. Васецкая, В.А. Иоселевич, В.Н. Пилипенко // В кн. Механика турбулентных потоков. – М.: Наука, 1980. – С. 7–29.
13. Горин Я., Норбери Д. Турбулентное течение разбавленных растворов по­лимеров // Инженерно-физический журнал. – Т. 27. – № 5. – С. 830–838.
14. On the Lambert W function / R.M. Corless, G.H. Connet, D.E. Hare [et al.] // Advance Computational Maths. – 1996. – V. 5. – P. 329–359.
15. Особенности работы магистрального нефтепровода с применением противотурбулентной присадки/ А.И. Гольянов, А.А. Гольянов, Д.А. Михайлов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2013. – № 2. – С. 36–43.