background image

Akademia Górniczo-Hutnicza 
im. Stanisława Staszica 
w Krakowie 

 

Magazynowanie i Transport Ropy 

Projekt

 

„Projekt odcinka rurociągu dalekiego zasięgu spełniającego postawione 

wymagania”  

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Piekielniak Kamil  

Wydział Wiertnictwa Nafty i Gazu  

Górnictwo i Geologia  

Grupa: III 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 2 

 

Spis Treści:

 

1. 

Temat projektu ................................................................................................................................ 3 

2. 

Wytyczenie trasy rurociągu dalekiego zasięgu wraz z opisem ........................................................ 3 

3. 

Określenie minimalnej średnicy wewnętrznej rurociągu przy zadanej przepustowości ................ 5 

4. 

Dobór gatunku stali rur przewodowych .......................................................................................... 6 

5. 

Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane ciśnieniem wewnętrznym tłoczonej 

ropy …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6 

6. 

Określenie minimalnej grubości ścianki rurociągu poddanego działaniu tylko ciśnienia 

wewnętrznego tłoczonej ropy - metoda stanów granicznych .............................................................. 10 

7. 

Określenie naprężenia w rurze rurociągu spowodowane ciśnieniem zewnętrznym . Wyznaczenie 

maksymalnej grubości posadowienia rurociągu bez zmian przekroju rurociągu. ................................ 16 

8. 

Określenie spadku ciśnienia w rurociągu ...................................................................................... 19 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 3 

 

1.

 

Temat projektu 

Projekt odcinka rurociągu dalekiego zasięgu spełniającego podstawowe wymagania. 

Dane projektowe: 

Typ danych 

Wartości danych 

Numer projektowy studenta

 

19 

Gęstość właściwa ropy naftowej w temp. 30 ºC 

ρ

r

 = 820 [kg/ m

3

Współczynnik lepkości kinematycznej w temp. 30 ºC 

ν

r

=5,1·10

-5

[m

2

/ s] 

Długość rurociągu 

L = 20 km 

Wydatek masowy przetłaczanej ropy naftowej 

M = 19000[ t/ dobę] 

Maksymalna prędkość przepływu ropy przez rurociąg 

v= 4,3[ m/s] 

Ciśnienie wewnątrz rurociągu (ciśnienie tłoczenia ropy) 

P= 6,7[ MPa] 

Współczynnik warunków pracy rurociągu 

m = 0,8 

Współczynnik parametrów wytrzymałościowych rurociągu 

γ

m

 =1,13 

Współczynnik konsekwencji zniszczenia rurociągu 

γ

n

 = 1,03 

Współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym 

γ

f

 = 1,01 

Współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do 

obliczeniowej wytrzymałości materiałowej 

α

sp

 = 0,9 

Współczynnik korekcyjny 

η = 0,95 

Współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą 

odkształceń R

e

 i granicą rozerwania R

m

 zależny od kategorii 

rurociągu 

κ = 0,8 

Współczynnik pulsacji: 

γ

= 1,0 

 

2.

 

Wytyczenie trasy rurociągu dalekiego zasięgu wraz z opisem  

 

Projektowany  rurociąg  ma  przebiegać  od  miejscowości  Busko-  Zdrój  do  miejscowości 

Żółcza.  Łączna długość rurociągu to 

20  . Trasa rurociągu składa się z prostoliniowych odcinków, 

bez jakiś charakterystycznych przegięć.  Długość pierwszego odcinka rurociągu to 

5,90  , jest to 

odległość  od  Buska-  Zdroju  do  miejscowości  o  nazwie  Skotniki  Małe.  Kolejny  odcinek  ma  długość 
8,18  , jego koniec znajduje się na południe od miejscowości Żuków, ostatni odcinek rurociągu 
ma długość  5,92 

. Na trasie rurociągu nie napotykamy jakiś szczególnych przeszkód, brak na niej 

lasów, gór. Jedyną przeszkodą jaką musimy pokonać to trzy niewielkie cieki wodne, o bardzo małej 
szerokości oraz kilka dróg lokalnych. Trasa rurociągu została wytyczona tak aby na drodze rurociągu 
nie  napotkać  chroniony  obiektów  przyrody,  ponieważ  czego  niestety  nie  widać  na  rysunku 
zamieszczonym  poniżej  na  północ  od  miejscowości  Owczary  znajduje  się  Rezerwat  Owczary  oraz 
południowy-wschód od miejscowości Skotniki Małe, mamy Rezerwat Kapturowa Góra. Wzdłuż całej 
trasy rurociągu występują pola uprawne, co wiąże się z tym że przed przystąpieniem do realizacji 
projektu niezbędne będzie uzyskanie zgód o właścicieli tych terenów na wykonywanie prac na ich 
posiadłościach.  

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 4 

 

 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 5 

 

3.

 

Określenie  minimalnej  średnicy  wewnętrznej  rurociągu  przy 
zadanej przepustowości  

 

Obliczenie wydatku objętościowego przetłaczanej  ropy: 

= 19000

= 219,907[ ] 

=  [ ] 

gdzie: 

 

 - wydatek objętościowy przepływającej ropy  

[

 

], 

 

 - wydatek masowy przetłaczanej ropy 

[

!"

 

], 

 

   - gęstość ropy 

[

!"

]. 

=

219,907

820  [ ]

 

= 0,268  $ % 

Określenie  minimalnej  średnicy  wewnętrznej  rurociągu  na  podstawie  minimalnego  wymaganego 
wydatku  tłoczenia  ropy  naftowej  oraz  maksymalnej prędkości  przepływu. Po  przekształceniu  wzoru 
na  wydatek  objętościowy  przetłaczanej  ropy  otrzymamy  wyrażenie  na  minimalną  średnicę 
wewnętrzną  rurociągu: 

= & ∙ ( = & ∙

) ∙

*

+

4

 

*, -.

= /

4 ∙

) ∙ & [ ]

 

gdzie: 

 

*, -.

 – minimalna średnica wewnętrzna rurociągu 

[ ], 

 

 - wydatek objętościowy przepływającej ropy  

[

 

], 

 

& - maksymalna prędkość przepływu ropy naftowej przez rurociąg. 

*, -.

= /

4 ∙ 0,268

) ∙ 4,3  [ ]

 

*, -.

= 0,282 [ ] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 6 

 

4.

 

Dobór gatunku stali rur przewodowych 

 

Do  wykonania  rurociągu  zostały  wybrane  rury  do  mediów  palnych  z  katalogu  firmy  Mistal  o 
parametrach podanych w tabeli: 

Gatunek 

stali 

Górna 

granica 

plastyczności 

1

2

[345] 

Wytrzymałość 

na 

rozciąganie 

1

6

[345] 

Średnica 

wewnętrzna 

7

8

[6] 

Grubość 

ścianki 

9

:

[6] 

Średnica 

zewnętrzna 

7

;

[6] 

L290NB 

290 

415 

0,350 

0,0125 

0,375 

 

5.

 

Określenie  naprężenia  w  rurze  rurociągu  spowodowane 
ciśnieniem wewnętrznym tłoczonej ropy 

 

Obliczenie parametrów 

< i <

=

> =

?

@

?

*

[−] 

gdzie: 

 

?

@

 - promień zewnętrzny rury rurociągu:  

?

@

[ ]; 

 

?

*

 - promień zewnętrzny rury rurociągu: 

?

*

[ ]. 

> =

0,188

0,175 [−]

 

> = 1,071 [−] 

> =

?

@

?  [−]

 

gdzie: 

 

?

@

 - promień zewnętrzny rury rurociągu:  

?

@

[ ]; 

 

? - odległość pkt. od osi rury ? =

B

C,DEF

+

=

G,+H+

+

= 0,141 [ ] . 

> =

0,188

0,141 [−]

 

> = 1,331 [−] 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 7 

 

Obliczenie naprężeń osiowych: 

I

 

= J ∙

1

>

+

− 1 [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]. 

I

 

= 6,7 ∙

1

1,071

+

− 1 [ JK]

 

I

 

= 45,283 [ JK] 

Obliczenie naprężeń zredukowanych: 

I

@

= √3 ∙ J ∙

>

+

>

+

− 1 [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]. 

I

@

= √3 ∙ 6,7 ∙

1,331

+

1,071

+

− 1 [ JK]

 

I

@

= 138,896 [ JK] 

Obliczenie naprężeń promieniowych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury: 

I

,*

= −J [ JK] 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]. 

I

,*

= −6,7 [ JK] 

Obliczenie naprężeń promieniowych w rurociągu na ściance zewnętrznej rury: 

I

,@

= 0 [ JK] 

Obliczenie naprężeń obwodowych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury: 

I

M,*

= J + J ∙

*

+

2 ∙

 

∙ O

*

+

 

P [ JK]

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 8 

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

*

 - wewnętrzna średnica rury 

[ ]; 

 

 

 - grubość ścianki rury 

[ ]. 

I

M,*

= 6,7 + 6,7 ∙

0,350

+

2 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]

 

I

M,*

= 97,266 [ JK] 

Obliczenie naprężeń obwodowych w rurociągu na ściance zewnętrznej rury: 

I

M,@

= J ∙

*

+

2 ∙

 

∙ O

*

+

 

P [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

*

 - wewnętrzna średnica rury 

[ ]; 

 

 

 - grubość ścianki rury 

[ ]. 

I

M,@

= 6,7 ∙

0,350

+

2 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]

 

I

M,@

= 90,566 [ JK] 

Obliczenie naprężeń osiowych w rurociągu: 

I

 

= J ∙

*

+

4 ∙

 

∙ O

*

+

 

P [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

*

 - wewnętrzna średnica rury 

[ ]; 

 

 

 - grubość ścianki rury 

[ ]. 

I

 

= 6,7 ∙

0,350

+

4 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 + 0,0125P [ JK]

 

I

 

= 45,283 [ JK] 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 9 

 

Obliczenie naprężeń zredukowanych w rurociągu na ściance wewnętrznej rury: 

I

@ ,*

= √3 ∙ J ∙

@

+

4 ∙

 

∙ O

@

 

P [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

 

 - grubość ścianki rury 

[ ]; 

 

@

- zewnętrzna średnica rury  

[ ]. 

I

@ ,*

= √3 ∙ 6,7 ∙

0,375

+

4 ∙ 0,0125 ∙ O0,375 − 0,0125P [ JK]

 

I

@ ,*

= 90,037 [ JK] 

Obliczenie naprężeń zredukowanych  w rurociągu na ściance zewnętrznej  rury: 

I

@ ,@

= √3 ∙ J ∙

*

+

4 ∙

 

∙ O

*

+

 

P [ JK]

 

gdzie: 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

*

 - wewnętrzna średnica rury 

[ ]; 

 

 

 - grubość ścianki rury 

[ ]. 

I

@ ,@

= √3 ∙ 6,7 ∙

0,350

+

4 ∙ 0,0125 ∙ O0,350 − 0,0125P [ JK]

 

 

I

@ ,@

= 78,432 [ JK] 

Po przeanalizowaniu obliczeń powyżej widzimy że naprężenie spowodowane przepływającą ropą są 

mniejsze od parametrów wytrzymałościowych dobranej rury. Na tej podstawie można stwierdzić że 

do projektu została dobrana runa o odpowiednich parametrach.  

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 10 

 

6.

 

Określenie  minimalnej  grubości  ścianki  rurociągu  poddanego  działaniu 

tylko  ciśnienia  wewnętrznego  tłoczonej  ropy  -  metoda  stanów 

granicznych  

Obliczenie zmodyfikowanej wytrzymałości na rozciąganie:  

Q

B

=

R ∙

S ∙ S

.

[ JK] 

gdzie: 

 

R  – minimalna wytrzymałość stali na rozciąganie [ JK]; 

 

 - współczynnik warunków pracy rurociągu [-]; 

 

S  - współczynnik parametrów wytrzymałościowych rurociągu [-]; 

 

S

.

 - współczynnik konsekwencji zniszczenia rurociągu [-]. 

Q

B

=

415 ∙ 0,8

1,13 ∙ 1,03 [ JK]

 

Q

B

= 285,248 [ JK] 

Obliczenie minimalnej grubości ścianki metodą stanów granicznych: 

I stan graniczny  

 

Jednoosiowy stan naprężeń: 

 

=

S

T

∙ J ∙

@

2 ∙ OQ

B

∙ U

 V

∙ S

V

+ S

T

∙ JP [ ]

 

gdzie: 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]; 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

@

- zewnętrzna średnica rury  

[ ]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]; 

 

U

 V

- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości 

materiałowej [-]; 

 

S

V

 - współczynnik pulsacji [-]; 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]. 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 11 

 

 W

=

1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375

2 ∙ O285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7 [ ]

 

 

= 4,8 ∙ 10

X

[ ] 

 

Dwuosiowy stan naprężeń: 

Y

W

= /1 −

3

4 ∙ Z

I

 

Q

B

[

+

1

2 ∙

I

 

Q

B

 

gdzie: 

 

Y

W

 - parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-]; 

 

I

 

 - naprężenie osiowe w rurociągu 

[ JK]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]. 

Y

W

= /1 −

3

4 ∙ Z

45,283

285,248[

+

1

2 ∙

45,283

285,248

 

Y

W

= 0,911 

 +

=

S

T

∙ J ∙

@

2 ∙ OY

W

∙ Q

B

∙ U

 V

∙ S

V

+ S

T

∙ JP [ ]

 

gdzie: 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]; 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

@

- zewnętrzna średnica rury  

[ ]; 

 

Y

W

 - parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]; 

 

U

 V

- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości 

materiałowej [-]; 

 

S

V

 - współczynnik pulsacji [-]; 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]. 

 +

=

1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375

2 ∙ O0,911 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7 [ ]

 

 +

= 5,2 ∙ 10

X

[ ] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 12 

 

Liniowa prędkość korozji:  0,05 ÷ 0,1 

M!

.  

Po 50 latach eksploatacji rurociągu 5

 korozji:  

 

= 5,2 ∙ 10

X

+ 5 ∙ 10

X

= 10,2 ∙ 10

X

[ ] wartość ta jest mniejsza od wybranej przez nas, więc 

dobrze dobrano grubość ścianki rury rurociągu. 

Ponadto przy doborze grubości ścianki należy spełnić dodatkowe warunki techniczne: 

 

≥ ]

1

140 ∙

@

4

 

≥ ]

1

140 ∙ 0,375 = 2,6[

]

4

 

Jednoosiowy układ naprężeń  

Warunek:    

I

M

≤ Q

B

 

I

M

= S

T

∙ J ∙

O

@

− 2 ∙

 

P

2 ∙

 

[ JK] 

I

M

= 1,01 ∙ 6,7 ∙

O0,375 − 2 ∙ 0,0125P

2 ∙ 0,0125

[ JK] 

I

M

= 108,580 [ JK] 

Sprawdzenie warunku: 

108,580 [ JK] ≤ 285,248[ JK] warunek spełniony 

 

Dwuosiowy układ naprężeń  

Warunek:  

I

 

≤ Y

W

∙ Q

B

 

I

 

= S

T

∙ J ∙

O

@

− 2 ∙

 

P

4 ∙

 

[ JK] 

I

 

= 1,01 ∙ 6,7 ∙

O0,375 − 2 ∙ 0,0125P

4 ∙ 0,0125

[ JK] 

I

 

= 87,246 [ JK] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 13 

 

Sprawdzenie warunku: 

Y

W

∙ Q

B

= 0,911 ∙ 285,248 [ JK] = 259,898 [ JK] 

87,246 [ JK] ≤ 259,898 [ JK] warunek spełniony 

Warunek: 

R

`

R ≥ 0,75

 

Sprawdzenie warunku: 

+aG
bcG

= 0.699 warunek nie  spełniony, musimy sprawdzić II stan graniczny  

II stan graniczny  

 

Jednoosiowy stan naprężeń  

 W

=

S

T

∙ J ∙

@

2 ∙ Ode ∙ Q

B

∙ U

 V

∙ S

V

+ S

T

∙ JP

[ ] 

gdzie: 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]; 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R

e

 i granicą 

rozerwania R

m

 [-]; 

 

e - współczynnik korekcyjny [-]; 

 

@

- zewnętrzna średnica rury  

[ ]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]; 

 

U

 V

- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości 

materiałowej [-]; 

 

S

V

 - współczynnik pulsacji [-]; 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]. 

 

 W

=

1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375

2 ∙ O 0,8

0,95 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7

[ ] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 14 

 

 

= 5,7 ∙ 10

X

[ ] 

 

Dwuosiowy stan naprężeń  

Y

+

= f1 −

3

4 ∙ g

I

 

d

e ∙ Q

B

h

+

1

2 ∙

I

 

d

e ∙ Q

B

 

gdzie: 

 

Y

+

 - parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-]; 

 

I

 

 - naprężenie osiowe w rurociągu 

[ JK]; 

 

d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R

e

 i granicą 

rozerwania R

m

 [-]; 

 

e - współczynnik korekcyjny [-]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]; 

 

Y

+

= f1 −

3

4 ∙ g

45,283

0,8

0,95 ∙ 285,248

h

+

1

2 ∙

45,283

285,248

 

Y

+

= 0,817 

 +

=

S

T

∙ J ∙

@

2 ∙ OY

+

∙ de ∙ Q

B

∙ U

 V

∙ S

V

+ S

T

∙ JP

[ ] 

gdzie: 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]; 

 

J – nominalne ciśnienie wewnątrz rurociągu [ JK]; 

 

@

- zewnętrzna średnica rury  

[ ]; 

 

Y

+

 - parametr uwzględniający dwuosiowy stan naprężeń [-]; 

 

d - współczynnik uwzględniający różnicę pomiędzy granicą odkształceń R

e

 i granicą 

rozerwania R

m

 [-]; 

 

e - współczynnik korekcyjny [-]; 

 

Q

B

 - zmodyfikowana wytrzymałość na rozciąganie 

[ JK]; 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 15 

 

 

U

 V

- współczynnik wytrzymałości spoiny w stosunku do obliczeniowej wytrzymałości 

materiałowej [-]; 

 

S

V

 - współczynnik pulsacji [-]; 

 

S

T

 - współczynnik obciążenia ciśnieniem wewnętrznym [-]. 

 

 +

=

1,01 ∙ 6,7 ∙ 0,375

2 ∙ O0,817 ∙ 0,8

0,95 ∙ 285,248 ∙ 0,9 ∙ 1 + 1,01 ∙ 6,7

[ ] 

 

= 6,9 ∙ 10

[ ] 

Po uwzględnieniu poprawki na korozję: 

 

= 6,9 ∙ 10

+ 5 ∙ 10

Xc

= 11,9 ∙ 10

X

[ ] 

 

Jednoosiowy układ naprężeń  

Warunek:  

I

G

i
j

∙ Q

B

 

I

M

= S

T

∙ J ∙

O

@

− 2 ∙

 

P

2 ∙

 

[ JK] 

I

M

= 1,01 ∙ 6,7 ∙

O0,375 − 2 ∙ 0,0125P

2 ∙ 0,0125

[ JK] 

I

M

= 94,738 [ JK] 

Sprawdzenie warunku: 

d

e ∙ Q

B

=

0,8

0,95 ∙ 285,248 [ JK] = 240,209[ JK]

 

94,738 [ JK] ≤ 240,209[ JK] warunek spełniony 

 

Dwuosiowy układ naprężeń 

Warunek: 

I

 

≤ Y

+

i
j

∙ Q

B

  

I

 

= S

T

∙ J ∙

O

@

− 2 ∙

 

P

4 ∙

 

[ JK] 

I

 

= 1,01 ∙ 6,7 ∙

O0,375 − 2 ∙ 0,0125P

4 ∙ 0,0125

[ JK] 

I

 

= 47,369 [ JK] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 16 

 

Sprawdzenie warunku: 

Y

+

i
j

∙ Q

B

= 0,817 ∙

G,H

G,ac

∙ 285,248 [ JK] = 196,297 [ JK]  

47,369 [ JK] ≤ 196,297 [ JK] warunek spełniony  

 

7.

 

Określenie  naprężenia  w  rurze  rurociągu  spowodowane 

ciśnieniem  zewnętrznym  .  Wyznaczenie  maksymalnej  grubości 

posadowienia rurociągu bez zmian przekroju rurociągu. 

 

Obliczenie ciśnienia krytycznego, które powoduje spłaszczenie przekroju rurociągu: 

J

! kl

=

2 ∙ m

1 − &

+

∙ Z

 

 

[ [ JK] 

gdzie: 

 

m - moduł Younga dla materiału rury [ JK]; 

 

& - współczynnik Poissona dla stali [-]; 

 

 

 - grubość ścianki 

[ ]; 

 

 

 - średnia średnica rury 

[ ]. 

 

=

*

+

@

2

[ ] 

 

=

0,350 + 0,375

2

[ ] 

 

= 0,363[ ] 

J

! kl

=

2 ∙ 2,1 ∙ 10

c

1 − 0.3

+

∙ Z

0,0125

0,363 [ [ JK]

 

J

! kl

= 18,924 [ JK] 

Obliczenie dopuszczalnego ciśnienia zewnętrznego : 

J

@

J

! kl

5

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 17 

 

gdzie: 

 

J

! kl

 – ciśnienie krytyczne powodujące spłaszczenie rurociągu 

[ JK]. 

J

@

18,924

5  [ JK]

 

J

@

≤ 3,785 [ JK] 

Obliczenie naprężeń pionowych w gruncie: 

I

@

=

 

∙ ∙ ℎ

 

[ JK] 

gdzie: 

 

 

 - średnia gęstość właściwa nadkładu 

o

!"

p ; 

 

 - przyspieszenie ziemskie 

o

 

C

p; 

 

 

 - średnia wysokość nadkładu 

[ ]. 

I

@

= 2000 ∙ 8,60556 ∙ 0,5[ JK] 

I

@

= 0,0098 [ JK] 

Obliczenie naprężeń poziomych w gruncie

I

q

= I

k

= ∙ I

@

[ JK] 

gdzie: 

 

- współczynnik bocznego nacisku [-]; 

 

I

@

 - naprężenie pionowe w gruncie 

[ JK]. 

=

&

1 − & [– ]

 

=

0,3

1 − 0,3 [−]

 

= 0,429 [−] 

I

q

= I

k

= 0,429 ∙ 0,0098 [ JK] 

I

q

= I

k

= 0,0042 [ JK] 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 18 

 

Lp. 

d

g

d

sr 

h

sr 

σ

σ

, σ

P

kryt 

P

kryt

/5  σ

OK.? 

mm 

mm 

mm 

MPa 

MPa 

MPa 

MPa 

tak/nie 

350 

12,5 

370 

0,5 

0,0098 

0,0042 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

0,8 

0,016 

0,0067 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

1,0 

0,020 

0,0084 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

1,2 

0,024 

0,010 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

1,5 

0,029 

0,013 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

2,0 

0,039 

0,017 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

3,0 

0,059 

0,025 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

5,0 

0,098 

0,042 

18,924 

3,785 

tak 

350 

12,5 

370 

8,0 

0,157 

0,067 

18,924 

3,785 

tak 

10 

350 

12,5 

370 

10,0 

0,196 

0,084 

18,924 

3,785 

tak 

11 

350 

12,5 

370 

20 

0,392 

0,168 

18,924 

3,785 

tak 

12 

350 

12,5 

370 

50 

0,981 

0,420 

18,924 

3,785 

tak 

13 

350 

12,5 

370 

100 

1,961 

0,841 

18,924 

3,785 

tak 

14 

350 

12,5 

370 

200 

3,923 

1,681 

18,924 

3,785 

nie 

15 

350 

12,5 

370 

500 

9,807 

4,203 

18,924 

3,785 

nie 

 

Obliczenie maksymalnej głębokości posadowienia rurociągu bez zmian przekroju: 

I

@

=

 

∙ ∙ ℎ

sq

 

sq

=

I

@

 

[ ] 

gdzie: 

 

I

@

 - naprężenie pionowe równe dopuszczalnemu ciśnieniu zewnętrznemu 

[ JK]; 

 

    - przyspieszenie ziemskie 

o

 

C

p; 

 

 

 - średnia gęstość właściwa nadkładu 

o

!"

p. 

sq

=

18,924 ∙ 10

t

9,80665 ∙ 2000 [ ]

 

sq

= 192,972 [ ] 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 19 

 

8.

 

Określenie spadku ciśnienia w rurociągu  

Obliczenie średniej  liniowej prędkości przepływu ropy: 

u = ( =

4 ∙

) ∙

*

+

o p 

gdzie: 

 

 - objętościowy wydatek przepływu ropy przez rurociąg 

o

 

p; 

 

( – pole przekroju poprzecznego rurociągu [

+

]; 

 

*

 - średnica wewnętrzna 

[ ]. 

u =

4 ∙ 0,268

) ∙ 0,350

+

o p 

u = 2,787 o p 

Obliczenie Liczby Reynoldsa: 

R =

u ∙

*

&  [−]

 

gdzie: 

 

u - średnia liniowa prędkość przepływu ropy o

 

p; 

 

*

 - średnica wewnętrzna 

[ ]; 

 

& – kinematyczny współczynnik przetłaczanej ropy o

v

 

p. 

R =

2,787 ∙ 0,350

5,1 ∙ 10

Xc

[−] 

R = 19130 → przepływ przejściowy 

Obliczenie współczynnika oporu przepływu : 

w =

0,3164

√R

x

[−] 

gdzie: 

 

R  – liczba Reynoldsa [-]. 

 

background image

Magazynowanie i Transport Ropy – Projekt   

 

 

Strona 20 

 

w =

0,3164

√19130

x

[−] 

w = 0,027 [−] 

 

Obliczenie spadku ciśnienia w rurociągu: 

∆J = J

W

− J

+

= w ∙

u

+

∙ z ∙

2 ∙

*

[ JK] 

gdzie: 

 

w - współczynnik oporu przepływu [-]; 

 

u - średnia liniowa prędkość przepływu ropy o

 

p; 

 

z - długość odcinka rurociągu [ ]; 

 

 – gęstość przetłaczanej ropy 

o

!"

p; 

 

*

 - średnica wewnętrzna 

[ ]. 

 

 

∆J = 0,027 ∙

+,{H{

v

∙+GGGG∙H+G

+∙G, cG

[ JK] 

 

∆J = 4,897 [ JK] 

Obliczony  spadek  ciśnienia  jest  mniejszy  od  ciśnienia  tłoczenia  ropy,  dzięki  czemu  nie  będzie 

problemów z przetłoczeniem ropy z miejscowości Busko-Zdrój do Żółcza.