Верхний слив одиночной железнодорожной цистерны.
Цель работы: Определение времени сифонного слива из одиночной цистерны и исследование влияния избыточного давления в цистерне на скорость верхнего слива с учетом следующей краткой теории.
Краткая теория.
Верхний слив производится через верхнюю горловину цистерны. Это так называемый сифонный слив. Сифонным трубопроводов называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости.
Нормальная работа сифонного трубопровода (сливного стояка) возможна при условии, когда остаточное давление в любой точке трубопроводной сети больше давления насыщенных паров сливаемого продукта при температуре перекачки, т.е.
,
где - атмосферное давление, МПа;
- потери на трение по длине всасывающего трубопровода, м;
- потери на местные сопротивления во всасывающем трубопроводе, м;
- разность геодезических отметок всасывающего патрубка насоса и начала всасывающего трубопровода, м.
|
|
При несоблюдении этого условия нарушается сплошность потока нефтепродукта в трубопроводе, т.е. поток разрывается, образуются газовые мешки и перекачка может прекратиться.
Предельная высота одиночного сливного стояка над нижней образующей цистерны, при которой не происходит разрыва потока, составляет:
,
где - потери напора на трение до наивысшей точки сливной колонки, м.
Расход в сливном стояке - переменная величина и может быть определен по формуле:
,
где - коэффициент расхода сливной коммуникации;
- площадь сечения сливного стояка, м2;
Для повышения эффективности сифонного слива (сокращение времени слива) в цистерне можно создать избыточное давление. В этом случае под герметически закрытую горловину цистерны подводится сжатый воздух из рессивера.
Условие работы:
Схема установки представлена на рис. 2.1. Насосом (14) при открытых вентилях (8) и (4) и закрытом вентиле (7) цистерна (1) заполняется водой из водяного бака (15) при открытой горловине цистерны. Затем закрывается вентиль (8) и открывается вентиль (7) и замеряется время верхнего слива цистерны. Затем цистерна вновь заполняется водой, а вентиль (8) и горловина герметически закрываются. Открываются краны (9) и (3) и в горловину цистерны подается сжатый воздух. Избыточное давление в цистерне измеряется с помощью манометра (2).
Открывается вентиль (7) и замеряется время слива воды из цистерны под давлением сжатого воздуха. Давление воздуха в цистерне во время слива поддерживается постоянным путем регулирования краном (3). Слив производится под давлением сжатого воздуха 0,1 ат., 0,2 ат., 0,3 ат.
|
|
Обработку полученных данных, проводить в следующей последовательности:
1. По данным замеров строится график зависимости относительного времени слива цистерны ( - время слива воды под давлением, - время слива воды из цистерны при отсутствии избыточного давления на свободной поверхности жидкости в цистерне) от величины избыточного давления.
2. Определяется средний фактический расход жидкости при верхнем сливе воды из цистерны без использования и с использованием избыточного давления:
,
где - объем цистерны, м3;
- время слива цистерны, с.
3. Определяются теоретические максимальные и минимальные значения расхода в начале и в конце процесса слива по формулам:
,
,
где - площадь сечения сливного трубопровода, м 2;
- диаметр цистерны, м;
- разность отметок между концом сливного трубопровода и нижней образующей цистерны, м;
- избыточное давление в цистерне, МПа;
- плотность воды, кг/м 3.
4. Находят среднее значение теоретического расхода:
5. Вычисляется коэффициент расхода сливного трубопровода для каждого измерения:
.
6. Сравнить полученные коэффициенты расхода при верхнем сливе цистерн с коэффициентом расхода при нижнем сливе цистерны.
Вопросы для самоконтроля
1. Основное условие нормальной работы сифонного трубопровода.
2. Зависит ли нормальная работа сифонного трубопровода от его высоты и формы?
3. В каком случае применяется верхний слив железнодорожных цистерн?
Таблица 2.7
Расчетные данные
№ п/п | Показатели | Ед. изм. | , ат | |||
0,1 | 0,2 | 0,3 | ||||
Время слива цистерны | с | |||||
Средний фактический расход, | м3/с | |||||
Максимальный теоретический расход, | м3/с | |||||
Минимальный теоретический расход, | м3/с | |||||
Среднее теоретическое значение расхода, | м3/с | |||||
Коэффициент расхода, | - |
Сравнить результаты расчетов с результатами расчетов лабораторной работы №6.