Modeling of systems and processes

Моделирование систем и процессов

2219-0767

51134

10.12737/2219-0767-2022-15-2-7-13

Технические науки

Methodology and algorithm for calculating linear liquid pressure looses in pipelines

Методика и алгоритм расчета линейных потерь напора жидкости в трубопроводах

Акименко

Андрей Владимирович

Akimenko

Andrey Vladimirovich

akime77@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Аникеев

Евгений Александрович

Anikeev

E. Aleksandrovich

Воронин

Владимир Викторович

Voronin

Vladimir Viktorovich

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov

Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I Voronezh State Agricultural University after Emperor Peter the Great

27 06 2022

15 2 7 12 21 06 2022

https://zh-szf.ru/en/nauka/article/51134/view

В данной статье описаны методика и алгоритм определения линейных потерь напора жидкости в трубопроводе. Жидкие вещества, широко применяемые в народном хозяйстве, обычно хранятся в специальных резервуарах. Для хранения большого количества жидкого продукта, отдельные емкости объединяют в резервуарные парки. Резервуарные парки строятся при промышленных предприятиях и перевалочных базах различных транспортных систем. Примером этого является хранилище растительных масел в морском порту города Ейска (Российская Федерация, Краснодарский край). Для перекачки жидкого груза с транспортного средства в резервуар, или обратно, служат насосы (преимущественно – центробежные), трубопроводы, вспомогательные устройства. Проектирование хранилищ для жидких продуктов невозможно без гидравлического расчета этого оборудования. Значительное влияние на работу трубопроводных систем оказывают потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений. Методика расчета линейных потерь напора жидкости в трубопроводах включает в себя определение режима течения (ламинарный/турбулентный) с последующим вычислением коэффициентов трения Дарси. На основе полученных результатов рассчитываются потери напора по длине потока, с учетом геометрических характеристик трубопровода (длина, диаметр) и скорости движения жидкости. Методика была использована для построения алгоритма расчета линейных потерь напора. Данный алгоритм может быть применен, как часть ранее созданного алгоритма расчета и подбора насосного агрегата для хранилища жидких продуктов.

This article describes the methodology and algorithm for determining linear fluid pressure losses in pipeline. Liquid substances widely used in the national economy are usually stored in special tanks. To store a large amount of liquid product, separate tanks are combined into tank farms. Tank farms are being built at industrial enterprises and transshipment bases of various transport systems. An example of this is the storage of vegetable oils in the seaport of Yeysk (Russian Federation, Krasnodar territory). Pumps (mainly centrifugal), pipelines, auxiliary devices are used to transfer liquid cargo from a vehicle to a tank, or back. The design of liquid product storage is impossible without hydraulic calculation of this equipment. Pressure losses to overcome hydraulic resistances have a significant impact on the operation of pipeline systems. The methodology of calculating linear fluid pressure losses in pipelines includes the determination of the flow mode (laminar/turbulent), followed by the calculation of the Darcy friction coefficients. Based on the results obtained, the pressure loss along the flow length is calculated, taking into account the geometric characteristics of the pipeline (length, diameter) and the fluid velocity. The methodology was used to construct an algorithm for calculating linear fluid pressure losses. This algorithm can be applied as part of a previously created algorithm for calculating and selecting a pumping unit for storage of liquid products.

Трубопровод жидкий продукт линейные потери напора ламинарный режим течения турбулентный режим течения коэффициент Дарси алгоритм

Pipeline liquid product linear pressure losses laminar flow regime turbulent flow regime Darcy coefficient algorithm

Fragility and resilience indicators for portfolio of oil storage tanks subjected to hurricanes / S. Kameshwar, J.E. Padgett // Journal of Infrastructure Systems. - 2018. - T. 24, № 6. - Pp. 04018003. - DOI: 10.1061/(ASCE)IS.1943-555X.0000418.

Lightning exposure of oil tanks with changing roof position / A.I. Adekitan, M. Rock // Advances in Raw Material Industries for Sustainable Development Goals. - 2021. - Pp. 262-267.

Implementation of sustainable motorways of the sea services multi-criteria analysis of a Croatian port system / D. Žgaljić, E. Tijan, A. Jugović, T.P. Jugović // Sustainability. - 2019. - T. 11, № 23. - Pp. 6827. - DOI: 10.3390/su11236827.

A data-driven pipeline pressure procedure for remote monitoring of centrifugal pumps / R.A. Giro, G. Bernasconi, G. Giunta, S. Cesari // Journal of Petroleum Science and Engineering. - 2021. - T. 205. - Pp. 108845. - DOI: 10.1016/j.petrol.2021.108845.

Application of heterogeneous blading systems is the way for improving efficiency of centrifugal energy pumps / F. Pochylý, M. Haluza, S. Fialová, L. Dobšáková, A.V. Volkov, A.G. Parygin, A.V. Naumov, A.A. Vikhlyantsev, A.A. Druzhinin // Thermal Engineering. - 2017. - T. 64, № 11. - Pp. 794-801. - DOI: 10.1134/S0040601517110088.

CFD analysis of hydraulic performance in small centrifugal pumps operating with slurry / G.P. Botia, G.V. Ochoa, J.D. Forero // International Review on Modelling and Simulations. - 2019. - T. 12, № 6. - Pp. 364-372. - DOI: 10.15866/iremos.v12i6.18382.

Impact of design parameters on the performance of centrifugal pumps / M.E. Matlakala, D.V.V. Kallon, S.P. Simelane, P.M. Mashinini // 2nd International Conference on Sustainable Materials Processing and Manufacturing, SMPM. - 2019. - Pp. 197-206. - DOI: 10.1016/j.promfg.2019.05.027.

Psychoacoustic approach for cavitation detection in centrifugal pumps / J. Murovec, L. Čurović, T. Novaković, J. Prezelj // Applied Acoustics. - 2020. - T. 165. - Pp. 107323. - DOI: 10.1016/j.apacoust.2020.107323.

Аникин, Ю.В. Насосы и насосные станции : учеб. пособие / Ю.В. Аникин, Н.С. Царев, Л.И. Ушакова. - Екатеринбург : Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина, 2018. - 138 с.

Anikin, Yu.V. Nasosy i nasosnye stancii : ucheb. posobie / Yu.V. Anikin, N.S. Carev, L.I. Ushakova. - Ekaterinburg : Ural'skiy federal'nyy universitet im. B.N. El'cina, 2018. - 138 s.

10.

Моргунов, К.П. Насосы и насосные станции : учебное пособие / К.П. Моргунов - Санкт-Петербург : Лань, 2021. - 308 с.

Morgunov, K.P. Nasosy i nasosnye stancii : uchebnoe posobie / K.P. Morgunov - Sankt-Peterburg : Lan', 2021. - 308 s.

11.

Акименко, А.В. Методика и алгоритм расчета и подбора насосных агрегатов для хранилищ жидких продуктов / А.В. Акименко, Е.А. Аникеев, В.В. Воронин // Моделирование систем и процессов. - 2022. - Т. 15, № 1. - С. 7-13. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-7-13.

Akimenko, A.V. Metodika i algoritm rascheta i podbora nasosnyh agregatov dlya hranilisch zhidkih produktov / A.V. Akimenko, E.A. Anikeev, V.V. Voronin // Modelirovanie sistem i processov. - 2022. - T. 15, № 1. - S. 7-13. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-7-13.

12.

Гидравлика : учебник и практикум для вузов / В.А. Кудинов, Э.М. Карташов, А.Г. Коваленко, И.В. Кудинов ; под редакцией В.А. Кудинова - М : Юрайт, 2021. - 386 с.

Gidravlika : uchebnik i praktikum dlya vuzov / V.A. Kudinov, E.M. Kartashov, A.G. Kovalenko, I.V. Kudinov ; pod redakciey V.A. Kudinova - M : Yurayt, 2021. - 386 s.

13.

Никитин, О.Ф. Основы гидравлики и гидропневмопривода : учебник / О.Ф. Никитин, В.В. Яроц. - М. : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. - 490 с.

Nikitin, O.F. Osnovy gidravliki i gidropnevmoprivoda : uchebnik / O.F. Nikitin, V.V. Yaroc. - M. : Izdatel'stvo MGTU im. N. E. Baumana, 2019. - 490 s.

14.

Kavitha Kumari, K.S. Effective microgrid cost reduction using dragon fly optimization algorithm and firefly algorithm / K.S. Kavitha Kumari, R.S.R. Babu // 2020 5th International Conference on Computing, Communication and Security (ICCCS). - 2020. - Pp. 9276979. - DOI: 10.1109/ICCCS49678.2020.9276979.

15.

Ewees, A.A. Enhanced salp swarm algorithm based on firefly algorithm for unrelated parallel machine scheduling with setup times / A.A. Ewees, M.A.A. Al-qaness, M. Abd Elaziz // Applied Mathematical Modelling. - 2021. - T. 94. - Pp. 285-305. - DOI: 10.1016/j.apm.2021.01.017.

16.

Евдокимова, С.А. Алгоритм анализа клиентской базы торговой организации / С.А. Евдокимова, Т.П. Новикова, А.И. Новиков // Моделирование систем и процессов. - 2022. - Т. 15, № 1. - С. 24-35. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-24-35.

Evdokimova, S.A. Algoritm analiza klientskoy bazy torgovoy organizacii / S.A. Evdokimova, T.P. Novikova, A.I. Novikov // Modelirovanie sistem i processov. - 2022. - T. 15, № 1. - S. 24-35. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-24-35.

17.

Евдокимова, С.А. Применение алгоритмов кластеризации для анализа клиентской базы магазина / С.А. Евдокимова, А.В. Журавлев, Т.П. Новикова // Моделирование систем и процессов. - 2021. - Т. 14, № 2. - С. 4-12. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-2-4-12.

Evdokimova, S.A. Primenenie algoritmov klasterizacii dlya analiza klientskoy bazy magazina / S.A. Evdokimova, A.V. Zhuravlev, T.P. Novikova // Modelirovanie sistem i processov. - 2021. - T. 14, № 2. - S. 4-12. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-2-4-12.

18.

Жаксыбаев, Д.О. Алгоритмы классификации текстовых документов с учетом близости в признаковом пространстве / Д.О. Жаксыбаев, М.Н. Бакиев // Моделирование систем и процессов. - 2022. - Т. 15, № 1. - С. 36-43. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-36-43.

Zhaksybaev, D.O. Algoritmy klassifikacii tekstovyh dokumentov s uchetom blizosti v priznakovom prostranstve / D.O. Zhaksybaev, M.N. Bakiev // Modelirovanie sistem i processov. - 2022. - T. 15, № 1. - S. 36-43. - DOI: 10.12737/2219-0767-2022-15-1-36-43.

19.

Новикова, Т.П. Разработка алгоритма и модели функционирования информационной системы для малого сельскохозяйственного предприятия / Т.П. Новикова, Т.В. Новикова, А.И. Новиков // Моделирование систем и процессов. - 2020. - Т. 13, № 4. - С. 53-58. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-13-4-53-58.

Novikova, T.P. Razrabotka algoritma i modeli funkcionirovaniya informacionnoy sistemy dlya malogo sel'skohozyaystvennogo predpriyatiya / T.P. Novikova, T.V. Novikova, A.I. Novikov // Modelirovanie sistem i processov. - 2020. - T. 13, № 4. - S. 53-58. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-13-4-53-58.

20.

Оксюта, О.В. Проектирование транспортно-логистического комплекса предприятия / О.В. Оксюта, В.А. Коротких // Моделирование систем и процессов. - 2017. - Т. 10, № 1. - С. 56-60. - DOI: 10.12737/article_5926f7b1a71e41.56282866.

Oksyuta, O.V. Proektirovanie transportno-logisticheskogo kompleksa predpriyatiya / O.V. Oksyuta, V.A. Korotkih // Modelirovanie sistem i processov. - 2017. - T. 10, № 1. - S. 56-60. - DOI: 10.12737/article_5926f7b1a71e41.56282866.

21.

Оксюта, О.В. Разработка математической модели оптимального функционирования транспортно-логистического комплекса / О.В. Оксюта, В.А. Коротких // Моделирование систем и процессов. - 2017. - Т. 10, № 3. - С. 55-66. - DOI: 10.12737/article_5a29283f79c556.29247378.

Oksyuta, O.V. Razrabotka matematicheskoy modeli optimal'nogo funkcionirovaniya transportno-logisticheskogo kompleksa / O.V. Oksyuta, V.A. Korotkih // Modelirovanie sistem i processov. - 2017. - T. 10, № 3. - S. 55-66. - DOI: 10.12737/article_5a29283f79c556.29247378.

22.

Скиена, С. Алгоритмы. Руководство по разработке / С. Скиена. - СПб. : БХВ-Петербург, 2011. - 720 с.

Skiena, S. Algoritmy. Rukovodstvo po razrabotke / S. Skiena. - SPb. : BHV-Peterburg, 2011. - 720 s.

23.

Юров, А.Н. Проектирование автоматизированной системы производственных планировок / А.Н. Юров // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12, № 1. - С. 87-93. - DOI: 10.12737/article_5d639c813abcb9.89415758.

Yurov, A.N. Proektirovanie avtomatizirovannoy sistemy proizvodstvennyh planirovok / A.N. Yurov // Modelirovanie sistem i processov. - 2019. - T. 12, № 1. - S. 87-93. - DOI: 10.12737/article_5d639c813abcb9.89415758.