Thermal-hydraulic calculation of oil pipelines network based on a two layers bond-graph

Abstract

Purpose. Parallel synchronized calculation of networks with certain hydraulic and thermal properties of separate oil pipelines, which is possible with the use of a two-layer bond graph and a complex methods of potentials in nodes and methods loop currents in circuits. The authors propose to link two layers of graphs of the scheme using the equation of state of oil as a gas-liquid mixture, which will simplify and increase the speed of calculations. Findings. The principles of operation of the ball valve of the shut-off valve and its main differences from the flopper shutter are considered in detail. Also, the geometric parameters of the ball itself are demonstrated in detail. Examples of design are given, and the operating principle of the most common models of shut-off valves is described. Originality. The connection of the hydraulic and thermal layer of the bond-graph is realized by taking into account the average temperatures and the total heat transfer coefficient on the branches of the graph. Practical implications. The developed system of equations of the two-layer bond graph is applied to an estimation of work of networks of oil pipelines at designing and change of operational modes.

Мета. Паралельний синхронізований розрахунок трубопровідних мереж з індивідуальними гідравлічними і тепловими властивостями окремих нафтопроводів, який можливий з використанням двошарового бонд-графа (зв'язкового графа) і комплексного поєднання методу потенціалів у вузлах з методом струмів у ланцюгах. Автори пропонують пов'язати два шари зв'язкового графа схеми за допомогою рівняння стану нафти як газорідинної суміші, що спростить і збільшить швидкість попередніх технологічних розрахунків. Висновки. Застосування зв'язування шарів бонд-графу щодо гідравлічних і теплових характеристик можливе із застосуванням ряду усереднених термобаричних параметрів. В цьому випадку гідравлічна ділянка може вважатися такою, на якій є середня температура і середній показник теплообміну, що дозволяє синхронізувати шари і привести їх до єдиної і уніфікованої нумерації гілок і вузлів. Прийом виявився програмно-працездатним і перевірений на практиці для моделювання та попередньої оцінки технологічних режимів роботи мережі нафтопроводів. Оригінальність. Зв'язок гідравлічного і теплового шарів бонд-графу реалізовано з урахуванням середніх температур і сумарного коефіцієнта теплопередачі на гілках графа. Практичне значення. Розроблена система рівнянь двошарового графа зв'язків (бонд-графа) застосовується для інженерної оцінки роботи мереж нафтопроводів при технологічному проектуванні і зміні режимів роботи ділянок мережі нафтопроводів.