Расчёт потребного напора H₁ для перекачки нефти по трубопроводу. Учитывает режим течения — ламинарный, переходный, турбулентный — и автоматически подбирает коэффициент λ по критерию Рейнольдса.
Определяет режим течения. При Re ≤ 2320 — ламинарное течение.
Средняя скорость нефти в поперечном сечении трубы.
Ламинарный: 64/Re. Зоны турбулентности по Никурадзе–Альтшулю.
Коэффициент 1.1 — запас на местные сопротивления (10%).
Давление на входе с учётом потерь и конечного давления p₂.
Искомая величина — напор, необходимый для обеспечения заданного расхода.
Самый «дешёвый» режим для компании — потери давления минимальны, насосы работают вполсилы. Встречается редко: только при очень медленной прокачке или сверхвязкой нефти зимой. На практике нефтяники стараются его избегать — низкая скорость означает малый объём прокачки в сутки, а значит потери выручки.
Поток турбулентный, но стенка трубы ещё «не чувствует» своей шероховатости — она скрыта под тонким вязким слоем у стенки. Потери напора заметно выше, чем в ламинарном режиме, насосам нужно больше энергии. Рабочий режим для большинства средних нефтепроводов. Состояние трубы (коррозия, отложения) пока на λ не влияет — это плюс для эксплуатации.
Шероховатость стенки начинает напрямую влиять на потери. Это критично: если труба со временем корродирует или на ней нарастают отложения — δ растёт, λ растёт, насосы потребляют больше электроэнергии. Компания платит за это каждый день. Именно в этой зоне работают многие магистральные нефтепроводы, и именно здесь своевременная очистка трубы (прогон «поросёнка») даёт реальную экономию.
Наиболее энергозатратный режим: потери напора пропорциональны квадрату скорости течения. Коэффициент гидравлического трения λ определяется исключительно относительной шероховатостью стенки δ/d и не зависит от числа Рейнольдса. Двукратный прирост расхода влечёт четырёхкратный рост потерь давления, что существенно увеличивает нагрузку на насосное оборудование и энергопотребление станции.