工学输油管道设计与管理二.pptx

2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas1油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算作业：作业：作业：作业：拟建一条长拟建一条长拟建一条长拟建一条长690690公里，年输量为公里，年输量为公里，年输量为公里，年输量为600600万吨的轻质油管线。已知原始资料：万吨的轻质油管线。已知原始资料：万吨的轻质油管线。已知原始资料：万吨的轻质油管线。已知原始资料：(1)(1)管路埋深管路埋深管路埋深管路埋深1.51.5米处的月平均地温米处的月平均地温米处的月平均地温米处的月平均地温:(2)(2)油品密度油品密度油品密度油品密度 2020=867.5kg/m=867.5kg/m33 (3)(3)油品的粘温特性：油品的粘温特性：油品的粘温特性：油品的粘温特性：(4)(4)可选用的离心泵型号规格：可选用的离心泵型号规格：可选用的离心泵型号规格：可选用的离心泵型号规格：(P24)(P24)或按照最新的泵机组样本进行选择或按照最新的泵机组样本进行选择或按照最新的泵机组样本进行选择或按照最新的泵机组样本进行选择(网上搜索或图书馆查阅相关手册网上搜索或图书馆查阅相关手册网上搜索或图书馆查阅相关手册网上搜索或图书馆查阅相关手册)。(5)(5)首站进口压头取首站进口压头取首站进口压头取首站进口压头取HH11=45m=45m，站内摩阻取，站内摩阻取，站内摩阻取，站内摩阻取15m15m。(6)(6)管材选用见管材选用见管材选用见管材选用见P64P64和附录一、附录二。和附录一、附录二。和附录一、附录二。和附录一、附录二。(7)(7)线路高程线路高程线路高程线路高程2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas2油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算作业：作业：作业：作业：设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。作业本中要体现手算过程。）设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。作业本中要体现手算过程。）设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。作业本中要体现手算过程。）设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。作业本中要体现手算过程。）(1)(1)合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换算；算；算；算；(2)(2)选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；(3)(3)取管道的当量绝对粗糙度取管道的当量绝对粗糙度取管道的当量绝对粗糙度取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mme=0.03mm，计算所需的泵站数；，计算所需的泵站数；，计算所需的泵站数；，计算所需的泵站数；(4)(4)将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相应的计算（双号学生选作）。应的计算（双号学生选作）。应的计算（双号学生选作）。应的计算（双号学生选作）。(5)(5)将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）(6)(6)校核校核校核校核:夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力,并调整站址；并调整站址；并调整站址；并调整站址；(7)(7)设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头HxHx的表达式，并检查全线动水压头和静水压的表达式，并检查全线动水压头和静水压的表达式，并检查全线动水压头和静水压的表达式，并检查全线动水压头和静水压头；头；头；头；(8)(8)求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas3油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川输油管道设计与管理输油管道设计与管理输油管道设计与管理输油管道设计与管理第一部分第一部分上次课总结复习上次课总结复习上次课总结复习上次课总结复习n n 加热输送的特点加热输送的特点加热输送的特点加热输送的特点 n n 热油管道热力计算基本公式热油管道热力计算基本公式热油管道热力计算基本公式热油管道热力计算基本公式2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas4油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算n nn 温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素1 1）如何考虑水力坡降？）如何考虑水力坡降？2 2）加加热热站站间间管管路路各各处处温温度度梯梯度度是是不不同同的的，出出口口段段温温降降快快，进进口口段段温降慢；温降慢；3 3）管管道道埋埋深深处处土土壤壤温温度度T T0 0不不同同，温温降降情情况况也也不不同同。夏夏季季T T0 0高高，温温降慢，冬季温降快；降慢，冬季温降快；n nn 温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素温降规律及影响因素4 4）对对温温降降影影响响最最大大的的是是总总传传热热系系数数K K和和流流量量G G，K K值值增增大大，温温降降将将显显著著加加快快；大大流流量量下下沿沿线线的的温温度度分分布布要要比比小小流流量量时时平平缓缓得得多多，流流量减少，终点油温急剧下降。量减少，终点油温急剧下降。2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas5油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算n nn摩擦生热对温度的影响摩擦生热对温度的影响摩擦生热对温度的影响摩擦生热对温度的影响摩擦生热对温度的影响摩擦生热对温度的影响（P79P79P79）1 1）2)2)Q Q、粘粘度度越越大大，b b越越大大；K K越越小小，b b越越大大，说说明明摩摩擦擦生生热热的的影响越大。影响越大。3 3）分三种情况）分三种情况 2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas6油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川n n公式的应用公式的应用公式的应用公式的应用求沿线温度分布求沿线温度分布求沿线温度分布求沿线温度分布已知终点温度已知终点温度已知终点温度已知终点温度T TZ Z，求起点温度，求起点温度，求起点温度，求起点温度T TR R 求最小安全输量求最小安全输量求最小安全输量求最小安全输量 (P82)(P82)在在允允许许的的最最高高出出站站温温度度和和最最低低进进站站温温度度下下保保证证管管道道安安全运行的最小输量。全运行的最小输量。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算运行时反算总传热系数运行时反算总传热系数运行时反算总传热系数运行时反算总传热系数确定站间距和加热站数确定站间距和加热站数确定站间距和加热站数确定站间距和加热站数计算加热站热负荷和燃料消耗计算加热站热负荷和燃料消耗计算加热站热负荷和燃料消耗计算加热站热负荷和燃料消耗 2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas7油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川n nn蜡结晶的影响蜡结晶的影响蜡结晶的影响蜡结晶的影响蜡结晶的影响蜡结晶的影响 1 1）按输油平均温度下的比热容计算。）按输油平均温度下的比热容计算。）按输油平均温度下的比热容计算。）按输油平均温度下的比热容计算。2 2）实实实实测测测测含含含含蜡蜡蜡蜡原原原原油油油油比比比比热热热热容容容容随随随随温温温温度度度度变变变变化化化化的的的的数数数数值值值值。整整整整理理理理成成成成原原原原油油油油比比比比热热热热容容容容一一一一温温温温度度度度（c cT T）关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线关关关关系系系系式式式式。管管管管道道道道分分分分段段段段计计计计算算算算温温温温降时代入相应温度下的降时代入相应温度下的降时代入相应温度下的降时代入相应温度下的c c值计算。值计算。值计算。值计算。3 3）实实实实测测测测含含含含蜡蜡蜡蜡原原原原油油油油单单单单位位位位温温温温降降降降的的的的析析析析蜡蜡蜡蜡率率率率及及及及其其其其结结结结晶晶晶晶潜潜潜潜热热热热，将将将将它它它它的影响计入原油比热容的变化。的影响计入原油比热容的变化。的影响计入原油比热容的变化。的影响计入原油比热容的变化。n nn 油流过泵温升油流过泵温升油流过泵温升油流过泵温升油流过泵温升油流过泵温升第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas8油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川n nn流态的转换流态的转换流态的转换流态的转换流态的转换流态的转换 流流流流态态态态的的的的转转转转变变变变由由由由雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数确确确确定定定定，设设设设临临临临界界界界雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数为为为为R Rekpekp，对对对对于于于于高粘高凝原油，高粘高凝原油，高粘高凝原油，高粘高凝原油，R Rekpekp=1000=100020002000 计算临界粘度，并由此确定临界温度计算临界粘度，并由此确定临界温度计算临界粘度，并由此确定临界温度计算临界粘度，并由此确定临界温度T Tkpkp 。利利利利用用用用温温温温度度度度计计计计算算算算公公公公式式式式，可可可可以以以以求求求求出出出出发发发发生生生生流流流流态态态态变变变变化化化化时时时时的的的的输输输输送送送送距距距距离。离。离。离。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas9油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川n nn温度参数的确定（温度参数的确定（温度参数的确定（温度参数的确定（温度参数的确定（温度参数的确定（P80P80P80）1 1）地温）地温）地温）地温T T0 0 对对架架空空管管道道，T T0 0取取最最低低月月平平均均气气温温。对对热热油油管管道道来来说，地温说，地温T T0 0取最低月平均地温。取最低月平均地温。对对对对最最最最高高高高月月月月平平平平均均均均温温温温度度度度的的的的温温温温降降降降和和和和热热热热负负负负荷荷荷荷进进进进行行行行校校校校核核核核。该该温温度度与与管管道道埋埋设设深深度度有有关关。从从工工艺艺的的角角度度来来看看，埋埋设设深深度度越越大大，T T0 0越高。越高。运行时，按实测温度核算。运行时，按实测温度核算。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas10油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2 2）加热站出站温度）加热站出站温度）加热站出站温度）加热站出站温度 从热油管道温降规律来看从热油管道温降规律来看从热油管道温降规律来看从热油管道温降规律来看，加热温度不宜太高。，加热温度不宜太高。从从从从粘粘粘粘温温温温特特特特性性性性和和和和其其其其它它它它物物物物理理理理性性性性质质质质考考考考虑虑虑虑，原原油油可可达达8080100100。对对重重油油，可可达达到到100100120120左左右右。如如含含水水，则则不不应应超超过过100100。为为防防止止气化，原油的加热温度最好不超过其初馏点。气化，原油的加热温度最好不超过其初馏点。对对对对高高高高含含含含蜡蜡蜡蜡原原原原油油油油，温温度度不不宜宜过过高高，一一般般不不超超过过7070；对对高高粘粘原原油油，温度可高一些，可达到温度可高一些，可达到120 120。从从从从防防防防腐腐腐腐绝绝绝绝缘缘缘缘层层层层来来来来考考考考虑虑虑虑 如如采采用用沥沥青青绝绝缘缘防防腐腐层层，油油温温高高，易易老老化和流淌，对其它防腐层，也应该考虑其高温性能。化和流淌，对其它防腐层，也应该考虑其高温性能。温温温温度度度度应应应应力力力力的的的的考考考考虑虑虑虑 在在确确定定加加热热温温度度时时，还还必必需需考考虑虑由由于于运运行行和和安安装装温温度度的的温温差差，而而使使管管道道遭遭受受的的温温度度应应力力是是否否在在强强度度允允许许范范围内。围内。2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas11油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川3 3）加热站进站温度）加热站进站温度）加热站进站温度）加热站进站温度 加热站进站油温主要取决于经济比较。加热站进站油温主要取决于经济比较。对对凝凝点点较较高高的的含含蜡蜡原原油油，由由于于在在凝凝点点附附近近时时粘粘温温曲曲线线很很陡陡，故故其其经经济济进进站站温温度度常常略略高高于于凝凝点点。习习惯惯上上取取高高于于凝凝点点3 355。对对高粘原油高粘原油，无限制，但要考虑对摩阻的影响。，无限制，但要考虑对摩阻的影响。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas12油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川3.2.2 3.2.2 热力计算原始资料（热力计算原始资料（热力计算原始资料（热力计算原始资料（P84P84）(1)(1)原油物性参数原油物性参数原油物性参数原油物性参数 uu密度和相对密度密度和相对密度密度和相对密度密度和相对密度 uu比热容比热容比热容比热容 液液液液态态态态原原原原油油油油和和和和成成成成品品品品油油油油的的比比热热容容c cy y在在输输送送温温度度范范围围内内的的变变化化趋势相同：比热容随温度的升高而缓慢上升，可按下式确定趋势相同：比热容随温度的升高而缓慢上升，可按下式确定 第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas13油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 含含蜡蜡原原油油当当油油温温低低于于析析蜡蜡温温度度时时，由由于于蜡蜡晶晶析析出出放放出出结结晶晶潜潜热热，比比热热容容中中包包含含了了固固相相的的c cy y及及蜡蜡晶晶潜潜热热。不不同同的的原原油油，或或同同种种原原油油在在不不同同的的温温度度范范围围，变变化化情情况况有有所不同。所不同。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算图图3-4 3-4 四种含蜡原油的四种含蜡原油的比热容比热容温度曲线温度曲线2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas14油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川uu导热系数导热系数导热系数导热系数 原原油油和和成成品品油油在在管管输输条条件件下下的的导导热热系系数数约约在在 0.10.10.16 0.16 W/W/（mm）之之间间，大大致致计计算算可可取取0.14 0.14 W/W/（mm）。油油品品呈呈半半固固态态时时导导热热系系数数比比液液态态时时要要大大，石石蜡蜡的的平平均均导导热热系系数数可可取取2.5 2.5 W/W/（mm）。）。uu粘度粘度粘度粘度 美国材料协会推荐方程美国材料协会推荐方程：粘温指数关系粘温指数关系：第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas15油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川(2)(2)土壤的热物性参数土壤的热物性参数土壤的热物性参数土壤的热物性参数 uu土壤的导热系数土壤的导热系数土壤的导热系数土壤的导热系数 土土壤壤的的导导热热系系数数取取决决于于土土壤壤的的种种类类及及土土壤壤的的孔孔隙隙度度、温度、含水量等。其中含水量的影响最大。温度、含水量等。其中含水量的影响最大。土土壤壤的的导导热热系系数数是是一一种种统统计计特特性性。一一般般通通过过实实验验资资料料进进行行统统计计处处理理。应应在在不不同同季季节节，在在管管道道沿沿线线每每隔隔一一定定距距离离（20km20km左左右右），测测定定土土壤壤导导热热系系数数。也也可可以以取取土土样样在在实实验验室测定或在现场用探针法测量。室测定或在现场用探针法测量。在设计管道时应根据线路具体条件确定土壤导热系数。在设计管道时应根据线路具体条件确定土壤导热系数。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas16油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川uu土壤的导温系数土壤的导温系数土壤的导温系数土壤的导温系数 （3 3）钢管、保温层、防腐绝缘层的导热系数）钢管、保温层、防腐绝缘层的导热系数）钢管、保温层、防腐绝缘层的导热系数）钢管、保温层、防腐绝缘层的导热系数（4 4）空气的密度、导热系数、粘度）空气的密度、导热系数、粘度）空气的密度、导热系数、粘度）空气的密度、导热系数、粘度3.2.3 3.2.3 热油管道的总传热系数（热油管道的总传热系数（热油管道的总传热系数（热油管道的总传热系数（P91P91）管管管管道道道道总总总总传传传传热热热热系系系系数数数数K K系系系系指指指指油油油油流流流流与与与与周周周周围围围围介介介介质质质质温温温温差差差差为为为为ll时时时时，单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内通通通通过过过过管管管管道道道道单单单单位位位位传传传传热热热热表表表表面面面面所所所所传传传传递递递递的的的的热热热热量量量量。它它表表示示油油流流至至周周围围介介质质散散散散热热热热的的的的强强强强弱弱弱弱，在在计计算算热热油油管管道道沿沿程程温温降降时时，K K值值是关键参数。是关键参数。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas17油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算（1 1 1 1 1 1）热油管道的散热过程）热油管道的散热过程）热油管道的散热过程）热油管道的散热过程）热油管道的散热过程）热油管道的散热过程 2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas18油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 传传热热学学中中常常采采用用每每米米管管长长的的传传热热系系数数K KL L，它它等等于于单单位位管管长长热热阻阻R RL L的的倒倒数数，表表示示油油流流与与周周围围介介质质温温差差为为ll时时，单单位位时时间间内内每每米米管管长长所所传传递递的的热热量量。但但工工程程上上习习惯惯采采用用总总传传热系数热系数K K，它们之间的关系如下，它们之间的关系如下 第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算无保温大直径管道无保温大直径管道2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas19油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（2 2）油流至管内壁的放热系数）油流至管内壁的放热系数）油流至管内壁的放热系数）油流至管内壁的放热系数 1 1 放放热热强强度度决决定定于于油油的的物物理理性性质质及及流流动动状状态态。可可用用 1 1与与放放热热准准数数NuNu、自自然然对流准数对流准数GrGr和流体物理性质准数和流体物理性质准数PrPr间的数学关系式来表示。间的数学关系式来表示。1 1）在层流时）在层流时，且，且 时时 2 2）紊流情况下）紊流情况下，时时第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas20油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川3 3）过渡区）过渡区）过渡区）过渡区 由由上上述述一一系系列列计计算算式式可可见见，紊紊流流状状态态下下的的 1 1要要比比层层流流时时大大得得多多，通通常常情情况况下下都都大大于于100 100 W/W/（mm2 2），二二者者可可能能相相差差数数十十倍倍。因因此此，紊紊流流时时的的 1 1对对传热系数的影响很小，可以忽略不计。而层流时传热系数的影响很小，可以忽略不计。而层流时 1 1必须计入。必须计入。（3 3）管壁的导热）管壁的导热）管壁的导热）管壁的导热 管管壁壁的的导导热热包包括括钢钢管管（或或非非金金属属管管)、防防腐腐绝绝缘缘层层、保保温温层层等等的的导导热热。钢钢管管壁壁导导热热热热阻阻很很小小，可可以以忽忽略略。绝绝缘缘层层，其其热热阻阻约约占占埋埋地地管管道道总总热热阻阻的的10%10%15%15%。保保温温管管道道上上，保保温温层层的的热热阻阻是是起起决决定定影影响响的的。特特别别是是架架空空或或水水下敷设的管道，保温层热阻是最主要的。下敷设的管道，保温层热阻是最主要的。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas21油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（4 4）管外壁至大气的放热系数）管外壁至大气的放热系数）管外壁至大气的放热系数）管外壁至大气的放热系数 2a2a（5 5）管外壁至土壤的放热系数）管外壁至土壤的放热系数）管外壁至土壤的放热系数）管外壁至土壤的放热系数 2 2 埋埋地地管管道道管管外外壁壁至至土土壤壤的的传传热热是是管管道道散散热热的的主主要要环环节节。管管外外壁壁的放热系数是管道散热强度的主要指标。的放热系数是管道散热强度的主要指标。传传热热学学中中将将埋埋地地管管道道的的稳稳定定传传热热过过程程简简化化为为半半无无限限大大均均匀匀介介质质中连续作用的线热源的热传导问题。在相关假设条件下得计算公式：中连续作用的线热源的热传导问题。在相关假设条件下得计算公式：第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算假设条件与实际不相符；假设条件与实际不相符；石方段的导热系数计算；石方段的导热系数计算；地表上覆盖层的影响。地表上覆盖层的影响。2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas22油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（6 6）埋地管道总传热系数的选用）埋地管道总传热系数的选用）埋地管道总传热系数的选用）埋地管道总传热系数的选用（P99-100P99-100）埋埋埋埋地地地地不不不不保保保保温温温温管管管管道道道道的的的的K K值值值值主主主主要要要要取取取取决决决决于于于于管管管管道道道道至至至至土土土土壤壤壤壤的的的的放放放放热热热热系系系系数数数数 2 2，土土土土壤壤壤壤导导导导热热热热系系系系数数数数受受受受到到到到多多多多种种种种因因因因素素素素影影影影响响响响，土土土土壤壤壤壤的的的的含含含含水水水水量量量量、温温温温度度度度场场场场、大大大大气气气气温温温温度等的变化都影响到度等的变化都影响到度等的变化都影响到度等的变化都影响到 2 2的大小，故难以得到准确的计算结果。的大小，故难以得到准确的计算结果。的大小，故难以得到准确的计算结果。的大小，故难以得到准确的计算结果。设设设设计计计计时时时时，我我我我国国国国均均均均采采采采用用用用经经经经验验验验方方方方法法法法确确确确定定定定K K值值值值。常常常常采采采采用用用用反反反反算算算算法法法法计计计计算算算算已已已已正正正正常常常常运运运运行行行行的的的的热热热热油油油油管管管管道道道道的的的的K K值值值值，作作作作为为为为同同同同类类类类地地地地区区区区新新新新设设设设计计计计管管管管道道道道的的的的参参参参考考考考值值值值。根根根根据据据据运运运运行行行行中中中中热热热热油油油油管管管管道道道道较较较较稳稳稳稳定定定定工工工工况况况况的的的的运运运运行行行行参参参参数数数数，带带带带入入入入温温温温降降降降公公公公式式式式，计计计计算算算算K K值值值值，从从从从大大大大量量量量计计计计算算算算值值值值中中中中总总总总结结结结出出出出K K值值值值的的的的变变变变化化化化范范范范围围围围，设设设设计计计计时时时时参参参参照照照照稳稳稳稳定定定定的的的的K K值值值值适适适适当当当当加加加加大大大大，作作作作为为为为新新新新设设设设计计计计管管管管道道道道的的的的总总总总传传传传热热热热系系系系数数数数。这这这这样样样样既既既既照照照照顾顾顾顾了了了了投投投投产产产产时时时时对加热能力较大的需求，又不致使加热炉热容量过大。对加热能力较大的需求，又不致使加热炉热容量过大。对加热能力较大的需求，又不致使加热炉热容量过大。对加热能力较大的需求，又不致使加热炉热容量过大。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas23油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川3.3 3.3 热油管道的水力计算热油管道的水力计算热油管道的水力计算热油管道的水力计算（P100P100）3.3.1 3.3.1 热油管道水力计算的特点热油管道水力计算的特点热油管道水力计算的特点热油管道水力计算的特点 1 1）热热热热油油油油管管管管道道道道沿沿沿沿线线线线单单单单位位位位长长长长度度度度上上上上的的的的摩摩摩摩阻阻阻阻损损损损失失失失（水水水水力力力力坡坡坡坡降降降降）不不不不是是是是定定定定值值值值，水水力力坡坡降降线线是是一一条条斜斜率率逐逐渐渐增增大大的的曲曲线线。计计算算热热油油管管道道的的摩摩阻阻损损失失时时，必必须须考考虑虑管管道道沿沿线线的的温温降降情情况况及及油油品品的的粘粘温温特特性性。即即先先热热力力计计算算，后水力计算。后水力计算。2 2）水水力力计计算算以以加加热热站站间间距距为为一一个个计计算算单单元元，全全线线摩摩阻阻损损失失为为各各加加热热站间摩阻的总和。站间摩阻的总和。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas24油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川3.3.2 3.3.2 热油管道摩阻计算方法热油管道摩阻计算方法热油管道摩阻计算方法热油管道摩阻计算方法 （1 1）理论计算方法）理论计算方法）理论计算方法）理论计算方法(P102-103)(P102-103)利利用用温温降降公公式式、粘粘温温关关系系式式以以及及摩摩阻阻计计算算公公式式得得到到热热油油管管道道摩摩阻计算的理论公式。阻计算的理论公式。由：由：得：得：其中其中l lR R为加热站间距，为加热站间距，在一个加热站间积分得：在一个加热站间积分得：第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas25油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 h hT T0 0：由由 则：则：简记为：简记为：l l为热油管道轴向温降的摩阻修正系数为热油管道轴向温降的摩阻修正系数 若若以以不不同同的的粘粘温温方方程程来来推推导导摩摩阻阻计计算算公公式式，可可以以导导出出不不同同的的l l计计算式。算式。第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas26油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（2 2）平均温度计算方法）平均温度计算方法）平均温度计算方法）平均温度计算方法(P101)(P101)思思路路：按按管管道道起起终终点点的的平平均均温温度度下下的的油油流流粘粘度度，用用等等温温输输送送的的方方式式计计算算一一个加热站的摩阻。具体步骤如下：个加热站的摩阻。具体步骤如下：1 1）计算加热站间油流的平均温度）计算加热站间油流的平均温度T Tpjpj；2 2）由粘温关系确定温度为）由粘温关系确定温度为T Tpjpj时的油流粘度时的油流粘度 ；3 3）计算一个加热站间的摩阻）计算一个加热站间的摩阻h hR R；理论平均温度理论平均温度也可加权取值也可加权取值 或或第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas27油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（3 3）分段计算法）分段计算法）分段计算法）分段计算法思思思思路路路路：将将将将整整整整个个个个站站站站间间间间管管管管道道道道分分分分为为为为若若若若干干干干段段段段，每每每每段段段段内内内内按按按按平平平平均均均均温温温温度度度度计计计计算算算算法法法法计计计计算算算算其其其其摩阻损失，各段摩阻损失之和即为整个站间管道总的摩阻损失。摩阻损失，各段摩阻损失之和即为整个站间管道总的摩阻损失。摩阻损失，各段摩阻损失之和即为整个站间管道总的摩阻损失。摩阻损失，各段摩阻损失之和即为整个站间管道总的摩阻损失。计算步骤：计算步骤：计算步骤：计算步骤：1 1）作粘温曲线）作粘温曲线2 2）作站间温降曲线；）作站间温降曲线；3 3）根据临界雷诺数）根据临界雷诺数 计算临界粘度计算临界粘度 ,从而判断沿线流态的变化；从而判断沿线流态的变化；4 4）将加热站间管段分成若干小段，每一小段温降不超过）将加热站间管段分成若干小段，每一小段温降不超过3 355；5 5）计算平均温度；）计算平均温度；第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas28油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川6 6）由）由 确定确定 ；7 7）计算第）计算第i i小段的摩阻小段的摩阻h hi i；8 8）9 9）计计算算总总压压头头，若若有有N Nq q个个加加热热站站，且且各各站站进进出出站站温温度度相相同同，则则1010）泵站数）泵站数第三章第三章第三章第三章 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算2024/4/19 周五周五Pipeline transportation of oil and natural gas29油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（4 4）径向温降对摩阻的影响径向温降对摩阻的影响径向温降对摩阻的影响径向温降对摩阻的影响(P103)(P103)油油流流径径向向存存在在一一定定的的温温度度场场分分布布，径径向向温温差差会会引引起起油油流流在在径径向向的的对对流流运运动动。由由于于径径向向温温降降引引起起的的扰扰动动及及管管壁壁附附近近油油流流粘粘度度的的增增大大，会会引引起起附附加加的的压压头头损损失失，在在层层流流时时影影响响大大。用用径径向向温温降降摩摩阻修正系数来修正计算摩阻。阻修正系数来修正计算摩阻。在在紊紊流流时时，径径向向温温降降对对摩摩阻阻损损失失的的影影响响很很小小，对对某些流态为层流的重油管道，某些流态为层流的重油管道，r r约在约在1.