輸油管道設(shè)計(jì)與管理(2011級(jí)第6次課)

1、1油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline上次課總結(jié)復(fù)習(xí)上次課總結(jié)復(fù)習(xí)重點(diǎn)：重點(diǎn)：n 管道大落差段的設(shè)計(jì)問(wèn)題管道大落差段的設(shè)計(jì)問(wèn)題n 中間站停運(yùn)工況中間站停運(yùn)工況n 中間漏油工況中間漏油工況n 輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)2.6.3 輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)n 改變泵的工作特性改變泵的工作特性(改變能量供應(yīng)改變能量供應(yīng))u改變運(yùn)行的泵站數(shù)和泵機(jī)組數(shù)u改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速u(mài)改變離心泵的葉輪直徑u離心泵

2、撤級(jí)3油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算n改變管道的工作特改變管道的工作特 性性調(diào)節(jié)出口管路閥門(mén)調(diào)節(jié)出口管路閥門(mén)（節(jié)流調(diào)節(jié)）（節(jié)流調(diào)節(jié)） 管道投產(chǎn)后，改變管管道投產(chǎn)后，改變管道工作特性只能通過(guò)關(guān)小道工作特性只能通過(guò)關(guān)小干線閥門(mén)的開(kāi)度，人為增干線閥門(mén)的開(kāi)度，人為增加閥門(mén)的局部阻力，從而加閥門(mén)的局部阻力，從而改變管道總的能量消耗。改變管道總的能量消耗。故稱為故稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)。簡(jiǎn)單易簡(jiǎn)單易行，但能耗大。行，但能耗大。4油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline

3、第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費(fèi)用最低；保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費(fèi)用最低；對(duì)密閉輸送管道，全線綜合考慮，優(yōu)先改變泵站的能量對(duì)密閉輸送管道，全線綜合考慮，優(yōu)先改變泵站的能量供應(yīng)，使節(jié)流損失最小；供應(yīng)，使節(jié)流損失最??；對(duì)旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主要是各站間的協(xié)調(diào)，原則對(duì)旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主要是各站間的協(xié)調(diào)，原則同上。當(dāng)流量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵同上。當(dāng)流量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵機(jī)組數(shù)，然后在小范圍調(diào)整各站參數(shù)。各站自行調(diào)節(jié)過(guò)機(jī)組數(shù)，然后在小范圍調(diào)整各站參數(shù)。各站自行調(diào)節(jié)過(guò)程中，盡量減少旁接油罐液位

4、的變化。程中，盡量減少旁接油罐液位的變化。 5油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7 等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和工藝計(jì)算步驟等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和工藝計(jì)算步驟2.7.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法 可行性研究階段：可行性研究階段：對(duì)工程的各項(xiàng)技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)條件做出詳細(xì)論證，提交可行性研究報(bào)告。 初步設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì)階段： 從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇，最終選定方案。 描述輸油管道的參數(shù)包括：D、P（H）、N、。這四個(gè)參數(shù)互有聯(lián)系，可以組成不同的方案。對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選

5、擇經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的方案?？梢圆捎梅桨副容^法進(jìn)行評(píng)價(jià)。以年折合費(fèi)用作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。6油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7.2 經(jīng)濟(jì)輸量（經(jīng)濟(jì)流速）和經(jīng)濟(jì)管徑經(jīng)濟(jì)輸量（經(jīng)濟(jì)流速）和經(jīng)濟(jì)管徑 最佳方案中的管徑即是設(shè)計(jì)條件下，該設(shè)計(jì)輸量所對(duì)應(yīng)的最佳管徑。換句話說(shuō)，該設(shè)計(jì)輸量就是所選管徑對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)輸量，此時(shí)管內(nèi)的流速即為對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)流速。 長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)流速的變化范圍，一般為1.02.0m/s。 (表2.4)2.7.3 輸油管道的管材（輸油管道的管材（P64）7油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and

6、 Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7.4 輸油管道工藝計(jì)算步驟輸油管道工藝計(jì)算步驟 n 原始資料原始資料 1）輸送量（包括沿線分油或加油量）；）輸送量（包括沿線分油或加油量）； 2）管道起、終點(diǎn)，分油或加油點(diǎn)，及管道縱斷面圖；）管道起、終點(diǎn)，分油或加油點(diǎn)，及管道縱斷面圖； 3）可供選用的管材規(guī)格；）可供選用的管材規(guī)格； 4）可供選用的泵、原動(dòng)機(jī)型號(hào)及性能；）可供選用的泵、原動(dòng)機(jī)型號(hào)及性能； 5）所輸油品的物性；）所輸油品的物性； 6）沿線氣象及地溫資料。）沿線氣象及地溫資料。 8油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas P

7、ipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算n 計(jì)算步驟計(jì)算步驟 1）計(jì)算年平均地溫；）計(jì)算年平均地溫； 2）計(jì)算年平均地溫下的密度；）計(jì)算年平均地溫下的密度； 3）計(jì)算年平均地溫下的粘度；）計(jì)算年平均地溫下的粘度； 4）換算流量）換算流量G-Q； 5）根據(jù)表（）根據(jù)表（2-4）初定管徑）初定管徑D0和工作壓力；和工作壓力； 6）根據(jù)管道規(guī)格，選出與）根據(jù)管道規(guī)格，選出與D0 相近的三種管徑相近的三種管徑D1 、D2 、D3 ； 9油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算7

8、）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的臺(tái)數(shù)以及組合情況；臺(tái)數(shù)以及組合情況；8）作一個(gè)泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提）作一個(gè)泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提供的揚(yáng)程供的揚(yáng)程HC，然后據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力，然后據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力 9）求壁厚，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，求出管道的內(nèi)徑；）求壁厚，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，求出管道的內(nèi)徑；10）計(jì)算流速；）計(jì)算流速； 11）計(jì)算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；）計(jì)算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；12）計(jì)算水力摩阻系數(shù)，計(jì)算水力坡降；）計(jì)算水力摩阻系數(shù)，計(jì)算水力坡降；gHHPsc)(10油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and

9、Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算13）縱斷面圖上判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度）縱斷面圖上判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度LP；14）計(jì)算輸油管道計(jì)算長(zhǎng)度全線的摩阻損失）計(jì)算輸油管道計(jì)算長(zhǎng)度全線的摩阻損失 ；15）確定全線需要的總壓頭（摩阻）確定全線需要的總壓頭（摩阻+高程差）高程差）16）求泵站數(shù)，并化整；）求泵站數(shù)，并化整；17）采用方案比較法進(jìn)行比較，確定最優(yōu)方案；）采用方案比較法進(jìn)行比較，確定最優(yōu)方案； 18）按最優(yōu)方案的參數(shù)作全線泵站總特性曲線和管路）按最優(yōu)方案的參數(shù)作全線泵站總特性曲線和管路總特性曲線，以此求得全線的工作點(diǎn)總特性曲線，以此求得全線

10、的工作點(diǎn) ；11油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算19）按工作點(diǎn)流量求水力坡降）按工作點(diǎn)流量求水力坡降ip；20）按水力坡降和工作點(diǎn)的壓頭在縱斷面圖上布）按水力坡降和工作點(diǎn)的壓頭在縱斷面圖上布站，確定泵站的位置；站，確定泵站的位置；21）檢查動(dòng)、靜水壓頭，校核各泵站的進(jìn)出口壓）檢查動(dòng)、靜水壓頭，校核各泵站的進(jìn)出口壓力。力。12油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline輸油管道設(shè)計(jì)與管理輸油管道設(shè)計(jì)與管理第三章加熱輸送管道的工藝計(jì)算加熱輸送管道的工藝計(jì)算第一部分第

11、一部分13油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu 常溫輸送常溫輸送 加降凝減阻劑、熱處理、稀釋、與表面活性物質(zhì)水溶加降凝減阻劑、熱處理、稀釋、與表面活性物質(zhì)水溶液混輸、液環(huán)輸送、熱分解等方法。液混輸、液環(huán)輸送、熱分解等方法。 u 加熱輸送加熱輸送 熱油管道，其也可以分為加熱站加熱和伴隨加熱（蒸熱油管道，其也可以分為加熱站加熱和伴隨加熱（蒸汽伴熱、電伴熱，主要用于油田內(nèi)部集輸管道和短管道）汽伴熱、電伴熱，主要用于油田內(nèi)部集輸管道和短管道） 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算14油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Ga

12、s Pipeline 高粘原油和重質(zhì)成品油高粘原油和重質(zhì)成品油（含蠟不多），宜在層流或混（含蠟不多），宜在層流或混合流態(tài)下輸送，此時(shí)加熱對(duì)摩阻下降的影響明顯。合流態(tài)下輸送，此時(shí)加熱對(duì)摩阻下降的影響明顯。 高含蠟原油或成品油高含蠟原油或成品油，在紊流狀態(tài)下輸送，此時(shí)流速高，在紊流狀態(tài)下輸送，此時(shí)流速高，不容易結(jié)蠟。不容易結(jié)蠟。 加熱輸送時(shí)仍然用雷諾數(shù)來(lái)加熱輸送時(shí)仍然用雷諾數(shù)來(lái)判定流態(tài)判定流態(tài)。 高粘油高粘油 高凝原油高凝原油 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算2000Rekp1000Rekp（1）兩方面的能量損失（壓力能與熱能）；（2）對(duì)應(yīng)兩方面的工藝計(jì)算（水力計(jì)算與熱力

13、計(jì)算），而兩者之間相互聯(lián)系、相互影響；（3）熱油管道內(nèi)介質(zhì)的流態(tài)可能變化 可層流，可紊流，也可以在混合流態(tài)下輸送。15油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算 熱力計(jì)算的任務(wù) 令令：圖3-1 熱油管的溫降曲線GcdTGcDKaDKgGicagibxRTTxbTTdTadx00axbTTbTTxR00lnaxxRebTTbTT00axRxebTTbTT)()(00axRxeTTTT)(00dxTTDK)(0gGidx16油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline4）對(duì)溫

14、降影響最大的是總傳熱系數(shù)K和流量G，K值增大，溫降將顯著加快；大流量下沿線的溫度分布要比小流量時(shí)平緩得多，流量減少，終點(diǎn)油溫急劇下降。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算1）如何考慮水力坡降？2）加熱站間管路各處溫度梯度是不同的，出口段溫降快，進(jìn)口段溫降慢；3）管道埋深處土壤溫度T0不同，溫降情況也不同。夏季T0高，溫降慢，冬季溫降快；axRxeTTTT)(00axRxebTTbTT)()(00GcDKaDKgGib17油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算 1） 2) Q、粘

15、度越大，b越大；K越小， b越大，說(shuō)明摩擦生熱的影響越大。 3）分三種情況 DKgiGb/)(3mmQbRRRTbTTbTTbT000axRxebTTbTT)()(0018油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline00ln1TTTTalZRRRRlLN0min0maxminlnTTTTcDlKQzRR)(ZRTTGcqyqY/n公式的應(yīng)用公式的應(yīng)用求沿線溫度分布求沿線溫度分布已知終點(diǎn)溫度已知終點(diǎn)溫度TZ，求起點(diǎn)溫度，求起點(diǎn)溫度TR 求最小安全輸量求最小安全輸量 (P82) 在允許的最高出站溫度和最低進(jìn)站溫度下保證管道安全運(yùn)行的最小輸量。第三章第三章 熱油輸送管

16、道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算aLZReTTTT)(0000lnTTTTDlcQKzRRaxRxeTTTT)(00RlcQDKRzeTTTT)(00運(yùn)行時(shí)反算總傳熱系數(shù)運(yùn)行時(shí)反算總傳熱系數(shù)確定站間距和加熱站數(shù)確定站間距和加熱站數(shù)計(jì)算加熱站熱負(fù)荷和燃料消耗計(jì)算加熱站熱負(fù)荷和燃料消耗 19油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline 1）按輸油平均溫度下的比熱容計(jì)算。）按輸油平均溫度下的比熱容計(jì)算。 2）實(shí)測(cè)含蠟原油比熱容隨溫度變化的數(shù)值。整理成原油）實(shí)測(cè)含蠟原油比熱容隨溫度變化的數(shù)值。整理成原油比熱容一溫度（比熱容一溫度（cT）關(guān)系曲線關(guān)系式。管道分段計(jì)算溫關(guān)

17、系曲線關(guān)系式。管道分段計(jì)算溫降時(shí)代入相應(yīng)溫度下的降時(shí)代入相應(yīng)溫度下的c值計(jì)算。值計(jì)算。 3）實(shí)測(cè)含蠟原油單位溫降的析蠟率及其結(jié)晶潛熱，將它）實(shí)測(cè)含蠟原油單位溫降的析蠟率及其結(jié)晶潛熱，將它的影響計(jì)入原油比熱容的變化。的影響計(jì)入原油比熱容的變化。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算20油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline 流態(tài)的轉(zhuǎn)變由雷諾數(shù)確定，設(shè)臨界雷諾數(shù)為流態(tài)的轉(zhuǎn)變由雷諾數(shù)確定，設(shè)臨界雷諾數(shù)為Rekp，對(duì)于對(duì)于高粘高凝原油，高粘高凝原油，Rekp=10002000 計(jì)算臨界粘度，并由此確定臨界溫度計(jì)算臨界粘度，并由此確定臨界溫度Tk

18、p 。 利用溫度計(jì)算公式，可以求出發(fā)生流態(tài)變化時(shí)的輸送距利用溫度計(jì)算公式，可以求出發(fā)生流態(tài)變化時(shí)的輸送距離。離。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算kpekpDQR4ekpkpDRQ400ln1TTTTaxkpRkp21油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline 1）地溫）地溫T0 對(duì)架空管道，T0取最低月平均氣溫。對(duì)熱油管道來(lái)說(shuō)，地溫T0取最低月平均地溫。 對(duì)最高月平均溫度的溫降和熱負(fù)荷進(jìn)行校核。對(duì)最高月平均溫度的溫降和熱負(fù)荷進(jìn)行校核。該溫度與管道埋設(shè)深度有關(guān)。從工藝的角度來(lái)看，埋設(shè)深度越大，T0越高。 運(yùn)行時(shí)，按實(shí)測(cè)溫度核算。 第三章

19、第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算22油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算2）加熱站出站溫度）加熱站出站溫度 從熱油管道溫降規(guī)律來(lái)看從熱油管道溫降規(guī)律來(lái)看，加熱溫度不宜太高。 從粘溫特性和其它物理性質(zhì)考慮從粘溫特性和其它物理性質(zhì)考慮，原油可達(dá)80100。對(duì)重油，可達(dá)到100120左右。如含水，則不應(yīng)超過(guò)100。為防止氣化，原油的加熱溫度最好不超過(guò)其初餾點(diǎn)。對(duì)高含蠟原油對(duì)高含蠟原油，溫度不宜過(guò)高，一般不超過(guò)70；對(duì)高粘原油，溫度可高一些，可達(dá)到120 。 從防腐絕緣層來(lái)考慮從防腐絕

20、緣層來(lái)考慮 如采用瀝青絕緣防腐層，油溫高，易老化和流淌，對(duì)其它防腐層，也應(yīng)該考慮其高溫性能。溫度應(yīng)力的考慮溫度應(yīng)力的考慮 在確定加熱溫度時(shí)，還必需考慮由于運(yùn)行和安裝溫度的溫差，而使管道遭受的溫度應(yīng)力是否在強(qiáng)度允許范圍內(nèi)。23油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline3）加熱站進(jìn)站溫度）加熱站進(jìn)站溫度 加熱站進(jìn)站油溫主要取決于經(jīng)濟(jì)比較。 對(duì)凝點(diǎn)較高的含蠟原油，由于在凝點(diǎn)附近時(shí)粘溫曲線很陡，故其經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常略高于凝點(diǎn)。習(xí)慣上取高于凝點(diǎn)35。 對(duì)高粘原油，無(wú)限制，但要考慮對(duì)摩阻的影響。 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算24油氣管道輸送油氣

21、管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline3.2.2 熱力計(jì)算原始資料（熱力計(jì)算原始資料（P84）(1)原油物性參數(shù)原油物性參數(shù) u密度和相對(duì)密度密度和相對(duì)密度 u比熱容比熱容 液態(tài)原油和成品油液態(tài)原油和成品油的比熱容cy在輸送溫度范圍內(nèi)的變化趨勢(shì)相同：比熱容隨溫度的升高而緩慢上升，可按下式確定 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算)20(2044TddT2043310315. 110825. 1d)1039. 3687. 1 (13154Tdcy25油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline 含蠟原油當(dāng)油溫低于析蠟溫度

22、時(shí)，由于蠟晶析出放出結(jié)晶潛熱，比熱容中包含了固相的cy及蠟晶潛熱。不同的原油，或同種原油在不同的溫度范圍，變化情況有所不同。 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算圖圖3-4 四種含蠟原油的四種含蠟原油的比熱容比熱容溫度曲線溫度曲線nTLyAec186. 4mTLyBec186. 426油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 原油和成品油在管輸條件下的導(dǎo)熱系數(shù)約在 0.10.16 W/（m）之間，大致計(jì)算可取0.14 W/（m）。油品呈半固態(tài)時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)比液態(tài)時(shí)要大，石蠟的平均導(dǎo)熱系數(shù)可取2.5 W/（m）。u粘度粘度

23、美國(guó)材料協(xié)會(huì)推薦方程： 粘溫指數(shù)關(guān)系：第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算1543)1054.01 (137.0dTyTbalg)108 . 0lg(lg6)(2121TTue27油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline(2)土壤的熱物性參數(shù)土壤的熱物性參數(shù) u土壤的導(dǎo)熱系數(shù)土壤的導(dǎo)熱系數(shù) 土壤的導(dǎo)熱系數(shù)取決于土壤的種類及土壤的孔隙度、溫度、含水量等。其中含水量的影響最大。 土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是一種統(tǒng)計(jì)特性。一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。應(yīng)在不同季節(jié)，在管道沿線每隔一定距離（20km左右），測(cè)定土壤導(dǎo)熱系數(shù)。也可以取土樣在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定或在現(xiàn)場(chǎng)

24、用探針?lè)y(cè)量。 在設(shè)計(jì)管道時(shí)應(yīng)根據(jù)線路具體條件確定土壤導(dǎo)熱系數(shù)。 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算28油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu土壤的導(dǎo)溫系數(shù)土壤的導(dǎo)溫系數(shù) （3）鋼管、保溫層、防腐絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)）鋼管、保溫層、防腐絕緣層的導(dǎo)熱系數(shù)（4）空氣的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度）空氣的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度3.2.3 熱油管道的總傳熱系數(shù)（熱油管道的總傳熱系數(shù)（P91） 管道總傳熱系數(shù)管道總傳熱系數(shù)K系指油流與周圍介質(zhì)溫差為系指油流與周圍介質(zhì)溫差為l時(shí)，單時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道單位傳熱表面所傳遞的熱量。位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道單位傳熱表面

25、所傳遞的熱量。它表示油流至周圍介質(zhì)散熱的強(qiáng)弱散熱的強(qiáng)弱，在計(jì)算熱油管道沿程溫降時(shí)，K值是關(guān)鍵參數(shù)。 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算ca/29油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline0T第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算 )()(/ln2)()(0)1(2)1()1(1110TTDTTDDTTDTTDKibwibbiiiibyyyT30油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline 傳熱學(xué)中常采用每米管長(zhǎng)的傳熱系數(shù)KL，它等于單位管長(zhǎng)熱阻RL的倒數(shù)，表示油流與周圍介質(zhì)溫差為l時(shí)，

26、單位時(shí)間內(nèi)每米管長(zhǎng)所傳遞的熱量。但工程上習(xí)慣采用總傳熱系數(shù)K，它們之間的關(guān)系如下 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算wiiiLLDDDDDKKR211112)/ln(111wiiiDDDDKD211112)/ln(1121111iiK無(wú)無(wú)保溫大直徑管道保溫大直徑管道31油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（2）油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)）油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)1 放熱強(qiáng)度決定于油的物理性質(zhì)及流動(dòng)狀態(tài)。可用1與放熱準(zhǔn)數(shù)Nu、自然對(duì)流準(zhǔn)數(shù)Gr和流體物理性質(zhì)準(zhǔn)數(shù)Pr間的數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)表示。1）在層流時(shí)， ，且 時(shí) 2）紊流情況下， 時(shí)第三章第

27、三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算2000eR2105PrGr25. 01 . 043. 033. 0PrPrPr17. 0biyyyeyyGrRNu23111)(;Pr;ybiyyyyyyyyyyTTgDGrcDNu2500Pr,104eR25.044.08 .011PrPrPrRe021.0biyyyyD32油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline3）過(guò)渡區(qū)）過(guò)渡區(qū) 由上述一系列計(jì)算式可見(jiàn)，紊流狀態(tài)下的1要比層流時(shí)大得多，通常情況下都大于100 W/（m2），二者可能相差數(shù)十倍。因此，紊流時(shí)的1對(duì)傳熱系數(shù)的影響很小，可以忽略不計(jì)。而層流時(shí)

28、1必須計(jì)入。（3）管壁的導(dǎo)熱）管壁的導(dǎo)熱 管壁的導(dǎo)熱包括鋼管（或非金屬管)、防腐絕緣層、保溫層等的導(dǎo)熱。鋼管壁導(dǎo)熱熱阻很小，可以忽略。絕緣層，其熱阻約占埋地管道總熱阻的10% 15%。保溫管道上，保溫層的熱阻是起決定影響的。特別是架空或水下敷設(shè)的管道，保溫層熱阻是最主要的。 第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算25.043.00PrPrPrbiyyyKNu33油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（4）管外壁至大氣的放熱系數(shù)）管外壁至大氣的放熱系數(shù)2a（5）管外壁至土壤的放熱系數(shù)）管外壁至土壤的放熱系數(shù)2 埋地管道管外壁至土壤的傳熱是

29、管道散熱的主要環(huán)節(jié)。管外壁的放熱系數(shù)是管道散熱強(qiáng)度的主要指標(biāo)。 傳熱學(xué)中將埋地管道的穩(wěn)定傳熱過(guò)程簡(jiǎn)化為半無(wú)限大均勻介質(zhì)中連續(xù)作用的線熱源的熱傳導(dǎo)問(wèn)題。在相關(guān)假設(shè)條件下得計(jì)算公式：第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算122ln222wtwtwtDhDhD假設(shè)條件與實(shí)際不相符；假設(shè)條件與實(shí)際不相符；石方段的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算；石方段的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算；地表上覆蓋層的影響。地表上覆蓋層的影響。34油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（6）埋地管道總傳熱系數(shù)的選用）埋地管道總傳熱系數(shù)的選用（P99-100） 埋地不保溫管道的埋地不保溫管道的K值主要取

30、決于管道至土壤的放熱系數(shù)值主要取決于管道至土壤的放熱系數(shù)2，土壤導(dǎo)熱系數(shù)受到多種因素影響，土壤的含水量、溫度場(chǎng)、大氣溫土壤導(dǎo)熱系數(shù)受到多種因素影響，土壤的含水量、溫度場(chǎng)、大氣溫度等的變化都影響到度等的變化都影響到2的大小，故難以得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。的大小，故難以得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。 設(shè)計(jì)時(shí)，我國(guó)均采用經(jīng)驗(yàn)方法確定設(shè)計(jì)時(shí)，我國(guó)均采用經(jīng)驗(yàn)方法確定K值。常采用反算法計(jì)算已值。常采用反算法計(jì)算已正常運(yùn)行的熱油管道的正常運(yùn)行的熱油管道的K值，作為同類地區(qū)新設(shè)計(jì)管道的參考值。值，作為同類地區(qū)新設(shè)計(jì)管道的參考值。根據(jù)運(yùn)行中熱油管道較穩(wěn)定工況的運(yùn)行參數(shù)，帶入溫降公式，計(jì)算根據(jù)運(yùn)行中熱油管道較穩(wěn)定工況的運(yùn)行參數(shù)

31、，帶入溫降公式，計(jì)算K值，從大量計(jì)算值中總結(jié)出值，從大量計(jì)算值中總結(jié)出K值的變化范圍，設(shè)計(jì)時(shí)參照穩(wěn)定的值的變化范圍，設(shè)計(jì)時(shí)參照穩(wěn)定的K值適當(dāng)加大，作為新設(shè)計(jì)管道的總傳熱系數(shù)。這樣既照顧了投產(chǎn)時(shí)值適當(dāng)加大，作為新設(shè)計(jì)管道的總傳熱系數(shù)。這樣既照顧了投產(chǎn)時(shí)對(duì)加熱能力較大的需求，又不致使加熱爐熱容量過(guò)大。對(duì)加熱能力較大的需求，又不致使加熱爐熱容量過(guò)大。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算35油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline3.3 熱油管道的水力計(jì)算熱油管道的水力計(jì)算（P100）3.3.1 熱油管道水力計(jì)算的特點(diǎn)熱油管道水力計(jì)算的特點(diǎn) 1

32、）熱油管道沿線單位長(zhǎng)度上的摩阻損失（水力坡降）不是定值，熱油管道沿線單位長(zhǎng)度上的摩阻損失（水力坡降）不是定值，水力坡降線是一條斜率逐漸增大的曲線。計(jì)算熱油管道的摩阻損失時(shí)，必須考慮管道沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。即先熱力計(jì)算，后水力計(jì)算。2）水力計(jì)算以加熱站間距為一個(gè)計(jì)算單元，全線摩阻損失為各加熱站間摩阻的總和。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算constDQimmm5236油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline3.3.2 熱油管道摩阻計(jì)算方法熱油管道摩阻計(jì)算方法 （1）理論計(jì)算方法）理論計(jì)算方法(P102-103) 利用溫降公

33、式、粘溫關(guān)系式以及摩阻計(jì)算公式得到熱油管道摩阻計(jì)算的理論公式。由：得：其中l(wèi)R為加熱站間距，在一個(gè)加熱站間積分得：第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算dxDQdhmmm5120TTdTDkGcdx)(00TTTTe)(0)(51200TTdTAleDQdhRRTTmmmTmGcDlKARR/)()(000TTmETTmEAhhZiRiRTRxtidttexE)(37油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline hT0： 由 則：簡(jiǎn)記為： l為熱油管道軸向溫降的摩阻修正系數(shù) 若以不同的粘溫方程來(lái)推導(dǎo)摩阻計(jì)算公式，可以導(dǎo)出不同的l計(jì)算式。第三章第三章 熱油輸送管道的工藝計(jì)算熱油輸送管道的工藝計(jì)算RmmTmTlDQh5200)(00TTTTRRe)()(00)(0TTmETTmEeAhhZiRiTTmRTRRRlhhRTR)()(00)(0TTmuETTmuEAelZiRiRTTmuR)(00TTmTTRRehh38油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（2）平均溫度計(jì)算方法）平均溫度計(jì)算方法(P101)思路：按管道起終點(diǎn)的平均溫度下的油流粘度，用等溫輸送的方式計(jì)算一個(gè)加熱站的摩阻。具體步驟如下：1）計(jì)算加熱站間油流的平均溫度Tpj；2）由粘溫關(guān)系確定溫度為T(mén)pj時(shí)的油流