输油管道设计与管理-习题集.doc

输油管道设计与管理习题集1某长输管道按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为90万吨/年，管径为2196，管壁粗糙度e=0.1mm，管道的最高工作压力为6.4Mpa，沿线年平均地温T0=12，年工作日按350天计算。其中柴油的物性参数：密度=821.3kg/m3，粘度123.3410-6m2/s。密度按以下公式换算： kg/m3 kg/m3（1）判断管内油品的流态。按照米勒公式和勃拉休斯公式计算输送柴油时的水力摩阻系数。（2）根据达西公式，计算管道里程为100km时的摩阻损失。（3）根据列宾宗公式，计算水力坡降i 。（4）若某地段铺设了管径与主管相同的副管，求副管线的水力坡降if 。（5）若某地段设一变径段，管内径变为180mm，求变径管线的水力坡降i0 。2管路热力计算 某管路长286km，采用4268钢管，埋深1.4m，沿线冬季月平均地温2，月平均气温-10。管壁粗糙度e0.1mm。(1) 计算管路保温与不保温的总热阻及总传热系数(埋地不保温管线沥青防腐绝缘层厚度7mm，埋地保温管线用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有沥青防水层，厚7mm，忽略1及钢管热阻)。(2) 若管线架空铺设，试计算不保温及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保温层时，管线的总热阻及总传热系数。冬季计算风速5m/s，管外壁至大气的辐射放热系数可取为ar3.5W/m2（，当Re5104时，取C=0.023，n=0.8。气温-10空气粘度为，空气导热系数为2.36，忽略1及钢管热阻）。(3) 若输量为500万吨/年，输送密度为870kg/m3的粘油，设计最高输油温度60，最低35，计算上述管路埋地无保温及埋地保温时所需的加热站数、站间长度。油品比热C=2.1kJ/kg。(4) 管路埋地无保温铺设，计算冬季条件下，站间允许的最小输量。允许最高、最低输油温度为70、30。(5) 若上述管路的输量降至240万吨/年，可以在设计及运行中采取什么措施实现正常安全输油?有关参数如下：土壤导热系数(w/m) 0.96沥青导热系数(w/m) 0.15聚氨脂泡沫导热系数(w/m) 0.053用平均温度计算法计算某热油管路的站间摩阻。管线3257，站间距32km，总传热系数K1.8w/m2，输量98kg/s，出站油温65，沿线地温t03。所输油品物性如下： cp852kg/m3，C2.0kJ/kg TR5.310-6m2/s，u0.036(粘温指数)4热油管路设计方案 已知条件： (1) 管线总传热系数K2.1w/m2，管线埋深处最低月平均地温t01，螺纹焊接钢管3257，工作压力46105Pa，沥青绝缘层厚度为7mm。 (2) 管输原油的物性参数如下： 20=840kg/m3 C2.1kJ/kg 粘温方程 ln3.62-0.041t (cs) (3) 任务输量为300万吨/年 (4) 沿线里程、高程距离km03.07.119.830.939.650.661.271.380.6高程 m1170120011721220121512301234130513821364距离km94.5104118.5120.5126.5134138.2151.7164.5高程 m147517601590159015251532161213901320(5) 可供选择的加热炉、泵的性能 加热炉四种加热炉，发热能力分别为1745、2326、3489、4652kw。当热负荷不小于加热炉容量的80%时，炉效R0.78，原油热值BH4.2104kJ/kg。 输油泵选用Dyl55-67(5-9)型多级离心泵 泵进口压力范围0-40m油柱 电动机效率e0.93各级泵性能参数见下表 DYl55-67(5-9)型多级离心泵性能泵型号流量Qm3/h扬程Hm轴功率kw效率允许汽蚀余量，m特性方程Q(m3/s)DYl55-675电机240kw2950转/分901551804033353031571972126372703.25.06.6H445-2.7104Q1.75DYl55-676电机290kw2950转/分901551804764023561852382506372703.25.06.6H527.5-3.19104Q1.75DYl55-676电机340kw2950转/分901551805494694092122762886372703.25.06.6H610-3.69104Q1.75DYl55-678电机380kw2950转/分901551806225364622423163246372703.25.06.6H692-4.18104Q1.75DYl55-679电机440kw2950转/分9015518069560351526935536l6372703.25.06.6H774.5-4.67104Q1.75 (6) 站内压降，对热泵站取30m油柱，泵站或加热站取15m油柱。 试作下述计算：(1) 按进、出站油温在60-25之间，计算所需加热站数及站间距，首站进站油温为25。 (2) 按平均温度法计算站间摩阻，选泵及泵的组合方式。确定所需泵站数(进站油温为25)。 (3) 在管线纵断面图上布置加热站、泵站，并按泵站、加热站尽量合并的原则，调整站数或站址。 (4) 选择各站加热炉。 (5) 按任务输量，计算冬季全线月耗电、耗油量。 (6) 若管线投产初期的输量在三、四年内仅为l00万吨/年，在设计中应考虑什么问题?(工艺计算、加热站数、泵站数、主要设备选择、站址选择等方面)。 (7) 若夏季地温为15，各加热站要求停运一台加热炉进行检修，你的设计能满足要求吗? (8) 若最后一个泵站停运，该管线可能达到的输量应如何求解 (从两种运行方式考虑，开式、密闭) ?5热油管线允许停输时间计算 (1) 3257的架空保温管线，聚氨酯泡沫塑料保温层厚40mm， ，当Re5104时，取C=0.023，n=0.8。气温-10，空气粘度为，空气导热系数为2.36，风速5m/s，计算原油从25冷却至20的允许停输时间(无结蜡层)。 (2) 若管内壁平均结蜡厚度为20mm，计算同上温降温度范围的停输时间(计算中将油与管内壁、油与结蜡层内壁温差取为2)。有关数据如下：钢管保温层蜡及凝油密度(kg/m3)785060840比热(kJ/kg)0.50.72.5 原油物性参数： 导热系数0.17w/m 体积膨胀系数6.410-4 1/原油运动粘度l1710-6m2/s原油密度=840kg/m3 原油比热C2.1kJ/kg聚氨脂泡沫导热系数(w/m) 0.05钢材导热系数(w/m) 50管外壁至大气的幅射放热系数可取为ar3.5W/m2结蜡层导热系数(w/m) 0.156某成品油管道顺序输送汽油和柴油，已知管径为1596，管道长600km，沿线年平均地温12，此温度下汽油和柴油的粘度分别为0.82110-6m2/s，3.3410-6m2/s，管道输量为0.021m3