输油管道课程设计资料

1、输油管道设计与管理第三次作业1在热油管路输送过程中，在其他条件不变的情况下，随着输量的增加，沿程 摩阻也随之增加吗？为什么？答：会增加。由下面图表数据证明。输量（ kg/m）125025003600500070001000012000Hm （m 液柱 ）404550556080100在热油管路的设计过程中，为什么要先进行热力计算，后进行水力计算？ I 答：先计算热力计算，只有知道了热油管道的温降情况，才可以 查表得出相应的粘温关系，进而计算摩阻损失。3拟建一条长 690 公里，年输量为 600 万吨的高粘原油管线。已知原始资料（1）油品性质：凝固点 29，初馏点 75，比重 204=0.857

2、5，粘温特性：温度6055504540动力粘度（厘泊）13.615.818.822.630.2运动粘度（厘沱）16.419.022.526.935.837以上为牛顿流体。管路埋深 1.5 米处的月平均地温，月份123456789101112地温6.355.910.314.917.419.821.120.818.313.58.6全线线路高程桩号1234567891011里程 km019124190290335438484554635690高程 m51760874559640751353635331717（2）管径选用 D508，管材选用 L360 螺旋焊缝钢管，导热系数取 g=48W（/ m.k

3、）。 （ 3）采用沥青玻璃布作防腐绝缘层， 厚度为 6mm，导热系数取 f=0.15W（/ m.k）； 采用聚氨酯泡沫塑料作保温层，厚度为 40mm，导热系数取 b=0.045W/（m.k）。 （4）选用 DZ250x340x4 型输油泵，首站入口压头取 H1=40m，热站摩阻取 hR=10m，泵站摩阻取 hP=20m，热泵站摩阻取 hRP=25m，允许最小进口压头取 H min=20m。（ 5）终点站油罐高度 hg=6m。（6）管路埋深 1.5m 处，年平均地温 13.5，夏季最高地温 21.1，冬季最低地 温 5，土壤导热系数取 t=1.5W/（m.k）。求：（1）合理选取热站的进出口温度

4、，计算所需的热站数。 （2）用平均温度法，按所选的热站进出口温度计算所需的泵站数。（ 3）将计算所需的泵站数化 小，热站数化大提出布站方案，并确定加热站的进 出口温度和热负荷。（4）校核夏季和冬季时泵站和加热站的进出站压力； （5）求夏季和冬季时的允许最小输量。热油管道的设计计算1初定加热站进出站温度。计算站间平均温度。 加热站出站温度为 69，进站温度为 42。1 212TPTRTZ69 42 51 33332计算加热站间平均温度下的密度以及体积流量根据 20时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。t 20 （t 20）式中t、 20 温度为 t及 20时油品密度， Kg/m3；温度系数，

5、=1.825-0.001315 20 ， Kg /（m3 OC）3已知油品密度： 20 =857.5kg/m3求得：温度系数：=1.825-0.001315 ×857.5=0.697 Kg /(m3 OC)站间平均温度下油品的密度：t =857.5-0.697 ×(51-20)= 835.9 Kg/m3600 1078400 3600198.4kg / sG 107 t 8400 3600600 107835.893 8400 36000.237m3 /s3计算年平均地温下油品的粘度。根据油品粘温特性表求出粘温特性方程t 0.0001567 e 0.03818(t t0 )

6、得平均站间温度下油品的粘度0. 03818 ( t t0)0.03818 (51 5) 20.0001567 e 0 0.0001567 e 0.03818 (51 5)0.0000271 m2 /st4. 计算加热站间平均温度下的比热容c 1 (1.687 3.39 10 3T)1 (1.687 3.39 10 3 51) =2.0044kJ/(kg ?d1450.861)5求壁厚，并进行强度校核，求出管道的内径。输油管道的壁厚按下式计算PD2 许用应力， K s , Mpa ； s 最低屈服强度， MPa；K般站外输油管道系数： K=0.72焊缝系数 , 1.0对于 D508管径求壁厚 :

7、 D=508mm=5.9mm查 GB9711.1 =6.4mm求内径 d=495.2mm 校核各管径的壁厚在设计压力下是否满足要求，求输油管所受最大应力 PD2 得： =146.4Mpa均小于许用应力： K s =161.3Mpa4.初定流速，计算雷诺数，判断流态管道流速 1.2m/sRe4QD4 0.2373.14 0.4952 0.000021528356.9Re雷诺数；Q流量， m3 /s ；D管道内径， m；油品 运动粘度， m2 /s ；8绝对粗糙度 e 取 0.03mm，第一临界雷诺数 Re1=59.5/ 7 =1579444。由 3000<Re<Re1判断流态在水力光

8、滑区， 同理对于二、 三种管径判断流态都 在水力光滑区。5.初定总传热系数 K.c 0.0000215 2.004 1000 835.8948Pr 0.751 0.021Dy1Re0.8 Pr0.44 (Pry )0.25 0.021 4828356.90.8 0.750.44 1 6543.9w/(m2 )Prbi0.49522t2 0.15K2D lnD1J11d2ht D0.6 ln 2 1.50.62 1.5)2 10.218w/(m2 )( 0.61 ln D12 s d12bln DDb121 lnD1Db2 Jln DJ 1 D2DJ1 0.508 ln6543.9 0.4952

9、 2 48 0.49522 =0.742w/(m2?)0.55411 0.520 1 0.600 ln ln2 0.15 0.508 2 0.045 0.520 2.18 0.6005.初定加热站间距，站数。lR Gc lnTR T0KD TZ T0198.4 2.004 1000ln0.72 3.14 0.4952 42 569 5 188.83km加热站数n 690 3.7185.8取 n=4实际站间距为172.5km.，计算进站温度KDT Z T0 (TR T0)e Gc0.742 3.14 0.4952 1725005 (69 5)e 198.4 2.004 1000 172500=4

10、3.8平均油温1212TPTRTZ69 43.8 52.3 3 333Kg/m3加热站间平均温度下油品的密度：t =857.5-0.697 × (52.3-20)= 834.9G 107600 107t 8400 3600得平均834.9 8400 3600站间温0.238m3 /s度下油品的粘度0.0001567e 0.03818(52.3 5) 0.0000257 m2 / s二、用平均温度法，按所选的热站进出口温度计算所需的泵站数。1）. 按任务输量和初定工作压力选泵，确定工作泵的台数以及组合情况。根据流量 Q=0.237m3 / s =853.2 m3 / h ，和初定的工作

11、压力 6MPa，确定选DZ250x340x4型输油泵 1 台作一个泵站，拟合一个泵站的性能方程：H C =652.43-1993 Q1.752）. 作一个泵站的特性曲线，确定任务输量下泵站提供的扬程 H C ，然后据 此压头确定计算压力 。在856.8 m3 / h ,算得 H=492m液柱。 管道压力按下式计算P=（ HC+HS） t g=（491+40）×834.9×9.81=4.36MPa 式中 HC 任务输量下单个泵站提供的扬程 ;HS 为首站辅助泵的扬程 40m。求得 P=4.34MPa，确定设计压力为 6MPa.3）计算水力坡降和压头损失水力坡降按下式计算i h

12、lQ2 m mi LD4 mi 水力坡降， m/km水力光滑区取值为 0.0246s 2/m；m水力光滑区取值为 0.25 ；L管道长度， km。i 0.02463.97m / km0.2371.75 (2.57 10 5)0.254.750.49524.754）判断翻越点。做图判断，没有翻越点5）全线所要消耗的压力能。H i 1.01 L Z HSZ H是 H 热 3.97 1.01 690 (17 517) 6 40 4 10 2273m液柱6）初定泵站数H 2273N 4.8Hc hm 492 20定泵站数为 5。确定变径管的长度：变径管选 D457X5.6变径管长度为：x (492 2

13、0) 4.8 5 39km3.7(6 1 1.65)0.4458)4.750.4952)1.657）确定全线工作点，计算工作点流量0.02460.049m/m(2.57 10 5 )0.250.4952 4.75Q HSL NA (ZZ ZQ) Nhm HSZ 2 m5 1993 0.046 (690 96) 1000 0.046 1.65 96 100040 5 652.43 (17 517) 5 20 6 4 1011.75NB fL=0.240m 3/s以工作点流量得到：泵站的扬程： Hc=488m水力坡降：1.75 0.25Qi 1.01 1.01 4.75 =3.86m/kmD 4.

14、758）按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布站确定中间站的布站范围， 并布置中间站。首站为热泵站 1，第二个泵站布置在距起点 77km 处，第二个加 热站布置在 172.5km处，第三个泵站布置在 255 km处，第四个热泵站布置在 366km 处，第五个热泵站布置在 554 km 处， D457的 96km长的管段布置在第五个热泵 站进口前。三、校核夏季和冬季时泵站和加热站的进出站压力；平均油温1 2 12TPTR TZ69 43.8 52.3 P 3 R 3 Z 33冬季工作点：Q=0.240m3/s泵站的扬程： Hc=488m水力坡降：1.75 0.25Qi 1.01 1.01 4.7

15、5 =3.86m/kmD 4.75第一个热泵站 :进站压力： 40m液柱出站压力： Hd1=488+40-25=503m第一个热泵站出站温度 69第二个泵站：L=77km Z=608m进站压力： H=503-3.86X77- (608-517)=115m液柱出站压力： Hd1=488+115-20=583m进出站温度：K D LR0.72 3.14 0.4952 77000TZ T0 (TR T0)e Gc R 5 (69 5)e 198.4 2.004 1000=52第二个加热站进出压力：L=172.5km，Z2=745m进站压力：HRs2=583-3.82x (172.5-77 ) -(7

16、45-608)=82m出站压力：HRd2=82-10=72m进站温度：K DLR0.72 3.14 0.4952(172500 77000)TZ T0 (TR T0)e Gc R 5 (52 5)e 198.4 2.004 1000=41出站温度：TRT0 (TZ T0)eGcLR5 (42 5)e366000 17250068.8第三个泵站：L=255km Z3=596m进站压力：HRs2=172-3.82x(255-172.5)-(596-745)=6m出站压力： Hd1=488+5-20=473m进出站温度：K DLR0.742 3.14 0.4952 (255000 172500)T

17、Z T0 (TR T0)e Gc 5 (71.5 5)e 198.4 2.012 1000=57.4第四个热泵站：L=366km Z3=520m进站压力：HRs2=499-3.82x(366-255)-(520-473)=28m出站压力： Hd1=488+28-25=491m进站温度：K DLR0.742 3.14 0.4952 (366000 255000)T Z T0 (TR T0)e Gc R 5 (57.4 5)e 198.4 2.012 1000=43出站温度：K DLR0.742 3.14 0.4952(554000 366000)TR T0 (TZ T0)e Gc R 5 (43

18、 5)e198.4 2.012 100070.4第五个热泵站：L=554km Z3=34m进站压力：HRs2出站压力： Hd1=488+61-25=524m进站温度：T Z1 T0 ( TR T0)K D LR0.742 3.14 0.4952 (458000 366000)e Gc 5 (70.4 5)e 198.4 2.012 1000 =55T Z2 T0 ( TR T0)出站温度：K D 0.742 3.14 0.4952 LRLRTR T0 (TZ T0)e Gc 5 (435)e198.4 2.012 1000末站：L=690km Z3=17m进站压力：HRs2=524-3.82x

19、(690-554)-(17-33)=20m进站温度：TZ =43 经冬季校核后，将 D457 管段长度减小为 80km.。夏季加热站出站温度：进站温度 :43 K DLR0.742 3.14 0.4952 172500TR T0 (TZ T0)eGc R 21.1 (43 21.1)e198.4 2.012 1000=50平均油温1 2 12TPTR TZ50 43 45.3 P 3 R 3 Z 33加热站间平均温度下油品的密度：t =857.5-0.697 ×(53.8-20)= 833.9 Kg/m3求 得 平 均 站 间 温 度 下 油 品 的 粘 度0.0001567 e 0

20、.03818 (45.3 0) 0.0000278 m2 /sf 0.0246 4.750.0503m /m0.49524.75H SL NA (ZZ ZQ ) Nhm HSZ 21m40 5 652.43 (17 517) 5 20 6 4 10NB fL5 1993 0.0503 (690 80) 1000 0.0503 1.65 80 10003=0.23m 3/s泵站的扬程： Hc=500mi 1.01 1.01Q1.754.750.25 1.01 0.0246 0.2261.75 (2.78 10 5)0.25D 4.750.49524.75=3.88m/km第一个热泵站 :进站压力

21、： 40m液柱出站压力： Hd1=500+40-25=515m出站温度 :50第二个泵站：L=77km Z=684m进站压力： H=515-3.88X77- (684-517)=49m液柱出站压力： Hd1=500+49-20=529mK DLT Z T0 (TR T0)e Gc21.1 (50 21.1)e0.742 3.14 0.4952 7198.4 2.012 1000 7=44第二个加热站进出压力：L=172.5km，Z2=636m进站压力： HRs2=529-3.88x (172.5-77 ) -(636-684)=206m出站压力： HRd2=206-10=196m21.1 (4

22、4 21.1)e0.742 3.14 0.4952 (172500 77000)198.4 2.012 1000进站温度：K D LRT Z T0 (TR T0)e Gc R=43出站温度：TR T0 (TZ T0)eGcLR 21.1 (43 21.1)e366000 17250059第三个泵站：L=255km Z3=473m进站压力：HRs2=196-3.88x(255-172.5)-(473-636)=39m出站压力： Hd1=500+39-20=519m进出站温度：K DLR0.742 3.14 0.4952( 255000 172500)TZ T0 (TR T0)e Gc R 21.1 (59 21.1)e 198.4 2.012 1000=51第四个热泵站：L=366km Z3=520m进站压力：HRs2=519-3.88x(366-255)-(520-473)=41m出站压力： Hd1=500+41-25=516m进站温度：K DLR0.742 3.14 0.4952 (366000 255000)TZ T0 (TR T0)e Gc R 21.1 (5