输油管道设计与管理复习题

中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求PAGEPAGE3输油管道设计与管理习题1．某长输管线按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为50万吨／年，管材为φ159×6，管壁粗糙度e＝0.1mm。管线的最高工作压力64×105Pa，沿线年平均地温t0＝12℃，最低月平均地温t0＝3泵站选用65y-50×12型离心泵，允许进口压力为0-40m油住，每个泵站的站内损失按20m油柱计算。首站进站压力取20m油柱。泵特性：65y-50×12型输水时参数如下：Q(m3/h)H(m)η(%)N(kw)156724363.8256005278.5305525385.5油品的物性参数：ρ20(kg/m3)υ12(m2/s)υ3(m2/s)柴油821.33.34×10-66.58×10-6汽油746.20.82×10-6密度按以下公式换算：ρt＝ρ20-ξ(t-20)kg/m3ξ＝1.825-0.00l315ρ20kg/m管线长度及高程：距离(km)050100125150162183235255268高程(m)400120470l1551330130079091061060按平均地温试作以下计算：(1)按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计箕结果的相对差值。(2)若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，比较计算结果的相对差值。(3)输送柴油的工艺计算：①用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。②确定泵站泵机组的运行方式及台数(不计备用泵)。③按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。④用解析法求工作点。⑤在管线纵断面图上布置泵站。⑥根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。⑦计算冬季地温3℃⑧从起点到翻越点，计算平均站间距Lf／n、起点至各站的平均站间距Lj／j，据此定性分析油品粘度变化时各站进站压力的变化趋势。对比⑥、⑦的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。2．管路热力计算某管路长286km，采用φ426×8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e＝(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α1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，管外壁至大气的幅射放热系数可取为αar＝3.5W/m2℃(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，间站允许的最小输量。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．分别按理论公式及平均温度计算法计算某热油管路的站间摩阻。管线φ325×7，站间距32km，总传热系数K＝1.8w/m2℃，输量98kg/s，出站油温65℃，沿线地温t0＝ρcp＝852kg/m3，C＝2.0kJ/kg℃υTR＝5.3×10-6m4．热油管路设计方案已知条件：(1)管线总传热系数K＝2.1w/m2℃，管线埋深处最低月平均地温t0＝1℃，螺纹焊接钢管φ325×7，工作压力46×105Pa，沥青绝缘层厚度为(2)管输原油的物性参数如下：ρ20=840kg/m3C＝2.1kJ/kg℃粘温方程lnυ＝3.62-0.041t(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①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ηR＝0.78，原油热值BH＝4.2×104kJ/kg。②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ηe＝0.93各级泵性能参数见下表泵型号流量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)DYl55-67×5电机240kw2950转/分901551804033353031571972126372703.25.06.6H＝445-2.7×104Q1.75DYl55-67×6电机290kw2950转/分901551804764023561852382506372703.25.06.6H＝527.5-3.19×104Q1.75DYl55-67×6电机340kw2950转/分901551805494694092122762886372703.25.06.6H＝610-3.69×104Q1.75DYl55-67×8电机380kw2950转/分901551806225364622423163246372703.25.06.6H＝692-4.18×104Q1.75DYl55-67×9电机440kw2950转/分9015518069560351526935536l6372703.25.06.6H＝774.5-4.67×104Q1.75 DYl55-67×(5-9)型多级离心泵性能(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℃(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)φ325×7的架空保温管线，聚氨酯泡沫塑料保温层厚40mm，气温-10℃，风速5m计算原油从25℃冷却至20(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℃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λ＝0.17w/m℃体积膨胀系数β＝6.4×10-41/℃24℃原油表观粘度υ＝l17×10-66．某成品油管线顺序输送汽油和柴油，已知：管材φ159×6，管线长720km，沿线年平均地温12℃，此温度下汽油、柴油的粘度υ汽＝0.82lcs，υ柴＝3.34cs，油品输量为0.02lm3(1)试用不同的混油段公式，计算浓度范围99％至1％的混油段长度，比较计算结果。(2)汽油中允许混入的柴油浓度和柴油中允许的汽油浓