输油管道课程设计资料.docx
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输油管道课程设计资料
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）
1250
2500
3600
5000
7000
10000
12000
Hm（m液柱）
40
45
50
55
60
80
100
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δ204=0.8575，粘温特性：
温度℃
60
55
50
45
40
动力粘度（厘泊）
13.6
15.8
18.8
22.6
30.2
运动粘度（厘沱）
16.4
19.0
22.5
26.9
35.8
37℃以上为牛顿流体。
管路埋深1.5米处的月平均地温，
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
地温℃
6.3
5
5.9
10.3
14.9
17.4
19.8
21.1
20.8
18.3
13.5
8.6
全线线路高程。
桩号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程km
0
19
124
190
290
335
438
484
554
635
690
高程m
517
608
745
596
407
513
536
35
33
17
17
（2）管径选用D508，管材选用L360螺旋焊缝钢管，导热系数取λg=48W/（m.k）。
（3）采用沥青玻璃布作防腐绝缘层，厚度为6mm，导热系数取λf=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λb=0.045W/（m.k）。
（4）选用DZ250x340x4型输油泵，首站入口压头取ΔH1=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[ΔH]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λt=1.5W/（m.k）。
求：
（1）合理选取热站的进出口温度，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℃。
℃
2．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。
式中、——温度为t℃及20℃时油品密度，；
——温度系数，=1.825-0.001315，
已知油品密度：
ρ20=857.5kg/m3
求得：
温度系数：
=1.825-0.001315×857.5=0.697
站间平均温度下油品的密度：
=857.5-0.697×（51-20）=835.9
3．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
求得平均站间温度下油品的粘度4.计算加热站间平均温度下的比热容
=2.0044kJ/（kg∙℃）
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
——许用应力，,Mpa；
——最低屈服强度，MPa；
K——一般站外输油管道系数：
K=0.72
——焊缝系数,
对于D508管径求壁厚:
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得：
=146.4Mpa
均小于许用应力：
=161.3Mpa
4.初定流速，计算雷诺数，判断流态
管道流速1.2m/s
Re——雷诺数；
Q——流量，；
D——管道内径，m；
——油品运动粘度，；
绝对粗糙度e取0.03mm，第一临界雷诺数=59.5/=1579444。
由30005.初定总传热系数K.
=0.742w/（m2∙℃）
5.初定加热站间距，站数。
加热站数
●取n=4
实际站间距为172.5km.，
计算进站温度=43.8℃
平均油温
℃
加热站间平均温度下油品的密度：
=857.5-0.697×（52.3-20）=834.9
求得平均站间温度下油品的粘度
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=0.237=853.2，和初定的工作压力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：
=652.43-1993
2）.作一个泵站的特性曲线，确定任务输量下泵站提供的扬程，然后据此压头确定计算压力。
在856.8,算得H=492m液柱。
管道压力按下式计算
P=（+）g=（491+40）×834.9×9.81=4.36MPa
式中——任务输量下单个泵站提供的扬程;
——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——水力坡降，m/km
——水力光滑区取值为0.0246s2/m；
m——水力光滑区取值为0.25；
L——管道长度，km。
4）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。
6）初定泵站数
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：
7）确定全线工作点，计算工作点流量。
=0.240m3/s
以工作点流量得到：
泵站的扬程：
Hc=488m
水力坡降：
=3.86m/km
8）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255km处，第四个热泵站布置在366km处，第五个热泵站布置在554km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
℃
冬季工作点：
Q=0.240m3/s
泵站的扬程：
Hc=488m
水力坡降：
=3.86m/km
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=77kmZ=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：
=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）-（745-608）=82m
出站压力：
HRd2=82-10=72m
进站温度：
=41℃
出站温度：
第三个泵站：
L=255kmZ3=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：
=57.4℃
第四个热泵站：
L=366kmZ3=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：
=43℃
出站温度：
第五个热泵站：
L=554kmZ3=34m
进站压力：
HRs2=491-3.82x（474-366）-1.65x3.82x（554-474）-（33-520）=61m
出站压力：
Hd1=488+61-25=524m
进站温度：
=55℃
=44℃
出站温度：
末站：
L=690kmZ3=17m
进站压力：
HRs2=524-3.82x（690-554）-（17-33）=20m
进站温度：
=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℃
=50℃
平均油温
℃
加热站间平均温度下油品的密度：
=857.5-0.697×（53.8-20）=833.9
求得平均站间温度下油品的粘度
=0.23m3/s
泵站的扬程：
Hc=500m
水力坡降：
=3.88m/km
第一个热泵站:
进站压力：
40m液柱
出站压力：
Hd1=500+40-25=515m
出站温度:
50℃
第二个泵站：
L=77kmZ=684m
进站压力：
H=515-3.88X77-（684-517）=49m液柱
出站压力：
Hd1=500+49-20=529m
进出站温度：
=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=196m
进站温度：
=43℃
出站温度：
第三个泵站：
L=255kmZ3=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：
=51℃
第四个热泵站：
L=366kmZ3=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：
=43℃
出站温度：
第五个热泵站：
L=554kmZ3=34m
进站压力：
HRs2=516-3.88x（474-366）-1.65x3.88x（554-474）-（33-520）=72m
出站压力：
Hd1=500+72-25=547m
进站温度：
=50℃
=44℃
出站温度：
末站：
L=690kmZ3=17m
进站压力：
HRs2=547-3.88x（690-554）-（17-33）=35m
进站温度：
=43℃
四、求夏季和冬季时的允许最小输量。
1）定加热站最高出站油温为74℃，最低允许进站油温38℃。
冬季允许最小输量：
夏季允许最小输量：
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