最优管径的确定

1)判断流态

由于一般原油加热温度为60~70℃，考虑到最高出站温度为60℃，故取TR =60℃ 。

由于最低进站温度比凝固点高7℃，且考虑到反常温度和最低进站温度都为30℃，故在最低进站温度时仍可以满足牛顿流体的特性，故取TZ =30℃。

在加热输送条件下，计算温度采用平均输油温度T，平均输油温度采用加权法，由式（1-1）得

T=

602?30?=40℃。 3340℃的原油密度由式（1-2）计算

ρ=860-0.6941×（40-20）=846.12 kg/m3。 原油粘度由表1-1得 ν=69×10-6m2/s

任务输量Q=550×10000×1000/（350×24×3600） =181.9(kg/s) =0.2149(m3/s)

根据规范，输油管道经济流速范围为1.5-2.0m/s，管径计算公式如下：

d=

4Q (2-1) ?V式中：Q--额定任务输量(m3/s),0.2149m3/s； V--管内原油经济流速(m/s)； d--管道内径(m)；

根据输量计算结果如下表1-13：

表1-13 初选管径表

经济流速 (m/s) 1.5 计算结果 (mm) 427.2 初选管Ⅰ (mm) 406.4 初选管Ⅱ (mm) 457 初选管径Ⅲ (mm) 508 根据《输油管道工程设计规范》，输油管道直管段钢管管壁厚按下式计算：

PD (2-4) ?c=

2K??式中：P--设计内压力(MPa)； D--钢管外径(mm)； K--设计系数，取0.72； ?--材料的最低屈服强度(MPa)； ?--焊缝系数，取1.0；

管道系统设计压力为7 MPa时，管道选用X60直缝电阻焊钢管，屈服强度413MPa，壁厚计算结果如下表2-2：

表2-2 计算壁厚表

公称直径 (mm) 计算壁厚 (mm) DN406.4 DN457 DN508 4.783 5.379 5.979 考虑1mm的腐蚀余量后,实际选择的壁厚尺寸列于表2-3:

表2-3 实选管壁壁厚表

公称直径 (mm) 实选壁厚(mm) 雷诺数计算公式为：

Re?4Q (2-5) ?d?DN406.4 DN457 DN508 6.4 7.1 7.9 ??Re1?2e

d (2-6)

59.5?8/7 (2-7)

计算结果见表2-4，2-5，2-6

表2-4 Φ406.4管径下流态参数

管径 Φ406.4 9762.57 6836.98

表2-5 Φ457管径下流态参数

管径 Φ457 8960.04 6274.95

表2-6 Φ508管径下流态参数

管径 Φ508 8060.76 5645.16 9.035×105 流态 水力光滑区 8.006×105 流态 水力光滑区 7.258×105 流态 水力光滑区 由上表的数据，可以分析得各管径不同输量下，管内原油都处于水力光滑区，以此来进行设计计算，则有m=0.25，β=0.0246。

2)热力计算

热力计算按照最小输量情况计算。

Qmin?0.1505m3/s

由

?2?2?t (2-3) 4htDwlnDw式中：Dw--管道外径(m)；

?t--土壤导热系数(w/m℃)，取1.45 w/m℃； ht--管道中心埋深(m)，取1.55 m； 得?2=2.434

K=

1 (2-4)

?沥青1??沥青?2式中：?沥青--沥青防腐层(m)，0.006 m；

?沥青--防腐层导热系数(w/m℃)，取0.15w/m℃； 得总传热系数K=2.22 (w/m℃)；

有雷诺数判断流态均为紊流的水力光滑区。 根据以下公式求解所需的热站数。 水力坡降：

Q1.75MIN?0.25i=? (2-10)

d4.75a=

K?DW (2-11) GMINCb=

/Rgi (2-12) ca1TR?TO?bL?ln (2-13)

aTZ?TO?b最终得热站数：

/nr?L (2-14) L/R最终向上取整得热站数n。 式中：Dw--管道外径(m)；

K--热油管道总传热系数(w/m℃)，取2.22 w/m℃； C--油品比热(kj/kg)，取2100 kj/kg； 计算结果如下表2-9

表2-9 各管径水力参数表

管道规格(mm) i (m/m) a (×10) ?6b(℃) L(km) /Rn /RnR LR (km)