管道输送工艺课程设计
式中 d——管道内径，m； Q——体积流量，m3/s； V——经济流速，m/s。
4Q?d24Q采油二厂到油流汇合点管段：V??d24Q采油三厂到油流汇合点管段：V??d24Q油流汇合点到炼油厂管段： V??d24?0.04693.14?0.212924?0.0603?3.14?0.266724?0.0418?3.14?0.212924?0.149?3.14?0.39762?采油一厂到油流汇合点管段：V??1.32m/s ?1.08m/s ?1.18m/s
?1.20m/s
由此可见，所设计的各管段流速均在1~2m/s的经济流速之间，所选上述管道满足要求。
4.3 热力计算及加热站布置
4.3.1 总传热系数K的确定
本次设计钢管保温层为黄夹克，厚度为35mm，导热系数为0.04W/(m??C)，钢管导热系数为48W/(m??C)。土壤导热系数为1.17W/(m??C)，埋地深度1.7m。
对于有保温层的管路，不能忽略内外径的差异。此时一般用单位长度的总传热系数KL来代替，即
KL?1D1??lni??1?d2??idi?2?Dw11 （4-7）
式中 KL——单位长度的总传热系数，W/(m2??C)； ?1——油流至管内壁的放热系数，W/(m2??C)； ?2——管最外层至周围介质的放热系数，W/(m2??C)；
?i——第i层（结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等）导热系数，W/(m??C) d——管内径，m； Di——第i层的外径，m ； di——第i层的内径，m ； Dw——最外层的管外径，m ；
D——管径，m；若?1???2，D取外径；若?1??2，D取算数平均值；
若?1??2，D取内径。
管道最外层至周围介质的放热系数[1]为：
11
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?2?2?tDwln[2ht2h?(t)2?1]DwDw （4-8）
式中 ?t——土壤导热系数，W/(m??C)； ht——管中心埋深，m； Dw——最外层的管外径，m。 管道总传热系数为：
K?KL （4-9） ?D式中 K——管道总传热系数，W/(m??C)； KL——单位长度的总传热系数，W/(m2??C)； D——管道外径，m。
下面以采油一厂到油流汇合点管段总传热系数计算为例： 采油一厂到油流汇合点管段： 由公式（4-8）得：
2?t?2?2????2h2httDwln?????1??DW?Dw????2?1.17??2?1.7（0.2191?0.035)ln??（?0.2191?0.035)??2.8W/(m2??C)???2?1.7?1???（0.2191?0.035)????2 假设油品流态为紊流区：在紊流情况下，?1对总传热系数影响很小，可忽略不计。
由公式（4-7）得：
KL?11?1?d ???12??ilnDi1?di?2?Dw1
1219.11254.11ln?ln?2?3.14?48212.92?3.14?0.04219.12.8?3.14?（0.2191?0.035)?0.96W/(m2??C)由公式（4-9）得：
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K?KL0.96??1.2W/(m??C) ?D3.14?（0.2191?0.035)由以上算法可分别得出：
采油二厂到油流汇合点管段：K?1.16W/(m??C) 采油三厂到油流汇合点管段：K?1.2W/(m??C) 油流汇合点到炼油厂管段： K?1.02W/(m??C)
4.3.2 比热容的确定
原油的比热容为：
1 c?(1.687?3.39?10?3T) （4-10）
15d415
式中 d4——15?C时原油的相对密度；
c——比热容，kJ/(kg??C)；
T——原油温度，?C。
原油和石油产品的比热容通常在1.6~2.5kJ/(kg??C)之间，本次设计计算取原油比热容为2.1kJ/(kg??C)。
4.3.3 加热站布置
热油管道原油的最高加热温度不应超过其初馏点；对重油，考虑其含水多，其最高加热温度不超过100℃。输油生产中，进站温度TZ一般控制在所输油品凝点以上3～5℃。
本次设计管道允许最高、最低输油温度分别为60℃和35℃，并维持进站油温TZ?35?C不变。
由设计资料，可得管道埋深处平均地温：
3?4?4.5?5?6.5?8?9?11?10?8?6.5?6.5T0??6.75(?C)
12加热站间距为：
LR?T?T0Gc （4-11） lnR?DKTz?T0式中 G——原油质量流量，kg/s；
K——油流至周围介质的总传热系数，W/(m??C)； D——管道外径，m；
TR——加热站的出站温度，?C；
T0——管道周围的自然温度，?C；
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TZ——加热站的进站温度，?C； LR——加热站间距，m；
c——原油的比热容，J/(kg??C)。 加热站数：
n?L （4-12） LR式中 n——加热站数，个；
L——输油管道总长，km； LR——加热站间距，km。 每个加热站热负荷：
Q?Gc△T? （4-13）
式中 Q——加热站的热负荷，W；
△T——加热站的进、出站温度之差，?C；
?——加热炉的效率；热效率取80%。
G——原油质量流量，kg/s；
c——比热容，J/(kg??C) 采油一厂到油流汇合点管段： 加热站间距由公式（4-11）得：
121?107?2.1?10360?6.75LR?ln?87(km)?81.36(km)
8400?3600?3.14?（0.2191?0.035)?1.235?6.75121?107?2.1?103?(60?35)?2625.868(KW) 热负荷由公式（4-13）得：Q=8400?3600?80%同理：可计算出：
采油二厂到油流汇合点管段： 加热站间距：
156?107?2.1?10360?6.75LR?ln?83(km)?80.7(km)
8400?3600?3.14?（0.2731?0.035)?1.1635?6.75156?107?2.1?103?(60?35)?3385.417(KW) 热负荷由公式（4-13）得：Q=8400?3600?80%采油三厂到油流汇合点管段：
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加热站间距：
107?107?2.1?10360?6.75LR?ln?121(km)?55.89(km)
8400?3600?3.14?（0.2191?0.035)?1.235?6.75107?107?2.1?103?(60?35)?2322.049(KW) 热负荷由公式（4-13）得：Q=8400?3600?80%以上三个管段，加热间距都大于管道实际长度，所以无需在管线上设置加热站，只在采油一厂、二厂、三厂分别设置一个加热站就能保证原油顺利输送到油流汇合处。
油流汇合点到炼油厂的干线管段（348.64km）：
加热站间距：
384?107?2.1?10360?6.75LR?ln?97(km)
8400?3600?3.14?（0.4064?0.035)?1.0235?6.75加热站数 ：
348.64?3.6(个) 取4个加热站 97则加热站间距为：
n? LR?由公式（4-13）得：
L348.64??87.16(km) n4384?107?2.1?103?(60?35)Q??8333.333(KW)
8400?3600?0.8出站温度计算:
TR?T0?(TZ?T0)eK?DLGC （4-14）
式中 G——原油质量流量，kg/s；
TZ——加热站的进站温度，?C；
TR——加热站的出站温度，?C；
c——比热容，J/(kg??C)；
L——加热站间距，m；
K——管道总传热系数，W/(m??C)； D——管道外径，m；
T0——管道周围的自然温度，?C。
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