第2章 工艺计算书
第2章 工艺设计计算书
2.1 基础计算
2.1.1 温度计算
根据凝点和输送要求，及管线的实际情况和经验等因素，设定进出站油温分别如下：
TZ=33℃ TR=65℃
由式（1-1）
Tpj?2.1.2 密度计算
12?65??33=45℃ 33根据20℃时的油品密度式换算成温度下的密度 由式（1-2）
??1.825?0.001315?885?0.661225 kg/(m3·℃)
?pj=?20??(Tpj?20)??20-（1.825-0.001315?20）(Tpj-20)
?885-（1.825-0.001315×885）（43.67-20）=869.35kg/m3
2.1.3 流量换算
体积流量 Q?G由式（2-1）
? （2-1）
=165.34㎏/s
Gmax?500?107350?24?3600Gmin=70%Gmax=115.74㎏/s
Qmax=G/?=165.34/869.35=0.19019m3/s=684.68m3/h Qmin=G/?=115.74/869.35=0.13313m3/s=479.28m3/h
2.1.4 经济管径计算
（1）初算经济管径
含蜡原油经济流速在1.0m/s~2.0m/s之间. 在Qmax下：
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4?0.19019=0.4922m
3.14?1.04?0.19019v=2.0m/s时，d==0.3481m
3.14?2.0v=1.0m/s时，d=在Qmin下：
4?0.13313=0.4118m
3.14?1.04?0.13313v=2.0m/s时，d==0.2912m
3.14?2.0v=1.0m/s时，d=
综上所述，根据API标准钢管规格初步选定管子，其规格为：内径d?390.6mm；壁厚??7.9mm；外径D?406.4mm。
（2）反算经济流速 由式（3—1）可得v?4Q ?d2v1?4Qmax?d?d2?4?0.19019?4?0.13313??0.39062?1.59m/s ?1.11m/s
v2?4Qmin2??0.39062v1,v2都在1.0-2.0m/s范围内，故确定经济管径为?406.4?7.9mm
2.1.5 管材选取 计算最大承压： 由 δ=
PD （2-2）
2K?? 式中： K----计算系数，K＝0.72；
φ----焊缝系数，φ＝1.0。
得 P=
2K???2?0.72?1.0?245?7.9==6.86MPa D406.42.1.6 粘温方程
表2-1 粘温关系式计算表
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温度（℃） 粘度（cp） 32 60 1024 1.7782 35 53.4 1225 1.7275 40 44.1 1600 1.6444 45 36.4 2025 1.5611 50 30 2500 1.4771 55 26.4 3025 1.4216 60 23.3 3600 1.3674 65 21 4225 1.3222 X2 lgu 运用最小二乘法得： 由上表知：
?Xi?382 ?Yi?12.2995 ?(XiYi)?573.4204
Xi??Yi?n?(XiYi)?B?(?Xi)2?n?Xi2?根据公式lgu=A+BT
4698.409?8?573.4204??0.01411362382?8?19224?Yi?B??XiA?n12.2995?0.0141136?382??2.211368所以lgu=2.21136-0.0141136T (2-3)
2.1.7 流态判断 由粘温公式(2-3)知： Tpj=43.67℃时，
则油品的动力粘度u=39.36cp 又因油品的运动粘度??
? ?vpj?45.275?10?6m2/s
2e根据相对粗糙度??
d式中 e —绝对粗糙度，mm。
根据《输油管道工程设计规范》推荐值：e=0.10mm
???2?0.1?0.0005 390.6- 21 -
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Re?59.5?87?3.52?105
? Remin?Remax?4Qmin4?0.133133 ??9.5899?10?6?d?pj3.14?0.3906?45.275?104Qmax4?0.19019??13.700?103 ?6?d?pj3.14?0.3906?45.275?10? 3000＜Remin＜Remax＜Re
?在最大最小输量下管道内油品的流态均处于水力光滑区。
???0.0246 m?0.25
2.1.8 总传热系数K
(1)管外壁至大气放热系数?2确定：
α
2=
?t2htDw?ln[]?(2ht)2?1]DwDw （1-7）
紊流时管内放热系数α1对K影响很小，可忽略；土壤导热系数：?t=1.4 w/（m?℃）；管中心埋深：ht=1.5m；沥青防腐层一般6mm~9mm,由于此管材的导热系数小，加以管壁较厚，热阻相当大,所以取??7mm，其导热系数为?L?0.15 W/(m2·℃)。
由于大管径，高输量下的油流到管壁的温降较小，故可以忽略及钢壁导热的影响，而只考虑沥青防腐层及管外壁至土壤的放热的影响。
?与土壤接触的管外径：Dw?D?2?L?0.4064?2?0.007?0.0.4204m；
h1.5?3.57?2 ?t?Dw0.42042?t ??2可按下式确定：?2??4ht?Dln?w?Dw??式中 ?t—土壤的导热系数，由于本设计中土壤为含水15%的亚粘土；
?t?1.4 W/(m2·℃)。
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则?2?2?t2?1.4??2.5055 W/（m2·℃）
4?1.54h0.4204?lnDwlnt0.4204Dw（2）总传热系数K确定
由于大直径，高输量下的油流温降较小，故在本设计中采用不保温输送。对于无保温层的大直径管道，忽略其内外径差值，则其总传热系数K为：
K?1?1?i1???????i?2???1 （2-4）
式中：?1—油流至管内壁的放热系数，W/(m2·℃)；
?i—第i层的厚度，m；
?i—第i层的导热系数，W/(m2·℃)；
?2—管外壁至土壤的放热系数，W/(m2·℃)。
因为各种流量下的流态均处于水力光滑区，油流对管壁的传热可以忽略 则
a1=0；钢管壁导热热阻很小，也可忽略。
1式（2—2）可化简为K? (2-5)
?L1??L?21?2.2432W/（m2·℃） ?K?0.0071?0.152.50552.2 最小输量下的工况计算
2.2.1 热力计算
（1）考虑油流摩擦而引起的温升b
当油流在管道中流动时，与管壁不可避免的存在摩擦，而却随着粘度的增大，其摩擦也就越严重。由于摩擦生热从而会使油温有所上升，即会引起温升b。
温升b?Gig （1-14） K?DwQ2?m?m其中水力坡降i?? （1-13）
d5?m- 23 -