第四章 热油管道的工艺计算
4.4 液化气管道简介
目前世界上韩国、日本、法国、西班牙、芬兰等国拥有 LNG船建造技术。现建造的最大LNG运输船承载容量已 达13.8万立方米，造价1.45亿美元。可服役35～40年。日 本将造14.7万立方米LNG运输船。 全球2005年达151艘、2010年达192艘。
LR
考虑摩擦升温
TJ
T0
b [TC
(T0
b)]e
KD GC
LR
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
苏霍夫温降公式的应用
1. 确定热油管道沿线的油温
KD X
或
Tx Tx
T0 (TC T0 )e GC
KD X
T0 b [TC (T0 b)]e GC
2. 为使原油输到下站进站时仍有一定的温度TJ，确 定所必须的出站温度TC。
称石蜡基原油 称中间基原油 称环烷基原油
第四章 热油管道的工艺计算
4.1 热油管道的概念 加热输送目的： 对高粘原油，提高温度，降低粘度，减少输送摩阻。 对含蜡原油，提高温度，保持原油温度始终高于凝点。
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
苏霍夫公式：
TJ
T0
(TC
T0
)e
KD GC
4.2 热油管道稳态热力计算
考虑析蜡后，原油的热容为：
C tw t j
则进站温度变为：
G
KD (C
( LR l ) )
Tj T0 b [Tw (T0 b)]e twt j
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
热油管道的总传热系数
1. 热油至管内壁放热 回顾几个无量纲数：
vlj 2000d
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
由tlj，在粘温关系上找到vlj
若 t j tlj tc
表明沿程有流态变化。
根据 tlj 由温降公式确定流态变化位置。
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
（2）区分牛顿紊流与非牛顿紊流
根据反常点温度
t
区分
fc
t pj
4tc
9
5t j
t pj
5tc 7t 12
j
t pj
7tc
11t j 18
t pj
tc
2t j 3
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
（2）由平均油温确定平均粘度
v e 1
u (t1t2 )
v2
B
ceT
粘温曲线
（3）计算站间摩阻
hR
Q v 2m m pj d 5m
Pr0.44( Pr Prbi
)0.2 5
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
2. 管壁导热 钢管壁、防腐绝缘层、保温层等，属多层圆筒壁导热问 题。
热阻
ln di1
R di
2i
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
取各层直径： 管内径 d1 管外径（防腐绝缘层内径） d2
ht 管中心埋深
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
当限D大/土ht壤的介比质值中较的小线时热，源可。近似地将热油管路看做是半无
热源发出的热流线是径向辐射的，但所有热流线在地面 处变为垂直于地面。设热流线流出地表后汇聚于地表上 方与线热源的对称处，即热汇(冷源)，冷源温度与热源
相反，冷源至地表面间仍为土壤，地表面温度为ts。
Nu 1d 3.65
1
3.65
d
当 Gr Pr 500自然对流相对强
Nu 1d 0.17 Re0.33 Pr0.43Gr0.1( Pr )0.25
Prbi
1
0.17
d
Re0.33 Pr0.43Gr0.1(
Pr Prbi
)0.25
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
过渡 2000 < Re< 1104
im
hm lm
bm
gimG
kD
lm
Gc
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
（5）非牛顿段层流摩阻
在tlj
t
t
内进行试算，步长
j
t
bm 0
tm1 tm t
lm
Gc
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
tm
tm
tm1 2
tm
tm
tm1 2
vm v(tm )
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
tm 1
(t0
bm )
[tm
(t0
bm
)e
kD Gc
lm
]
lm
Gc
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
hm
Q 2m vm m d 5m
lm
im
Q
v 2m m
m
d 5m
bm
gimG
kD
lm
Gc
64 RemMR
hm
m
lm d
V2 2g
im
hm lm
bm
gimG
kD
lm
Gc
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
第四章 热油管道的工艺计算
4.4 液化气管道简介 LNG经过脱水、脱酸性气和重烃后压缩、膨胀、液化而 成。临界压力4.5MPa，临界温度-82℃。常压下沸点为163℃，液体比重0.43-0.48，气态与液态体积比600，无毒、 无腐蚀性。外观如自来水。 气化至常温、常压有约840KJ/Kg冷热放出，可用于空气 分离、冷热发电、冷冻仓库等。
Nu d
管壁处无量纲温度梯度
Pr c 流体分子动量传递能力与热扩散能力之比 a
Re Vd v
流体惯性力与粘性力之比
Gr d 3g (ty tbi)
v2
流体浮升力与惯性力之比
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算 层流 Re<2000
当 Gr Pr 500 自然对流非常弱
t fc t tc 牛顿流
t t fc 非牛顿流
牛顿紊流 → 非牛顿紊流 → 非牛顿层流
tc t t fc t fc t tlj tlj t t j
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算 （3）牛顿段紊流摩阻
在 tc t t fc内进行试算，步长t
bm 0
tm1 tm t
（防腐绝缘层厚度小于10mm） 防腐绝缘层外径（保温层内径） d3 保温层(30～50mm厚)外径 d4
（一般取保温层内外直径的平均值）
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
钢管导热系数 λ=160 kJ/(m･hr･℃) 沥青防腐绝缘层导热系数
λ=0.585 kJ/(m･hr･℃) 保温层(聚胺酯泡沫塑料)导热系数
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
第四章 热油管道的段紊流摩阻
在 t fc t tlj 内进行试算，步长 t
bm 0
tm1 tm t
lm
Gc
kd
ln
tm1 t0 bm tm t0 bm
tm
tm
tm1 2
第四章 热油管道的工艺计算
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
过泵摩擦温升 泵输出功率：
GHg
泵输入功率： GHg /
GCt GHg / GHg
t gH ( 1 1)
C
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算 2. 析蜡对原油温度的影响
含蜡原油温度低于析蜡点后，原油中的蜡会逐渐析出， 同时放出相变潜热。 DSC分析实验可确定析蜡放热和析蜡量。
λ=0.092～0.125 kJ/(m･hr･℃)
第四章 热油管道的工艺计算
4.2 热油管道稳态热力计算
3. 管外壁对土壤放热 该过程以土壤导热为主，但用换热系数的形式表示。 对不保温管道：
2
D
ln
2ht D
2t
( 2ht D
)2
1
t 土壤导热系数（不含水沙土为0.788 kJ/ m ･ hr ･℃ ）
0API =141.5/d60F-131.5 F=32+9t/5 ℃ 大庆油 0API >33
第四章 热油管道的工艺计算
4.1 热油管道的概念
2. 特性因素分类
根据计算出的特性因数进行分类
K=1.216 3 T
d60F
Tk—油品的平均沸点，Ｋ
d60F —相对密度
K>12.1 K=11.5－12.1 K=10.5－11.5
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
对无时效幂律 (假塑性)流体
nm n(t m )
n
m
nm
k m k(t m )
k
m
km
( 3nm
1 )
4nm
nm
Re mMR
d V nm m
2nm
k
m
(
3nm 4nm
1 )
nm
8 nm
1
第四章 热油管道的工艺计算
4.3 热油管道摩阻计算
m
t
的几个影响因素： 土壤的含水率
土壤的土质