作业内容：拟建一条长690公里，年输量为600万吨的轻质油管线。

已知原始资料：①管路埋深1.5米处的月平均地温：②油品密度ρ20=867.5kg/m3③油品的粘温特性：④可选用的离心泵型号规格：(P24)或按照最新的泵机组样本进行选择(网上搜索或图书馆查阅相关手册)。

⑤首站进口压头取ΔH1=45m，站内摩阻取15m。

⑥管材选用见P64和附录一、附录二。

⑦线路高程：设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。

作业本中要体现手算过程。

）1）合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换算；2）选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；3）取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mm，计算所需的泵站数；4）将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相应的计算（双号学生选作）。

5）将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）6）校核:夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力,并调整站址；7）设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头Hx的表达式，并检查全线动水压头和静水压头；8）求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。

计算分析过程： 1. 计算年平均地温C t t t t o cp 5.1312/)6.85.133.188.201.218.194.179.143.109.553.6(12/)...(01202010=+++++++++++=+++=故有 平均地温t=13.5℃ 2．计算油品密度根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。

)20(20--=t t ερρ式中 t ρ、20ρ——温度为t ℃及20℃时油品密度，3/m Kg ； ε——温度系数，ε=1.825-0.00131520ρ，)/(3C m Kg O • 已知油品密度：ρ20 =867.5kg/m 3 即ε=1.825-0.001315×867.5=0.6842375320/95.871)205.13(6842375.05.867)20(m kg t t =-⨯-=--=ερρ 3．计算年平均温度下油品的粘度。

根据油品粘温特性表求出粘温特性方程)(00t t u t e --=νν 及)ln(1101tt t t u νν-=得u=0.0368186s m e e t t u t /100721.208.1526)205.13(0368186.0)(00--⨯---⨯=⨯==νν4．换算流量G-Q根据年输量任务为600万吨求流量：s m h m G Q t /228.0/182.819840095.87110600840010377==⨯⨯=⨯⨯=ρ5.初定流速,计算管径。

初定流速为1.5m/s,则m 43934.05819.182/1.0.0188D =⨯= 6．根据管道规格，选出与D 0 相近的三种管径d 1 、d 2 、d 3 。

选用L360螺旋焊缝钢管，规格为：d 1=457mm; d 2=508mm; d 3=559mm 7. 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=0.23s m /3=819.182h m /3，和初定的工作压力6MPa ，确定选DZ250x340x4型输油泵（因为在此流量下该型号输油泵效率相对较高）1台作一个泵站，该型泵的性能参数如图：8.作一个泵站的特性曲线，确定任务输量下泵站提供的扬程C H ，然后据此压头确定计算压力 。

在819.182h m /3,查得H=520m 液柱。

管道压力按下式计算 P=(C H +S H )t ρg式中 C H ——任务输量下单个泵站提供的扬程520m ；S H ——为首站辅助泵的扬程45m 。

求得P=（520+45）*871.95*9.8=4.83MPa ，确定设计压力为6MPa. 冬季：油品密度877.703/m Kg ，管道最大压力P=(C H +S H )t ρg=（520+45）*877.70*9.8=4.86MPa9．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][2σδPD=][σ——许用应力，s ][φσσK =, Mpa ；s σ——最低屈服强度，MPa ；K ——一般站外输油管道系数：K=0.72φ——焊缝系数,0.1=φ[]MPa 2.2593600.172.0=⨯⨯=σ对于以上三种管径求壁厚:d 1=457mm; d 2=508mm; d 3=559mmmm 3.52.259245761=⨯⨯=δ；mm 9.52.259250862=⨯⨯=δ；mm 5.62.259255961=⨯⨯=δ1δ=5.3mm ；2δ =5.9mm ；3δ =6.5mm 。

查附录一——国产螺旋缝埋弧焊钢管规格，取大于上述数值的最相近的壁厚，得1δ=5.6mm ；2δ =6.0mm ；3δ =7.0mm 。

求内径：D=d-2δ1D =445.8mm; 2D =496.0mm; 3D =545.0mm 。

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δσ2PD=得：1σ=244.82Mpa ；2σ=254Mpa ；3σ=239.57Mpa 。

均小于许用应力：s ][φσσK ==259.2Mpa10．计算流速24DQ V π=得：1V =39.1457.0/14.3/228.042=⨯m/s ； 2V =12.1508.0/14.3/228.042=⨯m/s ； 3V =93.0559.0/14.3/228.042=⨯m/s 。

11. 计算雷诺数，判断流态νπD Q4Re =Re ——雷诺数； Q ——流量，s m /3；D ——管道内径，m ； ν——油品动力粘度，s m /2； 求得第一种管径DN457×5.6的雷诺数Re=19.324621007.204458.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯-。

绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)8.44503.02(5.591579444。

由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。

对于第二种管径DN508×6.0有Re=82.288881007.20496.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯- 绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)49603.02(5.591784292由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。

对于第三种管径DN559×7.0有Re=47.265531007.20545.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯- 绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)54503.02(5.591987128由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。

即有结论流态都在水力光滑区。

12．计算水力坡降和压头损失 水力坡降按下式计算：mm m l D Q L h i --==42νβi ——水力坡降，m/kmβ——水力光滑区取值为0.0246s 2/m ； m ——水力光滑区取值为0.25； L ——管道长度，km 。

压头损失计算： H=iL+Z ∆Z ∆——计算点之间的高差，m 。

75.425.0675.1)1007.20(228.00246.0Di -⨯⨯⨯= 按线路高程表从而算得三种不同管径的水力坡降和压头损失为：km m i /748.54458.0)1007.20(228.00246.075.425.0675.11=⨯⨯⨯=-； km m i /463.3496.0)1007.20(228.00246.075.425.0675.12=⨯⨯⨯=- km m i /213.2545.0)1007.20(228.00246.075.425.0675.13=⨯⨯⨯=- 1H = iL+Z ∆=5.748×696+（17-517）=3500.608m; 2H = iL+Z ∆=3.463×696+（17-517）=1910.248m; 3H = iL+Z ∆=2.213×696+（17-517）=1040.248m;13．在纵断面图上判断是否存在翻越点，确定计算长度L (采用做图法或编程判断)，见图。

计算沿程各点需要的能量)(i f H ：)(1)()(Z Z iL H i i f i f -+=)(i f L ——计算点与起点之间管道长度，km;i Z ——计算点的标高，m 。

即判断中途是否存在有)(1)()(Z Z iL H i i f i f -+=> iL+Z ∆=H 起点首站压头748.511=-+=Q Z f Z Z L i H作图如下图所示，蓝色各线条分别代表水力坡降分别为1i 、2i 、3i 时的水力坡降线，初步判断没有翻越点。

（km ）14．计算输油管道计算长度全线的沿程摩阻损失 ；三种不同管径的沿程压头损失上面已求得，考虑到还有一部分局部阻力损失，将压头损失再乘上1.01作为全线的压头损失。

m H 614.353501.1608.35001=⨯= m H 350.192901.1248.19102=⨯= m H 650.105001.1248.10403=⨯=15．确定全线需要的总压头Z H 。

SZ Z H H H +=SZ H ——末站剩余压力10m 。

350.106010650.1050250.193910350.1929614.354510614.3535321=+==+==+=Z Z Z H H H 16．按D508求泵站数，并化整； 泵站数N ：mC Zh H H N -=10.215520350.106084.315520250.193902.715520614.3545321=-==-==-=N N NC H ——任务输量下单个泵站提供的扬程，m ；m h ——泵站内摩阻损失取15m 。

综上三组数据分析，在完成全年输量任务的前提下，考虑管径材料投资，能量耗费，泵站建设方便经济，应取DN508管径设泵站。

17.将泵站数化小，N 取3，敷设副管，主管与副管直径相同。

副管长度计算公式：)1()(1w i N N h H x m C ---=x ——所需副管的长度，km;w ——副管水力坡降与单管主管水力坡降的比值，对于主管与副管直径相同：3.0212175.12===-mw故有km x 175)3.01(463.3384.3)15520(=-⨯-⨯-=18.将泵站数化大，N=4。