2018/10/11Biblioteka 输油管道设计与管理1
二、计算热油管道摩阻方法
热油管道摩阻计算有三种方法：
(1) 平均温度计算法
(2) 分段计算法 (3) 基于粘温关系的方法
1、站间平均油温计算法 输送含蜡原油的管路多在紊流光滑区工作，此时摩阻与 粘度的0.25次方成正比，当加热站间起终点温度下的粘 度相差不超过一倍时，取起终点平均温度下的粘度，用 等温输油管的摩阻计算方法计算一个加热站间的摩阻， 误差不会太大。具体步骤是：
一、确定加热站数及其热负荷
确定了加热站的进、出口温度，即加热站的起、终点温度TR 和 TZ 后，可按最低月平均地温，及全线的近似K值估算加热 站间距 LR 。 GC TR T0 b L ln R KD TZ T0 b
加热站站数 nR 按下式计算并化整
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①计算加热站间油流的平均温度 Tpj ，Tpj 1 (TR 2TZ )
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②由粘温特性求出温度为Tpj时的油流粘度υpj。
③一个加热站间的摩阻为： Q 2 m m pj hR LR 5 m D1 2、分段平均温度计算法
当站间起终点粘度变化较大时，用站间平均温度法计算摩 阻损失误差较大。此时可将站间分成若干小段，分段计算 管路的摩阻。其方法是：
Q 2 m m dhR dl 5 m D1
由微元段的热平衡方程可得到：
①
Gc dT dl KD T T0 b
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②
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粘温关系取粘温指数方程：
T e u( T T ) T e u( T
R R R
R T0 b
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⑶根据Tpj计算对应的油品粘度υpj及该小段的摩阻
hRi
Q
2 m

m pj
D
5 m 1
li
hRi
i 1 n
则整个加热站间的摩阻为
h
R
不论热油管线处于层流还是紊流，都可以采用分段计算 法计算摩阻。分段越小，每段的温降越小，摩阻计算越 精确，当然计算量也就越大。因此分段法更适合于计算 机计算。
r (bi / y ) 式中： Δr—径向温降修正系数； ε—系数，层流为0.9，紊流为1.0 ω—指数，层流为1/3~1/4，紊流为1/3~1/7
υbi—管壁平均温度 Tbi下的油品运动粘度 υy—油流平均温度 Ty 下的油品运动粘度
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第三节 确定和布置加热站、泵站
) u( T T0 b )
e
③
将式②③代入式①并整理得：
dhR
hTR alR
e
mu( TR T0 b ) mu( T T0 b )
e
dT T T0 b
④
式中 hTR为油温为TR的等温输油管道的摩阻。
令
AR = al R
t e 且已知 dt Ei ( x ) t x
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⑴将站间管路按管长或温度区间分成几段，各段的长度根 据实际情况而定。一般每小段的温降不超过5℃，在非牛 顿流体摩阻计算中有时需要按每小段温降1℃来划分。 ⑵从加热站出口开始，由温降公式逐段计算每一小段的起 终点温度或每小段的长度，并计算其算术平均温度。 对于第i小段，起终点温度分别为 Ti和Ti+1，则其算术平 均温度为Tpj=(Ti+Ti+1)/2。若分段是按长度划分的，则每 段长度 li 已知，根据 Ti 和 li，由温降公式求 Ti+1；若分段 是按温度区间划分的，则 Ti 和 Ti+1 已知，可由温降公式 求得每小段的长度li。

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对④式积分整理得：
hR
hTR AR
e mu( TR T0 b ) Ei mu( TR T0 b ) Ei mu( TZ T0 b )
简明地表示为 hR hTR l 式中：Δl—热油管道轴向温降摩阻修正系数
1 mu( TR T0 b ) Ei mu( TR T0 b ) Ei mu( TZ T0 b ) l e AR
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上述公式可用于分析热油管道特性及其变化规律。帮助指 导生产管理。但该公式要用到幂积分函数，计算较麻烦， 给电算带来了一定的困难。另外，对于含蜡原油，粘温关 系式用某一个方程描述也不合适，故工程上很少采用。 最后强调一点无论采用什么方法计算摩阻，都要先判断流 态。如果中间有流态转变，则应分段计算摩阻。
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4、径向温降对摩阻的影响
热油管道径向的速度和温度分布
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由于热油沿径向散热，所以油流在径向存在温度梯度，管中 心温度较高，管壁处较低。径向温降的存在，使管内油品沿 径向产生自然对流，加剧了油流的扰动，使流速分布发生畸 变，从而引起附加摩阻损失，通常用径向温降修正系数来表 示。从而加热站间管路的摩阻损失为: hR hTR l r
第二节 热油管道的压降计算
一、热油管道摩阻计算的特点
热油管道的摩阻计算不同于等温管路的特点就在于： 1．沿程水力坡降不是常数。 由于热油沿管路的流动过程中，油温不断降低，粘度不 断增大，水力坡降也就不断增大，所以热油管道的水力 坡降线不是直线，而是一条斜率不断增大的曲线。 2．应按一个加热站间距计算摩阻。 因为在加热站进出口处油温发生突变，粘度也发生突变， 从而水力坡降也发生突变，只有在两个加热站之间的管 路上，水力坡降i的变化才是连续的。
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3、由粘温关系式推导的摩阻计算式
基本思路：以列宾宗公式为基本计算公式，在前述温降公式 和粘温方程的基础上，列出热油管道摩阻计算的微分方程式， 然后积分求解(该方法又称为理论公式法)。
在距加热站出口为l的地方取一微元段dl，此处油温为T，粘度 为υ，管内径为D1，根据列宾宗公式，微元段上的摩阻为：