吐鄯原油管道初步設計論文

1、 本文由WBSYGGDDR貢獻 doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 中國石油大學（華東）畢業設計（論文） 中國石油大學（華東）畢業設計（論文） 吐鄯原油管道初步設計 學生姓名：姬蕊 學 號：02122528 專業班級：油氣儲運工程 02-5 班 指導教師：劉剛 2006 年 6 月 18 日 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 摘要 吐鄯管線工程全長 865km，年設計最大輸量為 506 萬噸，最小輸量為 303.6 萬噸，生產期 14 年。 管線沿程地形較為起伏，最大高差為 346.8m，經校核全線無翻越點； 在較大輸量時可熱力越站，較

2、小輸量時可壓力越站。 輸油管采用瀝青加強級外保護的防腐措施。全線共設熱泵站 12 座，管 線埋地鋪設。管材采用 ×8.0，X65 的直弧電阻焊鋼管；采用加熱密 閉式輸送流程，先爐后泵的工藝，充分利用設備，全線輸油主泵和給油泵均 采用并聯方式。加熱爐采用直接加熱的方法。管線上設有壓力保護系統，出 站處設有泄壓裝置，防止水擊等現象，壓力過大造成的危害。 首站流程包括收油、存儲、正輸、清管、站內循環、來油計量及反輸等 功能；中間站流程包括正輸、反輸、越站、收發清管球等功能。采用 SCADA 檢測系統，集中檢測、管理，提高操作的安全性和效率。 由計算分析證明該管線的運行可收到良好的效益并有一

3、定的抗風險能 力。 關鍵詞: 關鍵詞: 管型；輸量；熱泵站；工藝流程 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） ABSTRACT The design of Tushan pipeline engineering for oil transportation is complete on June 2006.The whole length of the pipeline is 865 kilometer and the terrain is plan. The maximum of transport capacity is 506 million ton per year and mini

4、mum of throughout is 303.6 million ton per year. The choice of main equipment and determination of station site are based on the condition of every throughout. After the technical evaluation , one type of steel pipeline called X65 is select. The optimum diameter is 404.6 millimeter and the wall thic

5、ket is 8.0 millimeter. The maximum pressure of operating for design is 450MP. In order to reduce the loss of heat, the pipeline is buried under the ground. The pipeline is coated with 7-millimeter thick anti-corrosion asphalt layer and impressed current catholic protection to protect the pipe from c

6、orrosion. The process of transportation is pump-to-pump tight line operation. Crude oil is heated at first and the pump in each station. There are three 220D-65× 10pumps are equipped as the transporting pump. The process of flows in the station includes: collecting crude oil; forward transporta

7、tion; reverse pumping over station and circulation in the station. Along the main line, oil transportation included head station, intermediate heating and pumping station, and terminal station. Through the benefit analysis and feasibility study of operation, the project has a good economic benefit a

8、nd the design is feasible. Keywords ：pipeline corrosion ；pump-to-pump station ；analysis 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 目錄 前言 1 第一章 工藝計算說明書 1 1.1 設計原始數據 1 1.2 基礎計算及經濟管徑的選取 3 1.3 熱力計算 5 1.4 水力計算 8 1.5 反輸計算 11 1.6 輸油工藝及主要設備選型 12 第二章 工藝設計計算書 16 2.1 基礎計算 16 2.2 工況計算 19 2.3 設備選型 26 2.4 開泵方案 30 2.5 反輸計算 37 結論 41 致謝

9、42 參考文獻 43 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 前言 “輸油管道初步設計”是石油儲運專業畢業設計內容之一。 本設計是根據設計任務書， 依據國家頒發的長輸管道設計有關規定進行 的，整個設計有利于鞏固和豐富專業知識,更能提高認識能力，是走上工作 崗位的一個重要環節。 此設計管材采用 ×8.0，X65 的直弧電阻焊鋼管；采用加熱密閉 式輸送流程，先爐后泵的工藝，充分利用設備，全線輸油主泵和給油泵均采 用并聯方式，加熱爐采用直接加熱的方法。設計主要內容包括：確定經濟管 徑、站址確定、調整及工況校核、設備選型、反輸計算、站內工藝流程設計 和冬、夏兩季正輸的開爐開泵方案；繪制首站

10、及中間熱泵站的工藝流程圖、 首站的平面布置圖、泵房安裝圖、管道的縱斷面圖。此外還進行了一定量的 外文翻譯。 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 第一章 1.1 設計原始數據 1.1.1 設計準則 1.1.1.1 設計依據 工藝計算說明書 吐鄯輸油管道初步設計 任務書 輸油管道工程設計規范 石油庫設計規范 工程管道安裝手冊 輸油管道設計及管理 其它有關法規及技術文件 1.1.1.2 設計原則 中國石油大學儲運教研室 GB 502532003 GBJ 74 中國石化出版社 中國石油大學出版社 （1）設計中貫徹國家有關政策，積極采用新工藝、新技術、 新設備和新材料，做到技術先進、經濟合理、安全

11、使用、 確保質量； （2）保護環境，降低能耗，節約土地；處理好及鐵路、公路、 空運、水路間的相互關系； （3）積極采用先進技術、合理吸取國內外新的科技成果。管 線線路選擇應根據沿線的氣象、水文、地形、地質、地 震等自然條件和交通、電力、水利、工礦企業、城市建 設等的現狀及發展規劃，在施工便利和運行安全的前提 下，通過綜合分析和技術比較確定； （4）采用地下埋設方式。受自然條件的限制時，局部地段可 采用土堤埋設或地上敷設。 1.1.2 工程原始數據及參數 1.1.2.1 最大設計輸量：506 萬噸/年 1 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 表 1-1 生產期生產負荷（各年輸量及最大輸量的

12、比率） 年 生產負荷（%） 年 1 60 8 2 70 9 100 3 80 10 100 4 100 11 100 5 100 12 80 6 100 13 60 7 100 14 60 生產負荷（%） 100 1.1.2.2 年最低月平均溫度：1 年最高月平均溫度：21 表 1-2 沿程里程、高程表（管道全長 865 千米） 里程（km） 高程（m） 里程（km） 高程（m） 0 927.7 433.8 1249 89.0 902.2 481.6 1142.1 98.9 899.0 555.6 1099.1 143.0 924.6 625.1 1205 162.1 973.0 702.5

13、1113.5 233.4 990.6 790.2 1212 315.1 1001.1 865.1 1222.2 370.6 1001 1.1.3 運行參數的選取 1.1.3.1 出站油溫 TR （1）管線采用密閉流程，先爐后泵，加熱溫度不應高于原油初餾點 以免影響泵的吸入性能； （2）由于有瀝青防腐層出站油溫不應高于瀝青的軟化點（70） ； （3）原油含水最高溫度小于 100； （4）含蠟原油高于凝點 3840時，粘溫曲線較平緩，提高油溫對 摩阻影響不大。 所以初取 TR=68 1.1.3.2 進站油溫 TZ 加熱站進站油溫主要取決于經濟比較， 對于凝點較高的含蠟 原油，由于在凝點附近是粘溫曲

14、線很陡，故其經濟進站溫度常略 高于凝固點； 2 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文），進站油溫要略高于凝點； 所以初取 TZ=38 1.1.3.3 摩阻計算 當管路的流態在紊流光滑區時，可按平均溫度下的油流粘度 來計算站間摩阻。 管道設計參數： （1）熱站、泵站間壓頭損失 15m； （2）熱泵站內壓頭損失 30m； （3）進站壓力范圍一般為 3080m； （4）輸送天數為 350 天； （5）首站進站壓力 60m。 1.2 基礎計算及經濟管徑的選取 =-0.0965t-0.854 =-0.011t-4.47 1.2.2 輸油溫度下的密度t t 3840 t 5070 （1-1） （1-2）

15、 t = 20 ? (t ? 20) 式中 原油在 20時的密度20=896.5 /m3 （1-3） t 、 20 溫度為 t 及 20 時的油品密度,kg/m 3 ； 溫度糾正系數， = 1.825 ? 0.001315 20 ，kg/(m 3 · ) 3 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 1.2.3 平均溫度 1 Tpj= (TR+ 2TZ) 3 （1-4） 式中：TR出站油溫 TZ進站油溫 1.2.4 總傳熱系數 K 管道傳熱由： （1）油流至管內壁的熱傳導； （2）管壁、瀝青防腐層的熱傳導； （3）管外壁周圍土壤的傳熱。 D(i +1) 1 1 1 1 = + + K

16、D 1 D1 2 i Di 2 Dw （1-5） 當 （ ht Dw ）2 時： 2 = 2 t 4h Dw t Dw （1-6） 式中：Di，Di+1鋼管、瀝青防腐層的內徑和外徑 m i導熱系數 w/m Dw管道最外圍的直徑 m 1 油流至管內壁的放熱系數 w/m2 2 管壁至土壤放熱系數 w/m2 t土壤導熱系數 w/m ht 瀝青防腐層厚度 7 1.2.5 經濟管徑的選取 在規定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵 站數，從而減少了泵站的建設費用，降低了輸油的動力消耗，但同 4 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 時也增加了管路的建設費用。 根據設計要求，采用經濟流速法

17、確定經濟管徑。目前我國含蠟 原油管道經濟流速一般為 1.52.0m/s,計算時取值 1.8m/s,由最大流 量和經濟流速計算得經濟管徑， API 標準鋼管規格確定標準管徑 查 及壁厚。 1.2.5.1 初算管徑 v= 4Q d 2 （1-7） 流速，m/s； 由式（1-7） d 管道內直徑，m d= 4Qmax 4 × 0.207 = =382.7mm v 3.14 × 4 根據國產鋼管部分規格初步選定管子 d = 390.4 mm = 8 mm D=406.4mm 1.2.5.2 反算流速 由式（1-7） ，其規格為： v= ?d2 （合適） 查標準選擇管子 內徑 390

18、.4 1.3 熱力計算 1.3.1 工藝計算說明 對于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，如果直接在環境溫度 下輸送，則油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻損失大，導致了管 道壓降大，動力費用高，運行不經濟，且在冬季極易凝管，發生事 故，所以在油品進入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國內外很 多采用加入降凝劑或給油品加熱的辦法，使油品溫度升高，粘度降 低，從而達到輸送目的。 本管線設計采用加熱的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失， 從而減少管道壓降，節約動力消耗，但也增加了熱能消耗以及加熱 5 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 設備的費用。 熱油管道不同于等溫輸送，它存在摩阻損失和熱能損失兩種

19、能 量損失，而且這兩種損失相互影響，摩阻損失的大小決定了油品的 粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往 占能量損失的主導地位。熱油沿管路流動時，溫度不斷降低，粘度 不斷增大，水力坡降也不斷變化。計算熱油管道的摩阻時，必須考 慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設計管路時，必須 先進行熱力計算，然后進行水力計算，此外，熱油管的摩阻損失應 按一個加熱站間距來計算。全線摩阻為各站間摩阻之和。 1.3.2 熱力計算說明 埋地不保溫管線的散熱傳遞過程是由三部分組成的，即油流至 管壁的放熱，瀝青絕緣層的熱傳導和管外壁至周圍土壤的傳熱，由 于本設計中所輸介質的要求不高，而且管徑和輸

20、量較大，油流到管 壁的溫降比較小，故管壁到油流的散熱可以忽略不記。而總傳熱系 數主要取決于管外壁至土壤的放熱系數 1 , 2 值在紊流狀態下對傳 熱系數 k 值的影響可忽略； 由于本設計中所輸介質為高粘原油，故而在熱力計算中考慮了 摩擦生熱對溫升的影響； 計算中周圍介質的溫度 T 0 取最冷月土壤的平均溫度，以加權平 均溫度作為油品的物性計算溫度 5 。 1.3.3 流態判斷 Re = 臨界雷諾數 Re1 = 4Q dv （1-8） 2e d 8 7 = (1-9) 式中： d內徑 m e管內壁絕對粗糙度m 6 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 經計算 3000Remin Remax

21、Re1 滑區。 1.3.4 加熱站數確定 所以各流量下流態均處于水力光 由最小輸量進行熱力計算確定加熱站數 加熱站間距 LR 的確定 LR= 1 TR ? T0 ? b a TZ ? T0 ? b i= 加熱站數 NR= l lR （1-10） Q 2?m m d 5? m b= （1-11） Gi Ca 式中： a= KD GC （1-12） T0 G原油的質量流量 /s C油品比熱 KJ/kg 取 2.2 KJ/kg i水力坡降 ,m由流態確定，因為處于水力光滑區 m=0.25,=0.0246 Q體積流量 m3/s 由式（1-11） 1-12） （ i = 0.0246 × 0.

22、12451.75 × (1.005 × a= KD 1.5 × 3.14 ××10-6 Gmin c 100.4 × 2.1 × 10 3 g ?i 9.81 × c ? a 2.1 × 10 ?3 × 9.08 × 10 -6 b= 7 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（1-10） l R = 1 68 ? 1.88 ? 1 ln =68.8km ?6 38 ? 1.88 ? 1 9.08 × NR 取 NR=12，即設 12 個加熱站 所以加熱站間距 l R

23、 865 72.1km 12 1.4 水力計算 當管路的流態在紊流光滑區時，摩阻僅及粘度的 0.25 次方成正比， 可按平均溫度下的油流粘度，用等溫輸送的方法計算加熱站間摩阻； 先根據流量和管徑判斷流態。在大于 35時一直處于紊流水力光滑 區，由平均溫度求出平均粘度，再由列賓宗公式計算站間摩阻； 為了便于計算和校核，本設計中將局部摩阻歸入一個加熱站的站內摩 阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失； 由最大輸量進行水力計算確定泵站數 5 。 1.4.1 確定出站油溫 不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計算最大輸量下的出站油溫。 TR=T0+b+(TZ-T0-b) e al （1-13） 1.4.2 管道

24、沿程摩阻 H 總=iL+Z+ h j （1-14） 式中：Z起終點高差 m hj局部壓頭損失 m （長輸管道沿線的局部摩阻損失不大，一般占沿程摩阻的 1%） 1.4.3 判斷有無翻越點 經判斷，全程無翻越點。 8 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 1.4.4 泵的選型及泵站數的確定 因為流量較大，沿線地勢較平坦，且從經濟角度考慮并聯效率 高，便于自動控制優化運行，所以選用并聯多級泵。 選型并根據設計任務書中的已知條件，運用最小二乘法求出泵 的特性方程： 200D-65×10 H=795-0.006415Q 1.75 額定流量 280m 3 /h， = 74.1% 計算管道承壓

25、確定站內泵的個數： 管道承壓(查規范) 3 P= 2 K s l D (1-15) H= P g Q Qc (1-16) 確定站內泵的個數 n< 確定泵站數 Np = H 總 + ht ? hs1 n( H c ? hm ) (1-17) 經計算，需要設 12 個泵站 1.4.5 站址確定及工況校核 1.4.5.1 站址確定 根據地形的實際情況，本著熱泵站合一的原則，進行站址的 調整。確定站址，除根據工藝設計要求外，還需按照地形、地址、 文化、氣象、給水、排水、供電和交通運輸等條件，并結合施工、 生產、環境保護，以及職工生活等方面綜合考慮，當熱站數和泵 站數合一后，既要考慮滿足最大輸量下

26、壓能的要求，又要考慮最 小輸量下的熱能要求，應滿足： （1）進站油溫為 38； 9 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） （2）根據進站油溫反算出的出站油溫應低于管道允許的最高 出站油溫； （3）進站壓力應滿足泵的吸入性能； （4）出站壓力不超過管線承壓能力。 所以可以設 12 個熱泵站，等間距布置。 1.4.5.2 工況校核 由于對站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所改變， 因此必須進行熱力、水力校核。求得站址改變后的進出站溫度、 壓力，以確保管線的安全運行。 各站進站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過 最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，校核合格。 1.4.5.3 壓力越

27、站校核 為了節約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，以充分利 用有效的能量。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對其 的進出站壓力進行確定以滿足要求，對于壓力越站而言，其所具 有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。 壓力越站的計算目的是計算出壓力越站時需要的最小輸量， 并根據此輸量計算越站時所需壓力，并校核其是否超壓。 1.4.5.4 熱力越站校核 當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏 季地溫升高，沿程散熱減小，可以進行的熱力越站。 1.4.5.5 動、靜水壓力校核 （1）動水壓力校核 動水壓力是指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力，即 管道縱斷面線及水力坡降線之間

28、的垂直高度，動水壓力的變化 不僅取決于地形的變化，而且及管道的水力坡降和泵站的運行 情況有關，從縱斷面圖上可以看出，動水壓力滿足輸送要求。 10 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） （2）靜水壓力校核 靜水壓力是指油流停止流動后，由地形高差產生的靜液柱 壓力，由縱斷面圖可知動水壓力也滿足輸送要求。 1.5 反輸計算 在下列情況下需要進行反輸計算： （1） 輸量低于最小設計輸量時，需正反輸以滿足輸送要求； （2） 管線投產時，需設正反輸以預熱管線； （3） 管線停輸時，需反輸防止凝管。 1.5.1 反輸量的確定 為了防止浪費，反輸量應該越小越好，但相應地增加了加熱爐 的熱負荷，在設計中，根

29、據實際情況的最小負荷為反輸輸量。 Gmin = KDl R T ? T0 cl n R max Tz min ? T0 (1-18) 由式(1-18) Gmin = 1.5 × 3.14 × 0.4064 × 72.1 × 10 3 = 102.99kg / m 3 71.08 ? 1 2 .1 × l n 38 ? 1×103m 處，高程 1249m H1=1141.97m 終點 0m 處，高程 927.7m H2=1942.3m 因 H1 11 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 1.5.2 反輸泵的選取 反輸泵可充分利用現

30、有的設備，經校核滿足熱力、水力及壓力 越站要求；末站反輸泵不宜過大，經計算知可選用并聯泵,泵參數的 選取見后計算書。 1.6 輸油工藝及主要設備選型 1.6.1 工藝選取 1）管線采用密閉式輸送，直接加熱方式； 2）中間泵站和末站的進站管道，設置就地控制的壓力超壓限泄 壓閥； 3）站內調節方式采用節流調節和轉速調節，由站控系統實施； 4）出站管線設出站壓力調節閥； 5）加熱爐加設緊急放空設備； 6）中間站泄壓罐兼做燃料油罐。 1.6.2 機泵 選泵原則： 1）為便于維修和管理，盡量選取同系列泵； 2）盡量滿足防爆、防腐或露天安裝使用地要求； 3）為保證工作穩定，持續性好，滿足密閉輸送要求，選用

31、大排 量的離心泵，配用效率高的電動機為原動機。 1.6.2.1 給油泵 選泵原則：大排量、低揚程、高效率；另設泵房，也可作倒 罐，站內循環，輔助增壓之用。 1.6.2.2 輸油主泵 選泵原則： 滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區工作； 充分利用管線承壓能力，減少泵站數，降低工程造價。 12 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 故所選輸油主泵為： 200D-65×10 H=795-0.006415Q 1.75 (1-19) 額定流量 280m 3 /h， = 74.1% 選泵方案見后計算書。 1.6.3 儲油罐 首、末站的油罐分別用來調節來油、收油（轉運）單位及管道 的輸

32、量不平衡， 罐容較大。 由實際輸量的要求， 末站各設 15000m 3 首、 的油罐 4 座。 容積由下式確定 3 ： V= 式中： V輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油儲罐總容量（m 3 ） G輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油年總運轉量（m 3 ） G K 350 (1-20) k原油儲備參數（d） 儲油溫度下的原油密度（t/m 3 ） 又根據規范要求，輸油站原油儲罐應采用金屬罐，并且如果單 罐容積大于或等于 5000 立方米，宜于選用浮頂罐，反之用拱頂罐。 所以，首末站均選用 4 個 15000 立方米的浮頂罐。 1.6.4 閥門 根據規范及各種閥門的用途，站內選用的閥門類型如下： （1

33、） 油罐上的管線用手動閘閥； （2） 泵入口用手動閘閥； （3） 串聯泵出口用閘閥； （4） 出站處設調節閥閥組； 13 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） （5） 為防止泵出口管線超壓，泵出口管線上設高壓泄壓閥； （6） 熱泵站設低壓泄壓閥； （7） 清管器收發球筒及站間管線連接用球閥。 閥門規格的選用： （1） 閥門的公稱直徑應及管線的公稱直徑相同； （2） 閥門的公稱壓力應大于閥門安裝處的壓力。 1.6.5 站內工藝流程設計 1）滿足工藝流程的原則： （1）滿足輸送工藝及各生產環節； （2）便于事故處理和維修； （3）采用先進工藝及設備，提高輸油水平； （4）在滿足上述條件下，流程

34、盡量簡單，充分發揮設備 性能，節約投資，減少經營費用。 2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來油、計量、站內循環或倒罐，正輸、向來油 處反輸、加熱、收發清管器等操作。 （2）中間站 正輸、反輸，越站，收發清管器。 （3）末站 接受來油，正輸、反輸，收發清管器，站內循環， 外輸，倒罐等操作。 3) 流程簡介： （1）來油計量 來油計量閥組 （2）站內循環及倒罐 14 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 罐閥組泵加熱爐閥組罐 （3）正輸（首站） 上站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵下站 （4）反輸 下站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵上站 （5）壓力越站 來油閥組加熱爐下站 1.6.6 加熱爐 選爐原

35、則： （1）應滿足加熱站的熱負荷要求，爐效率高； （2）為便于檢修，各站宜選用兩臺以上加熱爐。 加熱爐的熱負荷由下面的公式計算： q = GC (TR ? TZ ) 式中：q加熱爐的熱負荷，kw； G油品流量， m .3 / h C油品比熱， kJ / kg 因此，可選用加熱爐型號及數量如后計算。 (1-21) 15 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 第二章 工藝設計計算書 2.1 基礎計算 2.1.1 進出站溫度的選取及平均溫度 根據凝點和輸送要求，及管線的實際情況和經驗等因素，設定進 出站油溫分別如下： TZ=38 TR=68 由式（1-4） T pj = 1 2 × 6

36、8 + × 38 =48 3 3 2.1.2 輸油溫度下的密度 t 根據 20時的油品密度式換算成溫度下的密度 由式（1-3） = 1.825 ? 0.001315 × 829 = 0.735 kg/(m 3 · ) pj = 829 ? 0.735 × (48 ? 20) = 808.42 kg/m 3 2.1.3 質量流量換算為體積流量 體積流量 Q=G （2-1） 由式（2-1） G= 506 × 10 7 =167.328 /s 350 × 24 × Q= 2.1.4 經濟管徑的計算 根據國家設計要求和規范所規定的經

37、濟流速為 1.5 2 m/s,現選 取經濟流速 V = 1.8 m/s 2.1.4.1 初算管徑 16 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（1-6） d= 4 × 0.207 =382.7mm 3.14 × 4 根據國產鋼管部分規格初步選定管子 d = 390.4 mm ，其規格為： 其中 D 管道外徑； 管子壁厚； d 管道內徑。 2.1.4.2 反算流速 由式（1-7） 2.1.5 粘溫方程 2.1.5.1 粘溫數值 表 2-1 粘溫關系式計算表 T( v= ?d2 （合適） ×10 ?6 (m2/s) lg 2.1.5.2 求粘溫方程 在坐標紙上

38、觀察 lg -T 曲線，可得到 T=45為轉折點。 （1） 運用最小二乘法，當 T 在（3840）時 設 y=lg , x=t i y=kt+b x =38+40=78 y =-4.521-4.714=-9.235 x =3044 ( x )2=782=6084 ( x ? y ) =38×(-4.521)+40× i 2 i i i i 17 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） k= x y ? n ( x ? y ) ( x ) ? n x i i i i 2 i 2 i （2-2） b= y n i k x n i （2-3） 由式（2-2） （2-3） k=-

39、0.0965 b=-0.854 可得：lg =-0.0965t-0.854 (2) 當 T 在（5070）時，同理，運用最小二乘法 可得：lg× ×10-5m2/s Re max = Re min = 4 × 0.207 = 6.72 × 10 4 ?5 3.14 × 0.3904 × 1.005 × 10 4 × 0.1242 = 4.03 × 10 4 3.14 × 0.3904 × 1.005 × 10 ?5 18 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文）由式（1-9）

40、 = Re1 = 2 × 0 .1 = 5.23 × (5.23 × 10 ) 8 ?4 7 = 3.33 × 10 5 因為 3000< Re min < Re max < Re1 ，處于水力光滑區 所以在水力光滑區 = 0.0246 2.1.7 總傳熱系數 K 由于此管材的導熱系數小，加以管壁較厚，熱阻相當大，所以 取 = 7 mm 。 2.1.7.1 管壁至土壤放熱系數 a 2 當（ ht Dw ） 時，由式（1-6） 2 2 = 2 × 0.9 =1.612 W/m· 4 × 1.5 0.471 &

41、#215; 2.1.7.2 總傳熱系數 K 各種流量下的流態均處于水力光滑區， 油流對管壁的傳熱可以 忽略 a 1=0 鋼管壁導熱熱阻很小，也可忽略。 由式（1-5） 解得: K=0.53W/（m 2 ） 1 1 0.471 1 = + 0.42 K 2 × 0.15 0.4064 1.612 × 2.2 工況計算 2.2.1 熱力計算 2.2.1.1 加熱站數確定 5 19 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） （1）加熱站間距 l R 的初步計算 由式（1-11）(1-12) (1-10) i = 0.0246 × 0.12451.75 × (1

42、.005 × a 1.5 × 3.14 ××10-6 3 100.4 × 2.1 × 10 9.81 × 2.1 × 10 ?3 × 9.08 × 10 -6 b= lR = 1 68 ? 1.88 ? 1 ln =68.8km ?6 38 ? 1.88 ? 1 9.08 × 10 （2）求加熱站數及確定加熱站間距 NR= 取 NR=12，即設 12 個加熱站 則加熱站間距 l R 2.2.2 水力計算 由最大輸量確定泵站數 5 2.2.2.1 確定出站油溫 由式（1-11）(1-12

43、) (1-10) 865 72.1km 12 a= KD 1.5 × 3.14 ××10-6 3 Gmax c 167.33 × 2.1 × 10 g ?i = 1.3 × 10 3 i c?a Q 2 ? m ? m d 5? m 20 b= i= 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（1-13） ，運用迭代法 (1) 設 b0 由式（1-4） 由式（1-1） 可得： 則 1 2 T pj = × 55.81 + × 38 = 43.94 3 3 lg× ×10-6m2/s×

44、; 則 由式（1-4） 由式（1-1） 可得： 則 1 2 T pj = × 52.39 + × 38 = 42.79 3 3 lg× ×10-5m2/s 則 1 2 T pj = × 52.14 + × 38 = 42.71 3 3 lg× 由式（1-4） 由式（1-1） 可得： 則 ×10-5m2/s 21 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 2.2.2.2 管道沿程摩阻 （1）求水力坡降 由式（1-4） 1 2 T pj = × 52.14 + × 38 = 42.71 3 3

45、15; 由式（1-11） （2）判斷翻越點 由式（1-14） 0.206361.75 × (1.06 ×××103××103m 處，高程 1249m××103××103m 處，高程 1212m××103× 因 H1 P =2×××× 1 × 由式（1-16） 19.13 × 10 6 H= =2400.62m 812.31 × 即管道承壓為 2400.62m，出站壓力要小于此值 平均溫度下 42.

46、71 = 829 ? 0.735 × (42.71 ? 20) = 812.31 kg/m3 22 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（2-1） Q= G = （2） 選泵并確定泵站數 Np 因 Q =742.896m3/h， 為了滿足流量需要， 選擇額定流量 280m3/h 的泵，型號為“200D-65×10” n< Q 742.896 = =2.7 Qc 280× H = 1.01 × 0.0088 × 865 × 由式（1-17） Np= H 總 + ht ? hs1 =11.69 n( H c ? hm )

47、化小取 Np=12，即設 12 座泵站 2.2.2.4 站址確定及工況校核 （1） 站址確定 當 NR=Np 時： （2） 熱力校核 23 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 以 60%輸量為例，計算如下： 由式（1-13） （1-12） （1-11） ，運用迭代法 a= K×10 Gmin c g ?i c?a b= i= Q 2 ? m ? m d 5? m T Z =38 , 由式（1-4） （1-3） （2-1） T pj = 1 2 × 65.4 + × 38 = 47.13 3 3 47.13 = 829 ? 0.735 × 27.13

48、 = 809.06kg / m 3 Q= 100.4 = 0.1241 m 3 /s 809.06 lg× 由式（1-1） 可得： 則 ×10-6m2/s i 1 0.12411.75 × (3.98 × 10 ?6 ) 0.25 × b 1 9.81 × 3.14 × 0.0028 = 1.53 1.5 × 3.14 × , 則 T pj = 1 2 × 70.99 + × 38 = 49.0 3 3 24 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（1-1） （1-3） （2-

49、1） lg×49-0.854 可得： ×10-6m2/s 49.00 = 829 ? 0.735 × 29 = 807.69kg / m 3 Q= 則 TR3=（38-2.42）×，在允許范圍內 ×××10 3 -（907.1-927.7） =113.609m 進出站壓力允許范圍在 3080m 多級泵降級：降一級即為 200D-65× 表 2-3 其它站布站表 -Hd Hs 降級數 2#3# 714.444 61.118 -3#4# 726.953 35.327 -4#5# 701.162 51.036 -5#6#

50、 716.871 85.045 -11#12# 706.417 60.491 - （2-4） （2-5） 25 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 續表 2-3 6#7# Hd Hs 降級數 7#8# 724.381 207.155 降 2 77.155 級 8#9# 742.99 107.464 降 1 42.464 級 9#10# 708.299 29.973 -10#11# 695.808 105.582 降 1 40.582 級 12#末 726.581 53.7 - 2.3 設備選型，TZ=38 加熱爐的選擇計算由式（1-21） Q= 167.33 × 2.1 

51、15; 10 3 × （2） 80%輸量時：運用迭代法求出站溫度 由式（1-11） （1-12） a= KD 1.5 × 3.14 ××10-6 3 Gc 133.86 × 2.1 × 10 g ?i c?a b= i= Q 2 ? m ? m d 5? m 由式（1-13） ，迭代 取 b=7.54 ， 26 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） 由式（1-4）(1-12) (2-1) T pj = 1 2 × 55.02 + × 38 = 43.67 3 3 43.67 = 829 ? 0.735 

52、5; 23.67 = 811.60kg / m 3 Q= G = 100.4 = 0.1649 m 3 /s 811.60 lg× 由式（1-1） 可得： 則 ×10-6m2/s i 1 0.0246 × 0.16591.75 × (8.547 × 10 ?6 ) 0.25 = 5.71 × b 1 9.81 × 0.0057 × 133.86 = 4.16 3.14 × 1.5 × , 則 T pj = 1 2 × 56.98 + × 38 = 44.33 3 3 44.3

53、3 = 829 ? 0.735 × 24.33 = 811.12kg / m 3 Q= G = 0.1650 m 3 /s lg× 由式（1-1） 可得： 則 ×10-6m2/s TR3=（38-5.01）×，在允許范圍內 27 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） Q= GC(TR - TZ ) R (2-6) 則 Q= 133.86 × 2.1 × 10 3 × =6161.71KW （3） 70%輸量時同理運用迭代法 取 b=4 , 則 T pj = 1 2 × 60.572 + × 38 =

54、45.524 3 3 45.524 = 829 ? 0.735 × 25.524 = 810.24kg / m 3 Q= G = 由式（1-1） 可得： 則 lg× ×10-6m2/s i 2 4.0 × 10 ?3 , 由式（1-1） 則 T pj = 1 2 × 61.854 + × 38 = 45.85 3 3 45.85 = 829 ? 0.735 × 25.85 = 795.3kg / m 3 Q=0.1473m 3 /s 由式（1-1） 可得： 則 lg× ×10-6m2/s 28 中國石油大學（華東）本科畢業設計（論文） TR3=（38-3.62）×，在允許范圍內 由式（2-6） Q= 117.13 × 2.1 × 10 3 × 100.40 × 2.1 × 10 3 × 表 2-4 冬季加熱爐選擇表 輸 量 熱負荷（KW） 加熱爐 100%G 5711.15 5000+250×3 80%G 6161.71 5000+1500 70%G 6648.62 5000+2500 60%G 8016.77 5000+2500×2 2.3.2 儲罐的選擇 首、末站的油罐分別用來調節來油、收油（轉