输油泵站工作特性和输油管道摩阻计算公式
原油管道输送技术相关知识
H Q 2 mm L /D 5 m h Z
fL2Q mhZ
整理课件
H 层过 流渡 区区
△Z
紊流区
QLJ
Q
输油管道的工作特性曲线
整理课件
6、离心泵与管路的联合工作
确定泵站与管路的工作点（即流量、泵站扬程）的方法 有两种，即图解法和解析法。
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工作特点 ➢每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统; ➢上下站输量可以不等（由旁接罐调节）； ➢各站的进出站压力没有直接联系 ； ➢站间输量的求法与一个泵站的管道相同 ：
Qj 2mHsjB Ajjh fcLjZj
式中：Lj、△Zj－第j站至第j＋1站间的计算长度和计算高差; Aj、Bj－第 j 站的站特性方程的系数。
如果管线的发展趋势是输量增加，则应向大化，否则向小化。 一般情况下要向大化。 由此可见并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬 程）则要根据管路的设计工作压力确定。另外根据规范规定， 泵站至少设一台备用泵。 整理课件
② 串联泵
n H
H
其中：[H] 为管路的许用强度（或设计工作压力） H 为单泵的额定扬程。
一般来说，串联泵的台数应向小化，如果向大化，则 排出压力可能超过管子的许用强度，是很危险的。串 联泵的额定排量根据管线设计输送能力确定。
整理课件
(4)串、并联组合形式的确定 ① 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济。我国并联泵
的效率一般只有70%-80%，而串联泵的效率可达90%。 串联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面 积大，故泵损失小，效率高。
相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙 度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子 的绝对粗糙度如下：
油气管道输送复习资料
管道工作特性曲线： 串联、并联管路工作特性曲线：
由左图可以看出，处于 层流区的管路压降损失 大于处于紊流区的管路
3、 水力坡降和水力坡降线
（1） 水力坡降
定义：单位长度上的摩阻损失
输油管道设计与管理
第一章 油气管道概况和勘察设计
一、 油气管道概况
1、 原油长输管道系统 组成：输油站+线路两大部分及其辅助设施 输油站——首站、中间站、末站 线路——管道本身、截断阀室、穿跨越构筑物、阴极保护站，以及道路、通 讯、自控等辅助设施
2、 长输管道的输油方式 ①等温输送；②加热输送；③降凝输送；④顺序输送；⑤其它方式
校核方法：（1）图解法 （2）解析法 首站到 c+1 站管道的能量平衡式： 全线压降平衡式（忽略局部摩阻和终点剩余压头）： 得到第 c+1 站进站压力：
结论：①若
������������ ������
>
������ ������
随着油品粘度的增加，分式之值增大，故
Hs（c+1）
减小；
②若
������������ ������
3、 管道技术的发展趋势 ①高压、大口径，向极地海洋延伸； ②采用高强度、韧性及可焊性良好的管材 ； ③高度自动化； ④不断采用新技术 ； ⑤管道安全技术的不断应用 ⑥重视管道建设的前期工作
4、 我国管道技术发展的任务 ①针对我国原油的特点，研究管输工艺技术； ②提高管道的自动化水平； ③在产量递减的情况下对老管网的改造和运行优化问题； ④西部地区管道的建设问题；
<
������ ������
第三节管道阻力计算
第三节管道阻力计算管道阻力计算是管道工程设计中的一个重要环节，通过计算管道的阻力，可以确定管道系统的运行压力、流量和泵站功率等参数，从而合理设计管道系统，提高系统的运行效率。
管道阻力是指液体在管道中流动时受到的阻碍，其大小与管道的内径、长度、流量和流体性质等因素有关。
管道阻力计算的基本原理是根据管道的一维稳态流动理论，利用流体力学公式和实验数据，建立管道阻力计算公式。
一般来说，管道阻力可以分为摩阻、局部阻力和特殊情况阻力三种情况。
首先，摩阻是指由于流体黏性阻碍流体在管道中流动所产生的摩擦阻力。
管道摩阻损失的大小与管道的内径、长度、流速和流体性质等因素有关，一般可以通过Darcy-Weisbach公式或Colebrook公式进行计算。
其中Darcy-Weisbach公式为：ΔP=f×(L/D)×(ρV^2/2)其中ΔP为管道的压降，f为摩擦系数，L为管道长度，D为管道内径，ρ为流体密度，V为流速。
其次，局部阻力是指由于管道内部存在突变、弯曲、分支、阀门等特殊构件而产生的附加阻力。
局部阻力的计算通常通过失压系数或阻力系数进行，这些系数一般由实验数据确定。
常见的局部阻力计算公式有：ΔP=K×(ρV^2/2)其中ΔP为管道的压降，K为失压系数或阻力系数，ρ为流体密度，V为流速。
最后，特殊情况阻力是指由于特殊情况，如管道内部存在流动障碍物、气液两相流、可压缩流体等而产生的阻力。
这些阻力一般需要通过实验或专门的计算方法进行确定。
在实际的管道工程设计中，一般将管道阻力计算分为整体计算和局部计算两个步骤。
整体计算主要是根据管道的K-value或曼宁系数，计算管道的摩阻损失。
局部计算则是按照实际的管道布局和特殊构件，计算各个局部阻力的大小，并将其加入到整体计算中。
另外，为了提高计算的准确性，还需考虑管道的流型、流动状态和流体性质的影响。
总之，管道阻力计算是管道工程设计中的重要环节，通过合理计算管道阻力，可以为管道系统的设计和运行提供科学依据。
【doc】四川油田输气管线摩阻系数计算公式
四川油田输气管线摩阻系数计算公式1999年l1月石油ACTAPETROLE1SINICA第2O卷第6期.四川油田输气管线摩阻系数计算公式斗一I1/'毛玲,『|777j/(四川大学)(石—(四川石油管理局)f,'摘要:应用素流力学理论.分别对光滑昔紊流,部分粗糙管紊箍和完全租糙昔素流三种情况,导出了摩阻秉敷与雷诺敷和租糙度的关联式利用四川油田理持昔蝮运行敷据和鼓学方法拟台出摩阻幕敷计算公式,利用其他臂线敷据比较拟台公式计算结果与实际唪阻系敷的误差:结粜表明,遗些公式的误差至少比现场常用的PanhandleA公式小14以上,比PanhandleB盛式小21%以上:主题词:圭立虚挂;兰垒耋;笪重些四川旦1前言随着天然气利用和开发的日益广泛,输气管道水力计算变得越来越重要.从本世纪初开始,国外就对此做了大量的工作.他们根据流体力学知识以及实验与现场数据,提出了一整套天然气流动理论.目前,我国在这方面的研究较少,输气管线设计与管理仍广泛沿用Panhandle公式.由于技术条件的不同,该式不符合中国天然气工业的发展状况因此提出一套适合中国,尤其是四JII油田现场条件的水力计算公式,已是输气管道设计与管理的迫切要求.在川南和川西北选择6条管线作为研究对象,共测得数据1629组.在查阅大量国内外有关文献[1和分析大量现场数据的基础上,提出了适用于四川油田输气管线的摩阻系数计算公式.2摩阻系数关联式的推导2.1利用简化混台长度经验公式推导摩阻系数关联式将Nikuradse混合长度公式简化为I/R=0,14一O.14(】一/R)..这里,z为混合长度;R 为管道半径为原点在内壁,指向圆心的坐标.由此推导出流速分布公式为.-～筹～rctsJ式中一为最大流速j"为流速jV,为摩阻流速;为常数,一0.14.2.1.1光滑管紊流公式由紊流理论【,粘性次层厚度岛与fly.成正比,这里为运动粘度.由式(1),可得平均流速="一--4.76V根据式(1),平均流速公式以及光滑管紊流的性质,可得—一4In(Re√)+一(2)式中^为摩阻系数;口,b,c,d为待定常数;Re为雷诺数.若假设粘性次层厚度岛与v/v 成正式,则摩阻系数公式的形式变为口ln(R—)十十c(3)+邦永刚.男,1963年5月生.1993年于西南石油学院石油工程系获博士学位,1995年于四川大学获博士后证书.瑰为四川大学鼓授.叠讯赴:四JIl省成都市.邮政编码:610065.78石油第20卷21.2完全粗糙管紊流公式此时粘性次层已不能覆盖粗糙突起.假设Y—e时粗糙度e代替,可推得完全粗糙管摩阻系数公式去n+去+c式中D为管线直径U—u,且壁面粗糙突起处流速U与V.成正比.用当量去n(一+c㈨2.2由V onKarman速度分布律推导摩阻系数公式由V onKarman相似性假设可推得管内流速分布律']…一√]+2.2.1光滑管紊流公式根据式(j),用类似方法可推得lalnRe++c2-22晃全租挺臂萧习If公式设y=s时,--U,因此由式(5),可得一x+一|+设与V.成正比,并注意V.与^的关系,由式(7)可得去～-n++c3拟合关联式中的待定常数3.1摩阻系数关联式(5)(6)(7)(8)根据上述推导及现有摩阻系数公式,可得摩阻系数结构关联式.3.1.1光滑管紊流式(2)和式(3)可用于研究光滑管紊流.3.1.2部分粗糙管紊流适合光滑区的PanhandleA公式^一0.08472R_.";适合完全粗糙区的PanhandleB公式;^一0.01471Re'.由于部分粗糙区位于光滑区与完全粗糙区之间,所以对部分粗糙管紊流,可得关联式^一aRe(9)同理,也可以利用式(3)研究部分粗糙管紊流.由文献[2]中的AIuy公式,可得如下关联式Ibn【+南)(1o)3.1.3完全粗糙管紊流式(4a)和式(4b)可以用于研究完全粗糙管紊流.由Nikuradse公式,可得关联式—～g【寺)+b(11)3.2拟台公式利用上述关联式和四川油田现场数据,拟合各公式中的常数,可得到相应的摩阻系数公式.第6期四川油田输气管线摩阻系数计算公式3.2.13.2.2光臂冒甭丽公式—一一49.11351n(Re一72265.1)一塑+660.455^^去-2l275601一2….3g)一一24_426o√^—一一l1.00111n(ReT)一2259928+152.465√^-v'部分租糙管紊流公式一0.046577Re一.'.'..去26407ln(R59.03)+_25_8549—o.ooss6(+!旦;)..".'3.2.3完全租糙管紊流公式万1zsⅢn一87534,3sssss去一0.598190n【一s.)一埘?寺+1.018404现场检验去一5.40798一.?..s..og((12)(13)(14)(15)(16)(17)(18)(19)(2O)从四川油田正在运行中的输气管线上测得数据(包括起点压力,终点压力,温度和流量),分别对光滑管紊流,部分粗糙管紊流和完全粗糙管紊流计算各工况下的摩阻系数,即为测量摩阻系数.在计算摩阻系数中,使用全苏气体研究所对于干燥天然气的经验公式计算压缩因子.根据四川石油管理局输气公司对所研究管线粗糙度的测量结果,取当量粗糙度为25tzm.再利用上述拟合公式计算相应的摩阻系数.比较摩阻系数计算值与测量值之间的误差.比较结果见表1～3,其中表内的平均误差是所有误差取绝对值后再平均所得到的误差值,最大误差是其绝对值最大的误差值.裹1光滑蕾蠢流公式的计算螬果夏误差比较Table1Calculationresnltsanderrorcomparisonofturlmlentformulasforsmoothpipe8O石油第20卷由表l可见,公式(12)的平均误差最小,但考虑到它的形式为隐式,使用时需迭代,并且有时迭代不收敛所以推荐使用公式(13).公式(13)的相对误差比PanhandleA公式小22以上.襄2部分粗糙管紊瀛公式的计算结果殛误差比较Table2CalculationresultsanderrorcompaHsonofturbulentformulasforpartialroughplpe 由表2可见,对于部分粗糙管紊流,公式(15),(16),(17)基本上具有相同的精度,其误差比PanhandleA公式小14以上,比PanhandleB公式小26以上.公式(15)的形式简单,公式(17)的适用范围更广,这三个公式的精度都较高.采3完全扭糙管紊流公式的计算结果夏误差比较Table3Calculationresultsanderrorcomparisonofturbulentformulasforfullroughpjpe第6期四Il油田输气管线摩阻系数计算公式81由表3可见,对完全粗糙管紊流,公式(2o)的精度最高,且形式简单,其误差可比PanhandleB公式小21以上,故推荐使用式(20).5结束语综上所述,对于光滑管紊流推荐使用式(13),该式的误差比PanhandleA公式小22以上;对于部分粗糙管紊流推荐使用式(15),(16),(17),这三个公式具有基本相同的精度,其误差都比PanhandleA公式小14以上,比PanhandleB公式小26以上,故这三个公式都可用于部分粗糙管紊流摩阻系数的计算;对于完全粗糙管紊梳推荐使用式(2.),该式的误差比PanhandleB公式小2】以上.本文对摩阻系数的研究还是初步的,要得出适合我国输气管线的摩阻系数计算公式,还必须做大量的研究工作.参考文献[13SthllchtingHBoundaryLairtheoryNewY ork7thEdition.McGrawHiLLBookCompan yt1979[23*~]bTIDyJlhAr}up…ec…∞np…….M0c…HqI,1982,[3]窦国仁紊流力学.北京:高等教育出版社.1987[43DrewTBThefrictionfactorforcleanroundpipes.TransactionofAIChEt1932?28.56～72[5]Moody[FandPrincetonNFriction~aetorsforpipeflowTransactionsoftheASMEti9441I :671～684[6]蒲家宁紊强摩区十十显式摩阻公式的比较{由气储运,1987,2(2):13～16一[7]WoodDJAnexpIicitfractionfactorrelationship.Civilengirteering,1966,36(12):91～66[8]JainAK.AccurateexpIicitequationforfrictionfactor.ASCEhydraulicdivisnJ.,1976—05,102(HY9).[9]ChurchiLlSW.Friction—factorequationspansallfluidflowregimes.Chetrdcalengineering,1977,84(24):91~99 (车文收到日期1998.03—02修订日期1998—0514编辑张君娥)。
输油管道设计与管理22
水力光滑区: 混合摩擦区: 粗糙区:
e / e 3
0.157 e / e 3
e / e 0.157
输油管道的压能损失
取
e
30D 3 e Re1 e
0.25
λ按紊流光滑区的Blasius公式计算：
0.3164/ Re1
令
0.25 30 D / e 代入边界层厚度计算公式，得 3 Re 1 0.3164 Re 1
其中：
Re1 59.7
8
7
Re2 665 765lg 2e D
输油管道中所遇到的流态一般为： 热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道：水力光滑区 小直径轻质成品油管道：混合摩擦区
高粘原油和燃料油管道：层流区
长输管道一般很少工作在粗糙区。
2、管壁粗糙度的确定 管壁粗糙度 ： 相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数 Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙 度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子 的绝对粗糙度如下： 无缝钢管：0.06mm 直缝钢管：0.054mm
2e / D
则
Re1 59.22 /
8 7
输油管道的压能损失
规范上取 Re1 59.7 / ，这就是Re1的来历。
8 7
取
e / e 0.157
(1.74 2 lg )2
(混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度) (粗糙区摩阻系数计算公式)
代入边界层厚度计算公式，得
如某条管道Re=5×105，若取e=0.1mm，则Re1=6.7×105， Re<Re1，为水力光滑区；若取e=0.15mm，则 Re1=4.2×105，Re>Re1，为混合摩擦区。
3.2.补充(Pressure)
混合摩擦区的科尔布鲁克-怀特公式：
1 2lg 2.51
3.7D Re
混合摩擦区的阿尔特舒利-卡利聪公式：
0.11 e 68 0.25
D Re
粗糙区的谢夫林松公式：
0.11
e
0.25
D
由各区的λ计算公式可以看出：
紊流光滑区: 层流边层厚度δe>e，λ只与Re有关，与粗糙度 无关；
若D
Df
， 则
1 22m
层流： m 1， 0.5，i f 0.5i
光滑区： m 0.25， 0.297，i f 0.297i
混摩区： m 0.123， 0.272，i f 0.272i 粗糙区： m 0， 0.25，i f 0.25i
也就是说，随Re的升高，铺副管的减阻效果增强 。
1、流态划分和输油管道的常见流态
流态划分标准是：
层流：Re≤2000 过渡流：2000<Re≤3000 紊流光滑区：3000<Re≤Re1 （简称光滑区） 紊流混合摩擦区：Re1<Re≤Re2 （简称混摩区） 紊流粗糙区：Re>Re2 （简称粗糙区）
其中：
8
Re1 59.7 7
Re2 665 765lg
确定泵站与管路的工作点的方法有两种，即图解法和解析法。
图解法： H
HA特性曲线
QA Q
代入边界层厚度计算公式，得
1.74
30D
2 lg 1
Re 2
e
0.157
从而得到： Re2 382.2(1.74 2lg ) / (665 765lg ) /
当雷诺数Re处于分界雷诺数附近时，e的取值相当重要， 不同的e值可能导致流态判别的不同。
输油管道水力、热力计算
6 热负荷计算 计算热负荷：（kw） 液量（m3/h）
流量（m3/s） 密度（kg/m3） 液量（kg/s） 液量流量（kg/s） 含油（％） 含水（％) 升温（℃） 油比热（J/kg·℃） 水比热（J/kg·℃） 油热负荷（kw） 水热负荷（kw）
λ＝64/Re
3000＜Re＜Re1=59.7/ε8/7
1/λ0.5＝1.8lgRe-1.53， 当Re＜105时，λ＝0.3164/Re0.25
Re1＜Re＜Re2＝（665-765lgε）/ε 1/λ0.5＝-1.8lg（6.8/Re＋（ε/7.4）1.11)
Re＞Re2
λ＝1/（1.74-2×lgε）2
8.2.7
输油管道，系数a的计算 系数a K－管线的总传热系数K【W/m2.℃）】 D－管道外径（m） qm－原油质量流量（kg/s） C－原油比热容【J/（Kg.℃）】 π－圆周率系数，取3.14 原油质量流量（kg/d） 原油密度ρ（kg/m3） 原油体积流量（m3/s） 原油质量流量（t/a） 体积流量（m3/s） 平均温度 t t1－管线起点温度 t2－管线末点温度
1 粘温方程 B
A
y1 x1 y2 x2 y3 x3 y4 x4 y5 x5 n
t温度下的粘度 温度t
2
密温计算
t温度下的密度 ζ ρ20
温度t
3 集输油管道的沿程摩阻计算
h-管道沿程摩阻，液柱（m）
L－管道长度（m）
d－管道内径（m） v－管内液体流速（m/s）; v＝4qv/（πd2）,其中qv－原油体积流量(m3/s) g－重力加速度，g＝9.81m/s2； λ－水力摩阻系数，
输油管道设计与管理
《输油管道设计与管理》书面作业作业题目1．某长输管线按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为50万吨／年，管材为φ159×6，管壁粗糙度e＝0.1mm。
管线的最高工作压力64×105Pa，沿线年平均地温t0＝12℃，最低月平均地温t0＝3℃，年工作日按350天计算。
泵站选用65y-50×12型离心泵，允许进口压力为0-40m油住，每个泵站的站内损失按20m油柱计算。
首站进站压力取20m油柱。
泵特性：ρt＝ρ20-ξ(t-20) kg/m3ξ＝1.825-0.00l315ρ20kg/m3℃按平均地温试作以下计算：(1) 按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计箕结果的相对差值。
(2) 若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，比较计算结果的相对差值。
(3) 输送柴油的工艺计算：①用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。
②确定泵站泵机组的运行方式及台数(不计备用泵)。
③按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。
④用解析法求工作点。
⑤在管线纵断面图上布置泵站。
⑥根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。
⑦计算冬季地温3℃时，输送柴油的工作点及各站的进、出站压力，并与年平均地温时的进、出站压力比较。
⑧从起点到翻越点，计算平均站间距L f／n、起点至各站的平均站间距L j／j，据此定性分析油品粘度变化时各站进站压力的变化趋势。
对比⑥、⑦的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。
2．管路热力计算某管路长286km，采用φ426×8钢管，埋深1.4m，沿线冬季月平均地温2℃，月平均气温-10℃。
管壁粗糙度e＝0.1mm。
(1) 计算管路保温与不保温的总热阻及总传热系数(埋地不保温管线沥青防腐绝缘层厚度7mm，埋地保温管线用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有沥青防水层，厚7mm，忽略α1及钢管热阻)。
(2) 若管线架空铺设，试计算不保温及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保温层时，管线的总热阻及总传热系数。
原油集输管道 原油集输管道的沿程摩阻计算公式
原油集输管道原油集输管道的沿程摩阻计算公式8.2原油集输管道8.2.1油气混输管道的沿程摩阻，当所输液体呈牛顿流体时，可按本规范附录C所列杜克勒Ⅱ法和贝格斯-布里尔方法计算，也可采用经生产实践证明可行的其他方法计算。
8.2.2原油集输管道的公称直径不应小于40mm。
8.2.3油田内部原油集输管道的液体流速宜为0.8m／s～2m／s。
油田内部稠油集输管道的液体流速宜为0.3m／s～1.2m／s。
8.2.4原油集输管道的沿程摩阻可按下列公式计算：式中：h——管道沿程摩阻(m)；L——管道长度(m)；d——管道内径(m)；v——管内液体流速(m／s)；q v——原油的体积流量(m3／s)；g——重力加速度，g＝9.81m／s2；λ——水力阻力系数，可按表8.2.4确定。
表8.2.4水力阻力系数λ计算公式式中：Re——雷诺数；v——液体的运动黏度(对含水油为乳化液黏度)(m2／s)；ε——管道相对粗糙度，；其中e为管道内壁的绝对粗糙度(m)，按管材、制管方法、清管措施、腐蚀、结垢等情况确定，油田集输油管道可取e＝0.1×10-3m～0.15×10-3m。
式中其他符号意义与本规范公式8.2.4-1、公式8.2.4-2中相同。
8.2.5埋地集输油管道总传热系数应符合下列规定：1应根据实测数据经计算确定。
不能获得实测数据时，可按相似条件下的运行经验确定。
2当无实测资料进行初步计算时，沥青绝缘管道的总传热系数可按照本规范附录D选用；硬质聚氨酯泡沫塑料保温管道的总传热系数可按照本规范附录E选用。
8.2.6埋地集油管道伴热输送双管管组[(D2／D1)≤3]的热力条件，可按本规范附录F所列公式进行近似计算。
8.2.7集输管道的沿程温降可按本规范公式8.1.2计算，其中t1为管道起点的流体温度，t x 为管道终点的流体温度，x＝L(管道全长)。
系数a可按下式计算：式中：K——总传热系数[W／(m2·℃)]；D——管道外径(m)；q m——原油的质量流量(kg／s)；C——原油比热容[J／(kg·℃)]。
长输管道原油输送基本知识.
（二）间接加热系统 间接加热系统由热媒加热炉、换热器、热媒泵、检测及控制仪表组 成。 热媒是一种化学性质较稳定的液体，在很宽的温度下不冻结；高温 时，蒸汽压较低，也不存在结焦的可能，对金属没有腐蚀性；粘度小，
低温时也可泵送。
热媒在炉中加热至260—315℃左右，进入管壳式换热器中加热原油。 热媒走管程，原油走壳程，原油的压降不大于0.05MPa。
2、柴油机 供电不能满足要求的地区，可利用柴油机。 3、燃气轮机 重能和体积比柴油机小，安全可靠，便于自控。 缺点：效率低，功率为2200kw的燃气轮机的效率为25%. 三、加热系统 对管道加热系统的要求是：热效率高，流动阻力小，能适应管 道输量变化，可长期安全运行。 按油流是否通过加热炉炉管，长输管道加热系统分为直接加热 和间接加热。 （一）直接加热炉式加热炉 优点：加热炉直接加热油品，设备简单、投资省 缺点：1、油品在炉管内直接加热，存在结焦的可能 2、一旦断流或偏流，容易因炉管过热使原油结焦甚至烧 穿炉管而造成事故。
其中：2、4、5适应于含腊原油 2、6、7、8适应于高粘原油 我们所管理的输油管道是加热输送管道，侧重于加热输送 工艺的基础知识
长输管道的工艺设计
一、输油管道的水力特性和泵站布置 （一）输油管道的压能损失 1、沿程摩阻公式： hL=βQ（2-m）υmL/D（5-m） 式中：Q—油品的体积流量，m3/s； υ—油品在输送温度下的运动粘度 m2/s； D—管内径 β、ｍ—与流态有关的参数， 对层流区 β＝4.15，m=1 对紊流水力光滑区 β＝0.0246，m=0.25 L—管线长度 2、管道总压降： H= hL+ hm+（Zz-Zq） 式中：Zz-Zq=ΔZ为管道终点的高程差 hm—泵站的站内摩阻
比摩阻的计算公式
比摩阻的计算公式比摩阻，这个听起来有点专业又有点神秘的术语，在工程流体力学中可是有着重要地位的。
咱们先来说说啥是比摩阻。
简单来讲，比摩阻就是单位长度管道的沿程阻力损失。
就好比你在一条长长的管道里让水流或者气流跑，每跑一段距离，它们就会因为管道的摩擦啊、阻力啊啥的损失一些能量，这个每单位长度损失的能量大小就是比摩阻。
比摩阻的计算公式呢，一般是R = λ×(ρ×v²)÷(2×d) 。
这里面的λ是摩擦阻力系数，ρ是流体的密度，v 是流体的流速，d 是管道的内径。
要说这个公式怎么用，我给您举个例子。
有一次，我去一个工厂参观，他们正在安装一套新的通风系统。
工程师们就在那为了计算管道的比摩阻忙得不可开交。
我凑过去一看，他们拿着图纸，上面标着管道的直径、预计的风速还有空气的密度等数据。
只见他们先根据管道的材质和流体的流动状态确定摩擦阻力系数λ，然后把其他数值一股脑儿地代入公式里，噼里啪啦一通计算，就得出了每米管道的阻力损失。
这可太重要了，因为只有知道了这个，才能选对合适的风机，保证整个通风系统正常运行，不然要么风抽不动，要么浪费能源。
在实际应用中，比摩阻的计算可不能马虎。
比如说在供暖系统里，如果比摩阻算错了，那可能有的房间热得要命，有的房间却冷得像冰窖。
还有在空调系统里，要是比摩阻没搞准，那空调效果就会大打折扣，花了钱还享受不到舒适的环境，多闹心啊。
再往深了说，比摩阻的计算还和管道的材质有关系。
不同的材质，表面粗糙度不一样，摩擦阻力系数λ也就不同。
像光滑的铜管和粗糙的铸铁管，那算出来的比摩阻可差得远了。
而且，流体的流速对比摩阻的影响也很大。
流速太快，阻力损失就大；流速太慢，可能又满足不了使用需求。
所以啊，找到一个合适的流速，既能保证系统正常工作，又能让比摩阻在可接受的范围内，这可需要工程师们好好琢磨。
总之，比摩阻的计算公式虽然看起来有点复杂，但只要掌握了其中的原理和关键参数，再结合实际情况，就能准确地计算出管道的阻力损失，为各种流体输送系统的设计和优化提供有力的支持。
第三章 长距离输油管道.
1.81lg Re 1.53
0.3164 Re 0.25
流
混合摩擦区 粗糙区
59.5
8/7
<Re<Re2
2.51 2lg 7.4 Re
665 765 lg Re>Re2=
1 1.74 2 lg
29
（三）流量压降综合计算公式 ---列宾宗公式
14
特性曲线 （1）工作特性：Q↑→H↓ （2）效率特性： 最高量左右7％区域为 高效区 （3）功率特性：
H,N,η%
η
N
H
QHg N 1000
Q
图2－1离心泵特性曲线
15
2、改变泵特性的方法
改变泵特性的方法主要有： （1）切削叶轮
（2）改变泵的转速 （3）进口负压调节 （4）多级泵拆级 （5）油品的粘度影响
●全线难以在最优工况下运行，能量浪费大
38
③ 工作特点
●每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统 ●上下站输量可以不等（由旁接罐调节） ●各站的进出站压力没有直接联系 ●站间输量的求法与一个泵站的管道相同
39
⑵ 密闭输油方式（也叫泵到泵流程）
Q
Q
① 优点 ●全线密闭，中间站不存在蒸发损耗 ●流程简单，固定资产投资小 ●可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。
根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：
H hL h z j zQ
其中：
hL h
为沿程摩阻； 为局部摩阻； 为计算高程差。
( z j zQ )
27
（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算
计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失 hL 。 达西公式 ：
西安石油大学——输油管道设计复习资料
L V2 D 2g
C. 紊流水力光滑区：3000<Re<Re1 D. 紊流水力摩擦区：Re1<Re<Re2 E. 紊流完全粗糙区：Re>Re2 其中，紊流区零界雷诺数 Re1 和 Re2 分别用下式计算：
4
深处的土壤温度。
3) 对于顺序输送的管道会增大混油。 计算长度 管路起点与翻越点之间的距离称为管路的计算长度。 1) 不存在翻越点：
H iL (Z Z ZQ )
2) 存在翻越点： H H F iLF (Z F ZQ ) 三. 泵站数的确定
H iL Z
原则：该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。
2
相对粗糙度 2e/D。规定：无缝钢管：0.06mm；直缝钢管：0.054mm；螺旋焊缝 钢管：DN=250~350 时取 0.125mm，DN>400 时取 0.1mm。 3) 水力摩阻系数的计算 水力光滑区： 0.3164 / Re0.25
e 68 混合摩擦区： 0.11( )0.25 d Re
运行中反算总传热系数 K 值
K T T GC ln R 0 DLR TZ T0
1) 若 K 减小，如果此时 Q 也减小，站间摩阻 H 增加，则说明管壁结辣 可能比较严重，应采取清蜡措施 2) 若 K 增大，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏，保温层进 水等 四. 考虑摩阻升温时的轴向温降计算 霍夫温降公式没有考虑摩阻升温对轴向降温的影响，只适用于流速低、温降 大、摩阻热影响较小的情况。 列宾宗温降公式：
TL (T0 b) [TR (T0 b)]e aL
25摩阻参数与实用输气管流量公式(修改)
第四节 摩阻参数与实用输气管流量公式输气管输量实用计算公式很多，都由上述输气管基本公式（水平管与地形起伏管）演变而来，各公式不同之处是使用的λ计算公式不同（λ仍然是流体力学中一个比较困难的问题，理论上没有一个比较成熟、统一的计算方法，目前仍然采用的是经验公式，因此不同的人，不同的国家采用的经验公式的形式不一样，这样它适应公式的形式也不相同）。
和输油管一样，λ的计算主要取决于流态，而流体流态的划分标准是Re 。
普遍认为Re<3000的流体流态为层流（输气管线这时认为层与层之间没有物质交换），2×105>Re>4000的时候为水力光滑区，Re 大于2×105的时候为混合摩擦区，当更大的时候为阻力平方区。
（现在对于一个输气管道比较重要的就是如何来进行计算Re 的大小）雷诺数计算：首先根据定义，没有单位的无量纲的准数。
4Re VD Q D ρμπν== 044Re a Q VD Q D D ρρρμπμπμ∆=== 由于：24Q V D π= 00Q Q ρρ= 又0a ρρ=∆ 044Re a Q VD Q D D ρρρμπμπμ∆=== 31.206a kg m ρ=代入：0Re 1.536Q D μ∆= 从上式看出，在Q 0、Δ（天然气的相对密度）一定时，Re=f （μ），Re 仅随μ（μ随温度、压力变化而变化的，当在一定温度条件下压力越高，粘度就越大，如果是低压条件下，温度升高，粘度就会升高；高压情况下，在大于100个大气压的时候，温度升高，粘度会降低）而变化，尽管有这个趋势，一般来讲，μ随温度、压力变化范围较小，故输气管全线Re变化不大。
随温度压力下降，μ略有下降，Re↑，输气管的雷诺数一般为106-107，是输油管的几十倍。
一般输气管的Re都处在混摩区和平方区。
在计算摩阻的时候还要用到另一个参数就是管壁粗糙度。
管壁粗糙度：输气管的管壁粗糙度比输油管小，不同的国家，管壁粗糙度有不同的取值，为什么会有差别（主要是不同的国家，它们的制管的工艺、技术及水平都不要一样，因此制造出来的管线的粗糙度也就不相同），对于输油管线来讲，它的粗糙度要大于气管线，这是因为油中含有一些蜡，在运行的过程中蜡要进行析出，沉积、结晶之后，附着在管壁上，使管壁粗糙度有所增加。
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项目二 原油管道输送技术
知识要求：
掌握等温输油管道工艺计算所需要原始资料的计算方法、输油泵站工 作特性和输油管道摩阻计算公式。掌握等温输油管道工艺的基本步骤和 方法。掌握热输油管道工艺计算热力模型、水力模型和传热系数计算方 法，掌握热输油管道热力水力计算过程以及与等温管道的不同点。掌握 热油管道的工作特性，了解加热油管道石蜡沉淀过的过程和对工艺的影 响；加热油管道启动停车和再启动的过程和注意事项。掌握输油管道运 行工况分析与调节的方法，了解运行优化的思路。了解易凝高粘原有的 流变特性和热处理特性、水力计算方法以及将凝粘输送方法。
2.1.2 原油管道输送工艺 常温输送和加热输送
开放输送和密闭输送
项目二 原油管道输送技术
2.2 等温输油管道工艺计算
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2.2.1.等温输油管道工作特性
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（1）输油管道摩阻损失
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①
沿程摩阻损失的计算
项目二 原油管道输送技术
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（4）泵站数的确定
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2.2.5 泵站布置
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பைடு நூலகம்
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2.2.6.泵站及管道工作情况校核 （1）泵出站压力的校核 长输管道进出站压力校核主要考虑两种情况： 一是一年中最高和最低油温时的进出站压力。 二是几种油品顺序输送时，输送黏度最大的油品 和黏度最小的油品时进出站压力的变化情况。
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（1）工艺计算所需的原始资料
(a) 计算流量
（b）管道深埋处的年平均地温
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(c) 油品密度
(d)油品黏度
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(e)管材及工作压力
(f)经济流速 设计流量就是所选管径对应的经济流量，管内流速 即为经济流速。 输油管道经济流速的变化范围一般为1.0~2.0m/s。 经济流速大小取决于管径和油品的黏度。
7） 主要技术经济指标 。
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（2）设计计算的基本步骤
1）计算年平均地温； 2）计算年平均地温下的油品密度、黏度； 3）计算体积流量； 4）根据经济流速，初定管径，并按钢管规格，初选3~4种相邻的 管径，按3~4种方案分别计算； 5）初定工作压力； 6）按任务流量和初定工作压力，选择泵机组型号及组合方式； 7） 建立泵站的特性方程，计算任务流量下的泵站压头Hc, 然后 根据下式确定计算压力：
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(g)管道纵断面图
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（2）管道的水力坡降线
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副管和变径管的水力坡降线
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（3）翻越点及计算长度
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8）根据压力对选定的三种管子进行强度计算，确定管材、管壁厚度和 管内径； 9）计算任务流量下的水力坡降，判断翻越点，确定管道计算长度； 10）计算全线所需压头，确定泵站数； 11）根据技术经济指标，计算基建投资及输油管道运行成本费用； 12）综合比较净现值、内部收益等经济指标，考虑管道的发展情况， 选取出最优方案； 13）按所选方案的管径、泵机组型号及组合、泵站shu等，计算管道工 作点、流量、泵站扬程等； 14）在纵断面图上布置泵站； 15）进行泵站及管道各种工况校核和调整。
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②
局部摩阻损失的计算
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（2）管道的工作特性
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2.2.3 泵站-管道系统工作点
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2.2.4等温输油管道工艺计算
重点和难点：
等温输油管道工艺的基本步骤和方法；热油管道数学模型、工艺设计 计算和运行工况分析与调节；易凝高粘原油的输送方法。
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2.1原油管道输送基础 2.1.1 长距离原油管道的组成
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图2-1 长距离原油管道
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（2）动、静水压力的校核
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2.2.7 输油管道设计
（1）等温输油管道设计计算所需基本数据及原始资料
图2-3 管道特性曲线
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2.2.2 输油泵站工作特性
（1）离心输油泵的工作特性
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（2）泵站的工作特性