热油管道温降计算
3.1热油管道的温降计算详解
目前我国所产原油大多为易凝和高粘原油。这两种原油的凝 点高，常温下的粘度大，有些油品还含有较高的石蜡、胶质 等，俗称“三高”油品——高凝点、高含蜡、高粘度。 含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、 高温下粘度低。如大庆原油，凝固点为28~32℃，50℃运动 粘度约为20~25×10-6m2/s，胜利含蜡原油的凝固点为23~32℃， 50℃运动粘度约为80~90×10-6m2/s。 稠油的特点是凝固点低，通常低于0℃，但粘度很大，如 孤岛原油凝固点为-2.3~4.9℃，50℃运动粘度约为2000×106m2/s。除此之外，还有粘度超过20000×10-6m2/s，甚至于高 达1000000×10-6m2/s的超稠油。
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设有一条热油管道 ，管道计算外径为 D ，周围介质温度为 T0 , 总传热系数为 K , 输量为 G ，油品的比热为C ，出站油 温为TR，输至距离 L时的温度TL 。 在距加热站为L处取一微元段dL，设此处断面油温为T，油 流经过dL段的温度变化为dT，故在L+dL断面上油温为T+dT， 稳定传热时，dL段上的热平衡方程为： KπD (T-T0)dL=－GCdT
2018/10/11
输油管道设计与管理
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易凝高粘原油的输送方式
常温输送 采用物理、化学等方法（加降凝减阻剂、热处理、稀释、 与表面活性物质水溶液混输、液环输送、热分解等）使油 品性质改变，降粘、降凝，以实现不加热输送。 加热输送 即将油品加热后输入管路，提高油品温度以降低其粘度， 减少摩阻损失，借消耗热能来节约动能。 可以分为加热站加热和伴随加热（蒸汽伴热、电伴热， 主要用于油田内部集输管道和短管道），加热输送是目前 最常用的方法。
2018/10/11
油田站间输油管道热力优化计算
王霁：油田站间输油管道热力优化计算第11卷第6期（2021-06）温度是热油管道输送过程中最重要的参数之一，温度高低直接影响油品的黏度、比热、密度等物性。
出站温度过高会导致输送过程中的散热量增加，能量损失变大；而出站温度过低，会导致安全停输时间减少，增加安全隐患。
因此选择合理的出站温度对于热油管道安全经济输送具有重要意义。
在热油管道生产运行参数优化过程中，管道温降计算的精度对于方案的合理性影响巨大。
1现状为提高输油管道温降计算的精度，许多学者进行了大量研究，徐睿妤为解决现有热力模型上存在的不足，根据热阻原理编制了具备常见模型模块和自定义模块的OHTC计算软件，提高了管道运输上热力计算的精准度[1]；庞海涛采用PIPESIM流体计算软件进行对K值影响因素的模拟，分析得出了各因素对其影响程度[2]；魏立新，周刚等提出一种更适用于现场实际工况的基于相关向量机算法（RVM）的埋地热油管道温降预测的新方法[3]；杨新明、蒋洪等在利用探针法测量土壤导热系数的基础上，结合管道设计数据，通过理论公式计算求解管道的总传热系数[4-5]；杨加栋，张晓灵等以聚氨酯弹性体保温管道作为研究对象，设计可模拟深水环境下压力和温度的管道散热测试装置，有助于分析测验材料保温性能，为工程现场提供了有力参考[6]。
针对某油田站间原油输送管道，采用最优化拟合方法建立了管道热力计算模型，并对不同输量不同月份管道的合理出站温度进行了计算。
2热力计算模型某油田站间管道全长30km，采用加热输送方式。
该管道环境温度-8~15℃，油品比热容1.94~2.69J/(kg·℃)，黏度23.5~43.8mPa·s，密度0.87kg/m3，进站温度39~49℃。
热油管道温降通常采用苏霍夫公式：TZ=T0+()T R-T0e-aLa=KπDGc（1）式中：G为油品的质量流量，kg/s；c为输油温度下油品的比热容，J/(kg·℃)；K为管道总传热系数，W/(m2∙℃)；D为管道外径，m；L为管道长度，m；TR为管道起点温度，℃；TZ为管道终点温度，℃；T0为管道周围土壤温度，℃；a为参数。
油气集输管线温降计算方法
油气集输管线温降计算方法摘要：在油管散热以及沿程压降等因素的影响下，油气集输管线会出现温降等问题，科学计算温降有利于促进石油工业的发展，因此本文利用文献资料法等方法对油气集输管线温降计算方法进行了研究与探讨。
在探究过程中先分析了相关的数学模型，例如热力计算模型、传热系数计算模型等，之后分析了计算方法以及具体案例。
在分析后发现通过能量平衡微分方程等模型以及计算程序可以增强计算结果的准确性，减少计算误差，所以需要提高对这一计算方法的重视程度。
关键词：油气集输管线；温降；计算方法前言：温降是油气集输管线经常出现的问题，在进行油气开采管理时做好温降计算工作有利于增强管线运行的安全性与经济性。
但利用传统的苏霍夫温降公式进行估算会降低计算结果的准确性，所以需要探讨新的、精准的计算方法，从而增强温降计算结果的精准性，为管理工作提供依据。
1.油气集输管线温降相关数学模型1.1热力计算模型由于液相中含有不相溶的油和水这两种液体，所以石油工业中的油、气、水混合物流动属于多液多相流动。
但从实际情况来看，其流动的力学关系类似于气液两相流动相，所以将其归纳到气液两相流动的范畴中。
在这种情况下，若假设两相之间没有温度滑梯，且不计油品径向温度阶梯，就可以将气液两相混合物沿管线的能量微分方程设置为公式（1）【1】。
（1）公式（1）当中的q指的是垂直于管壁方向的热流量、H指的是混合物焓、V指的是混合物平均速度、g为重力加速度、θ指的是管轴线与水平面夹角。
但混合物焓会受到其压力和温度的影响，所以可以利用公式（2）表示。
（2）公式（2）中的为焦耳-汤普森系数、为混合物定压比热、为混合物焓自身的温度。
从公式（1）与公式（2）可以获取公式（3）。
（3）公式（3）中的P为混合物焓自身的压力，且=-2π（4）公式（4）中的负号表示散热，k为传热系数，为环境土壤温度。
从公式（3）与公式（4）可以得到公式（5）。
（5）公式（5）中的， - - 。
(整理)管道总传热系数计算
1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。
在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。
1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i ne n w i L L D D D KD D D D a a l l -+轾骣犏琪桫犏=+++犏犏犏臌å （1-1）式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ；w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m 。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。
在层流状态（Re<2000），当Pr 500Gr <时：1 3.65y d Nu a l== （1-2） 在层流状态（Re<2000），当Pr 500Gr >时： 0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr a l 骣琪==鬃琪桫（1-3） 在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时： 0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y y b d l a 骣琪=鬃琪桫 （1-4）在过渡区(2000<Re<104)（1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；——流体物理性质准数，无因次；——自然对流准数，无因次；——雷诺数；0(Re )f K f =——系数；d ——管道内径，m ；g ——重力加速度，g ＝9.81m/s 2；υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)； v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；β——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：（1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16W/(m ·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：（1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3；f t ——油(液)的平均温度，℃；b t ——管内壁平均温度，℃；204d ——20℃时原油的相对密度。
管道温降计算
管道温降计算1管道总传热系数管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i n e n wi L L D D D KD D D D ααλλ-+???? ?????=+++????????∑ （1-1）式中：K ——总传热系数，W/(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ； w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m ；L λ——所结蜡导热系数。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示。
在层流状态（Re<2000），当500Pr1 3.65y dNu αλ== （1-2）在层流状态（Re<2000），当500Pr >?Gr 时：0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ??==??（1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y yb d λα??=?? ???（1-4）在过渡区(2000<re<104)< p="">25.043.001)Pr Pr (Pr bf f fdK ?λα＝（1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；λρυC =Pr ——流体物理性质准数，无因次； ()υβw f t t g d Gr -=3——自然对流准数，无因次；υπρd q vdv4Re ==——雷诺数； )(Re 0f f K =——系数；d ——管道内径，m ；g ——重力加速度，g ＝9.81m/s 2；υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)；v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；β——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：td d -+-=2042045965634023101β （1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16W/(m·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-?-= （1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3； f t ——油(液)的平均温度，℃； b t ——管内壁平均温度，℃； 204d ——20℃时原油的相对密度。
供热管网压降温降计算
1.1.1 压降、温降计算公式根据《动力管道手册》压降计算公式：)(10)(10215.11232H H Ld L d w p -++⨯=∆ρλρ式中：1.15——安全系数；p ∆——介质沿管道内流动总阻力，Pa ；L ——为管道直线长度m ；Ld ——为管道局部阻力当量长度m ；W ——蒸汽管道平均流速m/s ；d ——管道内径mm ；ρ——蒸汽介质平均密度kg/m 3；λ——管道摩擦阻力系数，根据管道绝对粗糙度K 值选择，对过热蒸汽管道，按管道绝对粗糙度K=0.1mm 取用；H2-H1——管道终端与始端的高差，m 。
根据《设备及管道绝热设计导则》GB/T8175-2008 单层保温的管道单位热损失计算公式：Do Di Do In Ta T R R Ta T q ∙+-=+-=αλαπ21)(21 W/m.h 式中：T ——设备和管道的外表面温度（℃），T 应取管道蒸汽介质的平均温度即221t t T +=；t1——管道始端蒸汽温度℃；t2——管道终端蒸汽温度℃；Ta ——环境温度，根据工程情况定℃；R1——保温层热阻 对管道（m.K ）/W ；对平面：(m 2.K)/W ； R2——保温层表面热阻 对管道（m.K ）/W ；λ——保温材料制品在平均温度下导热系数W/（m.K ）； Do ——保温层外径 m ；Di ——保温层内径 m ；α——保温层外表面与大气的换热系数 W/（m 2.K ），w 36α+= GB/T8175-2008规范推荐.K W/m .α26311= 此时风速w 为3.5m/s 。
管径计算是按照正常负荷计算管径，同时以最大负荷及最小负荷校核计算后综合选取的。
3.2热油管道的压降计算详解
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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输油管道设计与管理
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①计算加热站间油流的平均温度 Tpj ，Tpj 1 (TR 2TZ )
3
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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输油管道设计与管理
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
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，
热含蜡原油管内停输温降计算
ｉ ｃｅ ｓｎ ｅ ｐ ｐ ｉ ｍｅｅ ｎ ａｓｎ ｎｔ ｌｏｌｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｒ ｌｎ ｈ ｔ ｏ ｕ ａｉｎ ｎ ｒ ａ ｉｇ ｔ ｉ ｅ ｄａ ｔ ｒａ ｄ ｒ ｉｉｇ ｉ ｉ ａ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｎ ｐ ｏｏ ｇ ｓ ｕｄ ｗｎ ｄ ｒｔ ．Ｍｏｅ ｖ ｒ ｎ ｒａ ｉｇ ｔ ｅ ｐｐ ｈ ｉ ｏ ｒ ｏ ｅ ，ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｈ ｉ ｅ
，
ｗ ｉｈ ｍａ ｅ ｈ ｏｖ ｎ ｆ ｈ ｓｋ ｎ ｆｐ ｏ ｌ ｍ ｍｏ ｅｅ ｓ ．Ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｓｍｅｈ ｄ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅｏ ｅ ｉ ｉ ａ ｉ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ｈ ｃ ｋ ｓｔ ｅ ｓ ｌｉ ｇ ｏ ｉ ｉｄ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ａ ｙ ｔ ａ ｅ ｎ ｔ ｉ ｔｏ ，ｔ ｅ ｉ ｅ ｃ ｆ ｈ ｔ ｌ ｌ ｅ ｅａ ｕ ｅ ｌ ｆ ｔ ｎ ｉ ｏ ａ ｄ ｔ ｅｐ ｐ ｌ ｅ ｄ ａ ｔｒｏ ｈ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｐｐ ｏ ｅ ｓｏ ｅ ｕ ｄ ｒ ａｅ ｉ ｅｉ ｅｗａ ｔ ｄ ｅ ．Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｈ ｗ ａ ，ｂ ｔ ｎ ｈ ｉｅ ｉ ｉ ｍｅｅ ｎ ｔ ｅ ｔ ｎ ｅ ｅ ａｕ ｅｄ ｏ ｒ ｃ ｓ ｆ ｈ ｎ ｅ ｗ ｔｒｐｐ ｌ ｓｓｕ ｉｄ ｔ ｎ ｈ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ｔ ｏｈ ｓ ｈ
２１ ０ ０年 第 ３ ４卷 第 ５期
中国石油 大学学报 （自然科学版）
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｈ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆ ｅｒ ｌ ｕ ｏ ｒ ａ ｆＣ ｉ ａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｔ ｅ ｍ ｙ Ｐ ｏ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ５ １３ ． ０ｃ ． ０１ ｔ２ ０
文章 编 号 ：６ ３５ ０ （０ ０ ０ ．１６０ １７ — ５ ２ １ ）５０ ３ －５ ０
热油管道压降计算
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输油管道设计与管理
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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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输油管道设计与管理
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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:
Ei
mu( TR T0 b )
Ei
mu( TZ
T0 b )
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输油管道设计与管理
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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。
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3、 站址的调整
在纵断面上初步确定加热站和泵站的位置后，常需要调整加热站和泵 站的位置，尽量使两者合并成热泵站。这样可以节省投资和经营费用， 方便输油管理。我国在平原地区建设的热油管道，一般都能满足这一 要求。因为对于平原地区，加热站等间距布置，泵站也接近等间距布 置，因而进行适当的调整后比较容易做到热泵站合并。
np
HR H c hc
显然也存在np的化整问题。np的化整要与加热站数的化 整相结合，进行综合考虑。化整的原则与等温管道相
同，不同的是热油管道的输量调节更方便，即还可以
通过调整热力参数来调节。
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输油管道设计与管理
管道温降计算
1管道总传热系数管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i n e n wi L L D D D KD D D D ααλλ-+⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⎝⎭=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑ （1-1）式中：K ——总传热系数，W/(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ； w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)； 2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m ；L λ——所结蜡导热系数。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示。
在层流状态（Re<2000），当500Pr <⋅Gr 时：1 3.65y dNu αλ== （1-2） 在层流状态（Re<2000），当500Pr >⋅Gr 时：0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ⎛⎫==⋅⋅⎪⎝⎭（1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y y b d λα⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭（1-4）在过渡区(2000<Re<104)25.043.001)Pr Pr (Pr bf f fdK ⋅λα＝ （1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；λρυC =Pr ——流体物理性质准数，无因次； ()υβw f t t g d Gr -=3——自然对流准数，无因次；υπρd q vdv4Re ==——雷诺数； )(Re 0f f K =——系数；d ——管道内径，m ；g ——重力加速度，g ＝9.81m/s 2； υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ； C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)； v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；β——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：td d -+-=2042045965634023101β （1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16W/(m·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-⨯-= （1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3；f t ——油(液)的平均温度，℃；b t ——管内壁平均温度，℃；204d ——20℃时原油的相对密度。
管道温降计算
1管道总传热系数管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⎝⎭=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑ （1-1）式中：K ——总传热系数，W/(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ； w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)； 2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m ；L λ——所结蜡导热系数。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示。
在层流状态（Re<2000），当500Pr <⋅Gr 时：1 3.65y dNu αλ== （1-2） 在层流状态（Re<2000），当500Pr >⋅Gr 时：0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ⎛⎫==⋅⋅⎪⎝⎭（1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y yb d λα⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭（1-4）在过渡区(2000<Re<104)25.043.001)Pr Pr (Pr bf f fdK ⋅λα＝ （1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；λρυC =Pr ——流体物理性质准数，无因次； ()υβw f t t g d Gr -=3——自然对流准数，无因次；υπρd q vdv4Re ==——雷诺数； )(Re 0f f K =——系数；d ——管道内径，m ；——重力加速度，g ＝9.81m/s 2；υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)；v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：tdd-+-=2042045965634023101β （1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16W/(m·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-⨯-= （1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3；f t ——油(液)的平均温度，℃； b t ——管内壁平均温度，℃；204d ——20℃时原油的相对密度。
热油输送管道的温降计算
热油输送管路的温降计算热油在埋地管路输送过程中因无法做到完全绝热，它会沿管线向四周传热，下面仅以纵向温降进行研究计算。
1·设热油输送管道，管外径为D ，周围介质温度为T 0，总传热系数为K ，输量为G ，油品的比热为C ，出站油温为T Q ，油流流到距加热站出口X 米处时，温度降为T ℃。
注：（1）在稳定工况下：温度不随时间而变化，输量不随时间而变化；（2）油流至周围介质的总传热系数K 沿线为常数； （3）沿线地温和油品的比热C 为常数； （4）油品沿管轴线温度不变。
2·在距输油站为X 处取一微元段dx ，设X 处断面油温为T ，油流经过dx 段的温度变化为dt ，由能量方程推导温降公式，稳定流动的能量方程； dx dQ g dx dv v dxdPP h dx dT T h T p -=++⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂θsin 忽略高差和速度变化的影响，则： dx dQ dxdPP h dx dT T h T p -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂另外由热力学知识可知： hp T P T T h P h ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂因此： dx dQ dx dPP T T h dx dT T h h p p -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 由于： P p C T h =⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ i h D P T =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 则：dQ dp D C dT C i P P -=-故在L+dL 断面上油温为T+dT ，稳定传热时，dL 上的热平衡方程为：单位时间内管线向周围介质的散热量 = 油流温降放出的热量dQ 表示单位质量液体在单位管长上的热量损失，由传热学关系可知： ()dx MT T D K dQ 0-=π因此： ()d T C d p D C d x MT T D K P i P -=-0π令 PMCD K a π=， 则：()()dxdp D T T a dxT T d i=-+-00非齐次线性微分方程的通解为： dxedxdp D e Ce T T axi ax ax ---⎰+=-0由于: 0=x 时，Q T T =，所以：()dxedxdp eD eT T T T axaxi axQ ---⎰+-+=00在热油液流中不考虑节流效应，则得到苏霍夫公式： ()ax Q e T T T T --+=00单位质量下取：PGCD K a π=适用于流速低、温降大、摩阻热影响较小的情况下。
管道总传热系数算
管道总传热系数算————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。
在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。
1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⎝⎭=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑ （1-1） 式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ；w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m 。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。
在层流状态（Re<2000），当500Pr <⋅Gr 时：1 3.65y d Nu αλ== （1-2） 在层流状态（Re<2000），当500Pr >⋅Gr 时： 0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ⎛⎫==⋅⋅ ⎪⎝⎭ （1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y y b d λα⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭ （1-4）在过渡区(2000<Re<104)25.043.001)Pr Pr (Pr b ff f d K ⋅λα＝ （1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；λρυC =Pr ——流体物理性质准数，无因次； ()υβw f t t g d Gr -=3——自然对流准数，无因次； υπρd q vd v 4Re ==——雷诺数； )(Re 0f f K =——系数；d ——管道内径，m ；g ——重力加速度，g ＝9.81m/s 2；υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)； v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；β——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算： t d d -+-=2042045965634023101β （1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16 W/(m ·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-⨯-= （1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3；f t ——油(液)的平均温度，℃；b t ——管内壁平均温度，℃；204d ——20℃时原油的相对密度。
热油输送管道的工艺计算
第三章热油输送管道的工艺计算(Hot-oil Pipelines)随着世界能源需求的增长，易凝和高粘原油的产量不断地增加。
目前我国所产原油大多为这两种原油。
生产含蜡原油（waxy crude）（即易凝原油）的油田主要有：大庆油田、胜利油田、中原油田、华北油田、河南油田、长庆油田、克拉玛依油田。
生产稠油（thick oil ,heavey oil）的油田有：辽河油田、胜利的单家寺油田和孤岛油田等。
含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、高温下粘度低。
如大庆原油，凝固点为28～32℃，6，胜利原油凝固点为23～32℃，50℃运动粘度约为50℃运动粘度约为20~25×s102m/6。
稠油的特点是凝固点很低，通常低于0℃，但粘度很大，如孤岛原油凝80～90×sm/1026。
固点为－2.3～4.9℃，50℃运动粘度约为490×s102m/凝固点（Freezing point）：是指在规定条件下（热力和剪切条件）所测得的油样不流动的最高温度。
我国常把它作为评价原油流动性的指标之一。
西方国家常用的是倾点（Pour point）,它与凝固点有所不同。
倾点是指在规定条件下测得的油样刚开始流动的最低温度。
由于测量方法的不同，因而两者在数值上亦有差别。
对于同一种原油，倾点一般比凝固点低2～3℃。
原油的高含蜡、高凝固点和高粘度给储运工作带来以下几个方面的问题：1.由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动性或流动性很差，因而不能直接常温输送。
2.在环境温度下，含蜡原油既使能够流动其表观粘度（Apparent Viscosity）也很高。
对于稠油，虽然在环境温度下并不凝固，但其粘度很大。
因此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很大，是很不经济的。
3.高凝高粘原油给储运系统的运行管理也带来了某些特殊问题，主要有：①储罐和管道系统的结蜡问题②管道停输后的再启动问题。
对于易凝高粘问题，不能直接采用前面讲到的等温输送方法，必须在输入管道前采用降凝降粘措施。
管道温降计算
1管道总传热系数管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：（1-1）1112ln 111ln 22i i n e n wi L L D D D KD D D D ααλλ-+⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⎝⎭=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑式中：——总传热系数，W/(m 2·℃)；K ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于e D 无保温埋地管路可取沥青层外径）；——管道内直径，m ；n D ——管道最外层直径，m ；w D ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；1α ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；2α ——第层相应的导热系数，W/(m·℃)；i λi ，——管道第层的内外直径，m ，其中；i D 1i D +i 1,2,3...i n =——结蜡后的管内径，m ；L D ——所结蜡导热系数。
L λ为计算总传热系数，需分别计算内部放热系数、自管壁至管道最外径K 1α的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数。
2α（1）内部放热系数的确定1α放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用与放热准数、自然1αu N 对流准数和流体物理性质准数间的数学关系式来表示。
r G r P 在层流状态（Re<2000），当时：500Pr <⋅Gr（1-2）1 3.65y dNu αλ==在层流状态（Re<2000），当时：500Pr >⋅Gr（1-3）0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ⎛⎫==⋅⋅⎪⎝⎭在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：（1-4）0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y yb d λα⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭在过渡区(2000<Re<104)（1-5）25.043.001Pr Pr (Prbf ffd K ⋅λα＝式中：——放热准数，无因次；u N ——流体物理性质准数，无因次；λρυC =Pr ——自然对流准数，无因次；()υβw f t t g d Gr -=3——雷诺数；υπρd q vdv4Re ==——系数；)(Re 0f f K =——管道内径，m ；d ——重力加速度，＝9.81m/s 2；g g ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；υ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)；C ——流体体积流量，m 3/s ；v q ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；ρ——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：β（1-6）tdd-+-=2042045965634023101β——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数约在0.1～0.16f λf λW/(m·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：（1-7）153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-⨯-=——l5℃时的原油密度，kg/m 3；15f ρ——油(液)的平均温度，℃；f t ——管内壁平均温度，℃；b t ——20℃时原油的相对密度。
3.1热油管道的温降计算教程
即：KπD(T-T0)dL=-GCdT+GgidL
整理得:
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KD Ggi T T0 dL dT GC KD
输油管道设计与管理
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令:
a
KD Ggi gi ,b GC KD Ca
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在上式的推导中，水力坡降 i 取定值，实际上热油管的 i 沿线是变化的。计算中可近似取加热站间管道的平均水 力坡降值。
i pj
或
i pj
1 i R i Z 2 iTp j
式中：iR、iZ—计算管段起点、终点油温下的水力坡降 由轴向温降公式可知：考虑摩擦升温后相当于地温升高 了b ℃ 。
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②为了不使油品汽化，应小于所输油品的初馏点； ③应不破坏管道防腐材料的稳定性。在采用沥青玻璃布作管 道外防腐材料时，应低于沥青的软化点50 ℃ 。由于目前专 用防腐沥青的软化点大都在120 ℃左右，所以，我国加热输 油管道的加热站出站温度大都在70 ℃以下。 ④考虑经济因素。 从经济因素考虑，我们希望提高出站温度一是能较显著的降 低油品的粘度，二是能使油流的终点（或下一站的进站）温 度能有较大的提高。 所以，在确定出站温度时，一是要看所输油品的粘温特性， 尽可能使加热温度落在油品的粘温特性曲线较陡的区间。
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三、参数的确定
1、温度参数 确定加热站的进、出站温度时，需要考虑三方面的因素： ①油品的粘温特性和其它的物理性质；
管道总传热系数计算
1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。
在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。
1.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K 值管道总传热系数K 指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。
当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：1112ln 111ln 22i i n e n w i L L D D D KD D D D ααλλ-+⎡⎤⎛⎫ ⎪⎢⎥⎝⎭=+++⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦∑ （1-1） 式中：K ——总传热系数，W /(m 2·℃)；e D ——计算直径，m ；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温埋地管路可取沥青层外径）；n D ——管道内直径，m ；w D ——管道最外层直径，m ；1α——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2α——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)；i λ——第i 层相应的导热系数，W/(m·℃)；i D ，1i D +——管道第i 层的内外直径，m ，其中1,2,3...i n =；L D ——结蜡后的管内径，m 。
为计算总传热系数K ，需分别计算内部放热系数1α、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数2α。
（1）内部放热系数1α的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1α与放热准数u N 、自然对流准数r G 和流体物理性质准数r P 间的数学关系式来表示[47]。
在层流状态（Re<2000），当500Pr <⋅Gr 时：1 3.65y d Nu αλ== （1-2） 在层流状态（Re<2000），当500Pr >⋅Gr 时： 0.250.330.430.11Pr 0.15Re Pr Pr y y y y y b d Nu Gr αλ⎛⎫==⋅⋅ ⎪⎝⎭ （1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：0.250.80.441Pr 0.021Re Pr Pr y y y b d λα⎛⎫=⋅⋅ ⎪⎝⎭ （1-4）在过渡区(2000<Re<104)25.043.001)Pr Pr (Pr b ff f d K ⋅λα＝ （1-5）式中：u N ——放热准数，无因次；λρυC =Pr ——流体物理性质准数，无因次； ()υβw f t t g d Gr -=3——自然对流准数，无因次； υπρd q vd v 4Re ==——雷诺数； )(Re 0f f K =——系数；d ——管道内径，m ；g ——重力加速度，g ＝9.81m/s 2；υ——定性温度下的流体运动粘度，m 2/s ；C ——定性温度下的流体比热容，J/(kg·K)； v q ——流体体积流量，m 3/s ；ρ——定性温度下的流体密度，kg/m 3；β——定性温度下的流体体积膨胀系数，可查得，亦可按下式计算：t d d -+-=2042045965634023101β （1-6）f λ——定性温度下的流体导热系数，原油的导热系数f λ约在0.1～0.16W/(m ·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：153/)1054.01(137.0f t f t ρλ-⨯-= （1-7）15f ρ——l5℃时的原油密度，kg/m 3；f t ——油(液)的平均温度，℃；b t ——管内壁平均温度，℃；204d ——20℃时原油的相对密度。
3.1热油管道的温降计算详解
iZ
或
i pj iTpj
式中：iR、iZ—计算管段起点、终点油温下的水力坡降
由轴向温降公式可知：考虑摩擦升温后相当于地温升高 了b ℃ 。
温降曲线的特点：由图可知：
T
①温降曲线为一指数曲线，渐近 Tc
线为 T=T0
②在两个加热站之间的管路上，各 T
处的温度梯度不同，加热站出口 处，油温高，油流与周围介质的
以埋地管道为例，管道散热的传热过程由三部分组成：即 油流至管壁的放热，钢管壁、防腐绝缘层或保温层的热传 导和管外壁至周围土壤的传热（包括土壤的导热和土壤对 大气和地下水的放热）。
在稳定传热的条件下，其热平衡关系可表示为：
KD( Ty T0 ) 1D1( Ty Tb1 )
2i ln Di1
在固定进站温度运行的管道中，输送量减少，上一加热 站出站温度必须升高，管道各截面上油流的温度升高。 输送量增加时，各参数的变化规律相反。
（4）传热系数对温降的影响
从温降公式可知，传热系数增加时，温降加快，温降 曲线变陡；传热系数减小时，温降减慢，温降曲线变 平。在热油管的运行中，引起传热系数改变的因素， 都会带来温降情况的变化。
1、由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动 性或流动性很差，因而不能直接常温输送。
2、在环境温度下，含蜡原油即使能够流动，其表观粘度 (Apparent Viscosity)也很高。对于稠油，虽然在环境温度 下并不凝固，但其粘度很大，实际上已经失去流动性。因 此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很 大，很不经济。
⑵ 加热站进站油温的选择
加热站进站油温首先要考虑油品的性质，主要是油品的 凝点，必须满足管道的停输温降和再启动的要求，但主 要取决于经济比较，故其经济进站温度常略高于凝点。 设计时一般取进站温度高于原油凝点3~5℃。
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L adL
TL
dT
0
TRTT0b
即:
lnTR T0 baL
TL T0 b
或:
T L ( T 0 b ) T R T 0 b e aL
上式即为考虑摩擦热时的轴向温降计算公式。又叫列宾宗温 降公式。
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输油管道设计与管理
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在上式的推导中，水力坡降 i 取定值，实际上热油管的 i
沿线是变化的。计算中可近似取加热站间管道的平均水
力坡降值。
ipj
1 2
iR
iZ
或
ipjiT pj
式中：iR、iZ—计算管段起点、终点油温下的水力坡降
由轴向温降公式可知：考虑摩擦升温后相当于地温升高 了b ℃ 。
第三章 加热输油管道
目前我国所产原油大多为易凝和高粘原油。这两种原油的凝
点高，常温下的粘度大，有些油品还含有较高的石蜡、胶质
等，俗称“三高”油品——高凝点、高含蜡、高粘度。 含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、
高温下粘度低。如大庆原油，凝固点为28~32℃，50℃运动粘 度约为20~25×10-6m2/s，胜利含蜡原油的凝固点为23~32℃， 50℃运动粘度约为80~90×10-6m2/s。
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二、热油管道沿程温降计算
1、轴向温降公式的推导
基本假设 ： ①稳定工况。包括热力 、水力条件稳定，即各站的进
出站温度不随时间而变化，输量也不随时间而变化。 ②油流至周围介质的总传热系数K沿线为常数。 ③沿线地温T0和油品的比热C为常数
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3、易凝高粘原油给储运系统的运行管理也带来了某些特殊问 题，主要有：
①储罐和管道系统的结蜡问题 ；
②管道停输后的再启动问题。
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易凝高粘原油的输送方式
➢ 常温输送
采用物理、化学等方法（加降凝减阻剂、热处理、稀释、 与表面活性物质水溶液混输、液环输送、热分解等）使油 品性质改变，降粘、降凝，以实现不加热输送。 ➢ 加热输送
所谓热油输送管道是指那些在输送过程中沿线油 温高于地温的输油管道。对于含蜡原油管道，一般来 说，其沿线的油温不仅高于地温而且还高于原油的凝 点。
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在热油沿管道向前流动过程中，由于油温高于管道周 围的环境温度，在径向温差的作用下，油流所携带的热能 将不断地向管外散失，因而使油流在前进过程中不断地降 温，引起轴向温降。轴向温降的存在，使油流的粘度在前 进过程中不断升高，单位管长的摩阻逐渐增大，当油温降 至凝点附近时，单位管长的摩阻将急剧升高。
T Z T 0T R T 0e aR L
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输油管道设计与管理
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考虑摩擦升温时的轴向温降计算
油流沿管道向前流动过程中,由于摩擦阻力而使压力不断下 降。这部分压力能最终转化为摩擦热而加热油流。上面讨 论的温降基本公式，未考虑摩擦热的影响，故只能用于流 速低、温降大、摩擦热影响较小的情况。
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设有一条热油管道 ，管道计算外径为 D ，周围介质温度为 T0 , 总传热系数为 K , 输量为 G ，油品的比热为C ，出站油 温为TR，输至距离 L时的温度TL 。
在距加热站为L处取一微元段dL，设此处断面油温为T，油 流经过dL段的温度变化为dT，故在L+dL断面上油温为T+dT， 稳定传热时，dL段上的热平衡方程为：
稠油的特点是凝固点低，通常低于0℃，但粘度很大，如 孤岛原油凝固点为-2.3~4.9℃，50℃运动粘度约为2000×106m2/s。除此之外，还有粘度超过20000×10-6m2/s，甚至于高 达1000000×10-6m2/s的超稠油。
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原油的高含蜡、高凝固点和高粘度给储运工作带来以下几个方 面的问题：
利用与推导苏霍夫轴向温降基本公式相同的方法：
管线向周围介质的散热量=油流温降放热+摩擦热
即：KπD(T-T0)dL=-GCdT+GgidL
整理得:
K G D C TT0K G D gdi L dT
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令:
aK G D C ,bK G D g iC gia
则上式变为: a(T-T0-b)dL= -dT
即将油品加热后输入管路，提高油品温度以降低其粘度， 减少摩阻损失，借消耗热能来节约动能。
可以分为加热站加热和伴随加热（蒸汽伴热、电伴热， 主要用于油田内部集输管道和短管道），加热输送是目前 最常用的方法。
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第一节 热油管道的温降计算
一、加热输送的特点
什么是热油管道？
1、由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动 性或流动性很差，因而不能直接常温输送。
2、在环境温度下，含蜡原油即使能够流动，其表观粘度 (Apparent Viscosity)也很高。对于稠油，虽然在环境温度 下并不凝固，但其粘度很大，实际上已经失去流动性。因 此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很 大，很不经济。
KπD (T-T0)dL=－GCdT dT KD
dL TT0 GC
TR
T
L
dL
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对上式积分 :
TL
dTKD
L
dL
TRTT0 GC0
即：
lnTRT0 KDLaL a KD
TLT0 GC
GC
或：
TLT 0(TRT 0著名的苏霍夫公式。 根据加热站间距LR，可求得下一站的进站油温为：
② 热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。
设计热油管道时，要先进行热力计算，然后进行水力计算。 这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度，而油品的粘 度则取决于输送温度的高低。
③ 沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数， i≠const。一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘 度越大 ，水力坡降越大。
故在设计管道时，必须考虑：需将油流加热到多高的温 度才能输入管道？当油温降到什么温度时需要建一个加热 站？像等温管那样，热油管也设有泵站，沿线的加热站和 泵站补充油流的热损失和压力损失。
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与等温管相比，热油管道的特点是：
① 沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。