架空热油管道保温层厚度计算

。
管 道起 终 点温 度 ，℃ ；卜 水力 坡 降 ；其 它参 数 意义
口
。
＝
１
Ｄ
ｅ Ｒ
（ — ）
Ｐ
．
３ 计算机编程求解及绘 图
利用数学模型设计程序代码 ，基本设计方法如 下 ，程序 １ １ ：（）输入 基本 参数 及基 本 函数 ，先 设保 温层厚度为 ０ ｍ ｍ；（ 求解各项热阻 ；（ 求解总传 ２ ） ３ ） 热 系数 ；（） 钢管 壁温 ；（输 出总传 热 系数 ，保 ４校核 ５ ） 温效率 ，保温层壁面温度 ，经济保温厚度 ；（ 保温 ６ ）
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔ ｅ ｍａｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌ ｆｔ ｅｍ ａ ｓ ｌｔ ｇ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ｏ ｉｅ ｉ ｅ ｓｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ． ｈ ｏ ｇ ｅ ｔ ｉ ｔａ ｔ ｈ ｔｅ ｔ ｌ ｃ ｍｏ ｅ ｒ ｌ ｎ ｕ ａｉ ａ ｃ ｌ ｔ ｆｐ ｐ ｌ ｓｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ Ｔ ｒ ｕ ｈ ａ ｃ ｒ ｎ ｏ ｈ ｉ ｎ ｏ ｎ ｓ ａ
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Ｋｅ ｒ ｓ Ｈｏ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ Ｔ ｅ ｍａ ｓ ｌｔ ｇｌ ｙ ｒ Ｉ ｓ ｌｔ ｇ ｅ ｃ ｅ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｌ ｉ ｅ ｉ ； ｈ ｒ ｌ ｎ ｕ ａ ｉ ｅ ； ｎ ｕ ａ ｉ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｎ ｉ ｎ ａ ｎ ｉ
（ ａ ｅ ｆ ｅｒ ｌ ｎ ｔｒｌ ｓＥ ｇｎ ｅｉｇＬｉｏ ｉｇＳ ｉｕ ｉｅｓｔ， ｉｏ ｉｇＦ ｓ ｕ １ ０ Ｃｈｎ ） Ａｃ ｄ ｍｙｏ ｔｏ ｄＮａｕ ａ ｎ ｉｅｒｎ ， ａ ｎｎ ｈｈ ａＵｎｖ ｒｉ Ｌ ａ ｎｎ ｕ ｈ ｎ １ ０ ， ｉａ Ｐ ａ Ｇａ ｙ ３ １
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（ ＋ ） 一（ ＋６］一 ｆ ６ ＋［ 。 ｆ ） “ ， ｅ
ｌｆ） ｏ ｔ
ａ — — ： Ｄ
（ ５）
接 口缝隙大小 、 含湿率等， 其中保温层厚度是最主要 的影响因素。 这里只考虑理论计算的影响 ， 紊流情况 下内部放热系数通常大于 １０ （ ） 是 ０ Ｗ／ ． ， 层流内的 ｍ ℃ 数十倍 ， 层流时ａ必须计人 ； ， 钢管壁的导热系数是保
式 中： ｑ、Ｄ、ｋ 一无保温层单位管长的散热量 ， ｋ有保温层单位管长的散热量 ， ／ Ｗ ｍ；
第４ １卷 第 １期 ２ １ 年 １月 ０２
当
代
化
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工
Ｃ ｎ ｅ ｏ ａ ｙＣ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓ ｒ ｏ ｔ ｍｐ ｒ ｒ ｈ ｍｉａ ｎ ｕ ｔ ｙ
Ｖ １４ ｏ ． １．Ｎ ． ０１ Ｊ ｎ ａ ｙ， ２ １ ａｕｒ ０ ２
架 空热油管道保 温层厚度计算
于丽丽，王为民 ，张纯静 ，杜义朋 ，常艳兵
Ｅ －ｍａ ｌ ｕ ｉ ｉ ５ ３ ｃ ｍ ｉ ：ｙ ｌ ｌ９ ＠１６ ． ｏ 。
化
工
２１ ０ ２年 １月
温 层 的导热 系数近 １ ０ ０倍 ，热阻较小 ，可 以忽略不 ０ 计； 凝油 与结蜡层 的导热 系数 比较小 ， 它们对 热 阻的
２ 约束条件
２１ 保 温层 表面 温 度 ．
据不 同输送要 求从 图中选择合 理的保温层 厚度 ， 如果 经 济厚度在 此范 围内 ，就 以经 济厚度 为标 准 。
蕊１
（ ２ ）
式 中：ｋ 一管道总传热系数 ，Ｗ／ ） （ ． ；ａ一管内 ｍ ℃
壁 放热 系数 ，Ｗ／ ℃ ；ａ一 管外 壁 到大气 的放 热 （ ．） ｍ
当输送凝 点高 于环境温度 的易凝 高粘油 品时 ， 工
１２ 管道传 热 系数 的求 解 ．
程上最常用的方法是加热降粘输送 ， 为了减少热油管 道的热损失 ， 维持油温在凝点以上 ， 对管路适当保温 是 相 当必要 的 。 目前工程 上所用 的经济保温厚 度 的计 算存 在不足 ， 只考 虑 了满足 经济上 的条 件 ， 但不 一定 满足温降条件 ， 也不能反应保温效率 ， 本文通过曲线 图直观地分 析保温效 率与保温 层厚度 的关 系 ， 以根 可
Ｃ ａｃ ｌ ｔｏ ｆＴｈ ｒ ａ ｎ ｕ ａ ｉ ｙ ｒＴｈ ｃ ｎｅ ｓｏ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｍ ｌＩ ｓ ｌ ｔｎｇＬａ ｅ ｉ ｋ ｓ ｆ Ｏ ｖ ｒ ａ ｏ ｉ Ｐｉ ｅ ｉ ｅ ｅ ｈｅ ｄ Ｈ ｔＯ ｌ ｐ ｌｎ ｓ
Ｙ ｉｉＷ ＮＧ Ｗ ｉ ｎ Ｚ Ａ ＵＬ —， Ａ ｅ ｍｉ， Ｈ ＮＧＣ ｕ －ｎ ， ｌ — ｈ ｎ ｉｇ ＤＵＹ－ｅｇ Ｃ Ａ ｊ ｉ ｎ ， Ｈ ＮＧＹ ｈｂｎ ｐ ａ —ｉ ｇ
２０ ０ ０＜ Ｒ ｅ＜１ ４： ０
Ｐ ｒ
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数
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Ｐｒ
ｂ
式 中： 质量 流量 ，ｋ／；卜 管长 ，ｍ； ｇ ｓ
同上 。
、 一
ＲＰ ＞ １ 且 Ｐｒ ＜ ２ ０ ： ０ ５０
影响较大 ， 管道结蜡有利于保温 ； 外部放热包括对流 和辐射 ，主要 与环境 温度 、风速 有关 ， 保温 层外有保
护 层 ，保 护层应 由不 同材料保 温层 而定 。
表 １ 架空热油 管路 总传 热系数参数求解表
Ｔａ ｅ １Ａ ｎａｌ ｉ ａｌｆ ｒ ｕｌ ｆｐａ ａｍ ｅ ｅ ｓｏ ｈｅｔ ａ ａｔ ｂｌ ｙｔｃ ｏ ｍ ａｓｏ ｒ ｔ ｒ ｆｔ ｏｔ ｌｈｅ
管外径 ，ｍ；及其总传热系数 Ｗ／ ） （ ． 。 ｍ ℃
收稿 日期 ： ２ １ － ０ ０ ０ １ ０— ０ 作者 简介 ： 于丽 丽 （ ９ ７ ，女 ，黑 龙江 绥化 人 ，在 读 研 究生 ，２ １ １ ８一） ０ ０年毕 业于 东北 石油 大 学油 气储运 专 业 ，研 究 方 向：油 气储运 。
系数 ，Ｗ／ ） 一钢管防腐绝缘层保温层的导 （ ． ； ｍ ℃
热 系 数 ， Ｗ／ ．） Ｄ、Ｄ．一 钢 管 防腐 绝 缘层 保 （＇ 。 ｉ ． ｍＣ ． 温 层 的 内外径 ，ｍ； Ｄ一 参 考直 径 ，统 一取 钢管 外
径 ，ｍ。 ａ、ａ 的求解 ，见表 １ 。
１ 数学模 型 的建立
１１ 保 温效 率 ．
管道架空 总传热 系数 的影响 因素 有很多 ， 如管 内
ｒ（ｇ／＝ｋＤｋ ｂ（Ｄ ／ ｑｂｑ （ — Ｄ）ｋ ） ＝ —） ｗ ｂ ／， ｖ
Ｗ ｍ；管外径 ，ｍ；总传热系数 ，Ｗ／ｎ．１ ／ （ ； ｒ ℃
ｇ 、Ｄ ｂ
、
（） 外温 差 ， １ 管径 ， 空高度 ， 温层的厚度 、 架 保 导热系数 、
参 数
公式
Ｒｅ＜ ２０ ０ 且 Ｇｒ． ＞ ５ ０ ： ０ Ｐｒ ０
Ｐ
（ ） ４
ａ 上
式 中 ：ｔ指保 温层 表 面温 度， ℃。 ２２ 沿 程 温 降 ． 沿 程 温降 不能 低 于油 品最低 输 送温 度要 求 ，温
降公 式 … 如式 （ ５ｏ
＝
ａ ＝０１ ．７
ｅ ａ ｌ ， ａ ｇ ｍｏ ｎ ｓｏ ａ ａｗｅ ｅａ ｈ ｅ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｒ ｇ ａ ｍｉ ｇ Ｉ ｗａ ｒ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｅａ ｉｎ ｌ ｒ ｐ ｆ ｘ ｍｐ ｅ ｌ ｒ ｅａ ｕ ｔ ｆｄ ｔ ｒ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｏ ｕ ｅ ｏ ｒ ｍ ｈ ｐ ｎ ． ｔ ｓ ａ ｔ ｅ ｒ ｌｔ ａ ａ ｈ ｏ ｄ ｈ ｔ ｏ ｇ ｉ ｓ ｌｔ ｇ ａ ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ｎ ｕ ａｉ ｌｙ ｒ ｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｅ ｐ ｃ ｉ ｌ ｗｉ ｈ ｉ ｓ ｌｔ ｎ ｍ ｃ ｅ ｃ ，ｔ ｅ ｏ ａ ｅ ｔ ｔａ ｓｅ ｏ ￣ ｃ ｅ ｔ ｆ ｔ ｅ ｎ ｖ ｔ ｔ ｅ ｎ ｕ ａ ｉ ｅ ｉｎ ｙ ｈ ｔ ｔｌ ｈ ａ ｒ ｎ ｆ ｒ ｃ ｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｈ ｏ ｐ ｐ ｌ ｅｓ ｒ ａ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｔ ｅ ｍａ ｎ ｕ ａ ｉ ｎ ｌｙ ｒ ｂ ｒｇ ｎ ． ｏ ｔ ｒ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｔｏ ａ ｒ ｐ ｅ ｗｅ ｎ ｉ ｅｉ ，ｕ ｆ ｃ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｈ ｒ ｌ ｉ ｓ ｌｔ ａ ｅ ｙ ｏ ｉ ｉ ８０ ｎ ｏ ｓ ｆ ｗａｅ ｎ ｈ ｅ ａｉ ｎ ｌ ｇ ａ ｈ ｂ ｔ ｅ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｉｎ ｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｅ ａ ｒ ｅ ｒ ａ ｅ ａｏ ｇ ｔ ｅ ｐ ｐ ｌ ｅ ｗａ ｌｏ ｄ ａ ． ｅ ｅ ｇ ａ ｈ ｏ ｎｙ ｃ ｎ ｉ ｒ ｎ ｓ ｌ ｔ ｆ ｉ ｎ ｙ ａ ｄ ｔｍｐ ｒ ｔ ｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｌ ｎ ｈ ｉ ｅｉ ｓａｓ ｒ ｗｎ Ｔｈ ｓ ｐ ｓｎ ｔ ｌ ａ ｉ ｏ ｉ ｕ ｎ ｒ ｏ ｓ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｓ ｌｔ ｇ １ｙ ｒｔ ｉｋ ｅ ｓｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒｃ ｅ ｃｅ ｔ ｆｔ ｅ ｐ ｐ ｌ ｅ ａ ｌ ａ ｈ ｎ ｅ ｔ ｎ ． ｕ ｌｏ ｈ ｗ ｆ ｃ ｆｉ ｕ ａ ｉ ａ ｅ ｃ ｎ ｓ ｎ ｈ ａ ａ ｓｅ ｏ ｆ ｉｎ ｉ ｅ ｉ ｓｗｅ ｌ ｓｃ ａ ｇ ｅ ｄ ｂ ｔａ ｓ ｎ ｎ ｈ ｔ ｉ ｏ ｈ ｎ ｒ ｃ ｎ ｔａ ｅｈ ａ ｒ ｓ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｉ ｇ ｌｙ ｒｔ ｉ ｋ ｅ ｓ ｓ ｗｈ ｃ ｙ ｐ ｏ ｉ ｅ ａｎ ｗ ｔ ｏ ａ ｃ ｅ ｔ ｅ ｅ ｖ ｔｏ ｏ ｄ ｔ ｎ ｕ ｄ ｒｄ ｆ ｒ ｎ ｓ ｌｔ ｅ ｃ ｎ ｓ ｅ ， ｉ ｈ ｍａ ｒ ｖ ｄ ｅ ｍｅｈ ｄｔ ｒ ｐ ｉ ｉ ｎ ａ ｈ ｏ
层厚 度 增加 １ｍ ｍ，回到第 （） ，当保温 效 率达 到 ２步 ９％时停 止循 环 。程 序 ２ ５ ：输 入基 本参 数 和 基本 函
了保温层 厚度对管道传热的影 响以及变化趋势 ，还 可以从图 中查出任意厚度下的保温情况 ，为求解热油管道保
温层 厚度提供一种新方法 。 关 键 词 ：热油管道 ；保温层 ；保温效率 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １７ — ４ ０（ ０ ２）０ — １３ ０ ６ １０ ６ ２ １ １ ００ — ３ 中图分类号 ：Ｔ １ ００ ５
工程上 ，管 内输送流体温度很高时 ，为 了减少
热损 失 和保 证工 作人 员 安全 ，限定保 温层 表 面厚 度
一
般 不 应超 过 ５ Ｃ 根据 管道 各层 散热 量 守恒 得 ０ ｑ ， 出如 式 （ 。 ４）
ｋ （ — ｔ、 Ｄ ｔ
ｆ
ｍ
ｔ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔｏ ｖ ｒ ｅ ｄ ｈ ｔ ｉ ｐ ｐ ｌ ｅ ｒ ｎ ｆ ｒｃ ｅ ｉ ｉ ｎ ｆ ｅ ｈ ａ ｏ ｌ ｉ ｅｉ ｏ ｏ ｎ
（ 宁 石油化 工 大学 石 油 天然气 工 程学 院 ，辽宁 抚 顺 １３０ ） 辽 １０ １
摘
要 ：建立 了管 道保 温计 算的数学模型 ，通过具体实例 ，用计算机 编程 得出大量 数据 ，通过 ｏｉｉ８ ｒ ｎ． ｇ ０软
件绘 出保温层厚度分别与保温效率 、管道总传热系数 、 温层表面温度和沿程温降的关系图 ，不仅直 观地体现 保