输油管道设计与管理第四课
输油管道设计与管理

设计输油管道的运行和维 护方案,包括运行管理、
维护保养、应急处理等
设计输油管道的安全和环 境保护方案,包括安全措
施、环境保护措施等
输油管道施工
施工方案施工准备:ຫໍສະໝຸດ 括材料、 设备、人员、场地等 准备工作
施工质量控制:包括 质量标准、质量检查、 质量整改等措施
施工流程:包括管道 铺设、焊接、防腐、 检测等环节
险发生的可能性
应急处理
建立应急处理机 制,明确应急处 理流程和责任人
建立应急物资储 备,确保应急物 资充足
定期进行应急演 练,提高应急处 理能力
加强应急信息报 送,确保信息畅 通和及时
01
02
03
04
谢谢
常运行
监控系统: 建立监控系 统,实时监 控管道运行
情况
应急预案: 制定应急预 案,应对突
发情况
风险管理
风险评估:评估各种风 险的可能性和影响程度
风险应对:制定应对措 施,确保在风险发生时
能够及时应对和处理
01
02
03
04
风险识别:识别输油管 道可能面临的各种风险
风险控制:制定相应的 风险控制措施,降低风
输油管道设计与管理
演讲人
目录
01. 输 油 管 道 设 计
02. 输 油 管 道 施 工
03. 输 油 管 道 管 理
输油管道设计
设计原则
01 安全性:确保输油管道在设 计、施工和运行过程中的安 全可靠
02 经济性:在满足安全性和可 靠性的前提下,尽量降低工 程造价和运行成本
03 可维护性:设计应考虑管道 的维护和检修方便,降低维 护成本
合适的防腐措施
输油管道设计与管理课程设计

输油管道设计与管理课程设计油管道是新兴的一个领域,它也是当今最受欢迎的工程项目之一,尽管是一个高风险的行业,却有着非常惊人的市场前景。
由于跨境油管道工程的复杂性,设计和管理工作必须遵循一定的规范和技术标准,以便确保油管道的安全运行。
考虑到这一点,为了确保输油管道的安全运行,教育部发布《输油管道设计与管理课程设计》。
本课程的建议将有助于确保油管道的安全运行,并将极大地促进油管道领域的发展。
本课程将针对输油管道设计和管理领域进行系统性的深入研究,主要涉及油管道设计、管理、建设、检修、维修等方面。
通过本课程的学习,学生们将能够建立对输油管道的基本认知,以及掌握油管道设计、监测和维护的知识和技能。
学生们还将学习油管道的设计原则和设计流程,学习油管道的建设、维修、使用和监管技术,并学习油管道常见故障的诊断和处理技术。
在本课程的学习过程中,学生们将针对油管道设计、管理、建设、检修、维修等方面进行系统性的深入研究,以确保油管道的安全运行。
此外,本课程还将教授油管道的设计和检验要点,以及油管道的操作注意事项,例如油管管理和监控、环境保护和应急措施。
本课程旨在提供系统性、综合性、实用性的教学内容,以及当今现有技术标准及相关法律法规的相关解释,既能满足企业在设计、建设、维护等方面的实际需求,又能培养学生们在输油管道设计、管理、维护等方面的能力。
为了满足本课程教学要求,学校要加强对学生的基本理论知识的学习,鼓励和引导学生进行系统的调研,并给予相应的技术指导,培养学生在技术理论和实践方面的能力。
学校还将安排实地考察,让学生到工厂实习,掌握油管道设计、监测和维护方面的相关技术,增强实践操作能力。
培养输油管道设计与管理的专业技术人才,将对油管道领域的发展和在实际应用中的安全运行具有重要的作用。
因此,本课程应深入研究输油管道的相关理论,并结合实践,做到让学生真正掌握并熟悉油管道设计、监测和维护的相关技术,为我们的社会服务。
杨飞《输油管道设计与管理》教学课件

建立完善的安全管理制度,明确各级人员的安全职责,确保各项安 全措施得到有效执行。
隐患排查治理
定期开展隐患排查治理工作,对发现的隐患进行登记、评估和整改, 防止事故的发生。
05
输油管道的优化与改造
输油管道的能效评估与优化方法
要点一
能效评估
要点二
优化方法
对输油管道的能效进行全面评估,包括输油效率、能耗、 安全性能等指标。
输油管道的防爆与防雷设计
防爆设计
根据油品性质和输送工艺,采取相应 的防爆措施,如控制油气浓度、安装 可燃气体报警器等。
防雷设计
为避免雷电对输油管道的影响,应进 行防雷设计,包括安装避雷器、接地 网等措施,确保管道安全。
03
输油管道的施工与验收
输油管道的施工方法与流程
施工方法
根据输油管道的工程规模、地质条件和施工环境等因素,选择合适的施工方法,如明挖法、顶管法、定向钻等。
输油管道的试压与验收标准
试压方法
根据输油管道的设计压力和介质特性, 选择合适的试压方法和介质,如水压试 验、气压试验等。
VS
验收标准
输油管道试压合格后,按照相关标准和规 范进行验收,确保管道系统符合设计要求 和安全运行的需要。
04
输油管道的运行与管理
输油管道的运行模式与监控系统
运行模式
输油管道的运行模式通常包括压力输送和重 力输送两种。压力输送是通过泵加压,将油 品以一定的压力输送到目的地;重力输送则 是利用油品自身的重力,通过斜井或竖井输 送到目的地。
杨飞《输油管道设计与管 理》教学课件
• 输油管道设计概述 • 输油管道设计基础 • 输油管道的施工与验收 • 输油管道的运行与管理 • 输油管道的优化与改造 • 案例分析与实践操作
输油管道设计与管理教学课件

2021/4/8
37
5. 储气库调峰技术
陕京输气管道为解决季节用气不均衡 性,保证向北京稳定供气修建了大港油田 大张坨地下储气库;大港板 876 储气库; 板中北高点储气库。三座储气库的调峰能 力达到 980 万方/天。
2021/4/8
38
6. 定向钻穿越技术
中国石油天然气管道局在管道建设中 已完成 36 条河流共计 29587 m 的河流穿 越工作。近年来,很多单位又陆续引进了 大小配套的多台定向钻机,大大提高了长 输管道河流定向穿越的能力。
再启动过程的基本规律和特点。 7、了解输油管道的各种事故工况的特点、预
防和处理的基本方法。 8、了解输油站的功能、设备组成、工艺流程。
2021/4/8
5
第一章 绪论
主要内容: 一、原油生产与运输概况 二、国内外著名输油管道简介 三、现代输油管道技术的发展趋势 四、21世纪的能源战略
2021/4/8
2021/4/8
29
管道沿线特点:“两山”、“两关”、“一盆地” 、 “一走廊”、
“两弱”、“一重”和“一差”。
“两山”指管道在先后经过的天山、祁连山山脉,通 过这些地段 的管道构成了本工程的特殊困难地段;
“两关”指管道通过的玉门关和嘉峪关;
“一盆地”是指管道通过的吐哈盆地;
“一走廊” 是指管道经过的河西走廊,地形条件较好。
2021/4/8
52
面对石油短缺:加紧国内寻找大油田加快获取 海外份额油和扩大进口渠道。
中油集团公司为海外 11 个开发项目(合同) 控制海外份额油剩余可采储量超过 4 亿吨。
中国海油总公司以 5.85 亿美元收购西班牙雷 普索尔 -YPE 公司在印尼的五大油田的部分权益, 每年带来 4000 万桶(约 540 万吨)的份额原油。
输油管道

/forums/55251/ShowThread.aspx输油管道设计与管理design and management of oil pipelines第一章输油管道运输工况(overview of pipeline transportation)§1.1 输油管道概况一、概述管道是石油生产过程中的重要环节,是石油工业的动脉。
在石油的生产过程中,自始至终都离不开管道。
我们可以把石油的生产过程简单的表示为:原油管成品油管油→计量站→井联合站→转油站→矿场油库→炼油厂→用户矿场油气集输系统长输管道从油井出来的油气通过管道输送到计量站,经过计量后又由管道输送往联合站,在联合站生产出合格的原油,合格原油通过管道和转油站输到矿场油库或外输到管道首站,通过长输原油管道输到炼油厂加工精练,生产出各种产品,通过成品油管道或铁路、公路、水路将各种产品送往用户。
油井至矿场油库部分属于矿场油气集输系统,这属于“油气集输”课程研究的内容。
后面的原油管道和成品油管道属于长输管道的范畴,是本课程要研究的内容。
长输管道是长距离输油管道的简称,它是指流量大,管径大,运距长的自成体系的管道系统。
可简单地表示为:首站→中间站→……→末站收计加加收加加收计发油量压热油压热油量油长输管道总是由输油站和线路组成。
而首战、末站和中间站统称为输油站。
流体沿管道流动过程中要消耗能量,所以沿线要不断地由泵站和热站增加能量,因而要建若干中间站(booster station ,heating station)。
首站(initial station)和末站(terminal)的位置视情况而定。
对于原油管道,首站一般在油田,末站一般为炼厂和港口。
为了保证管道的连续运行,首末站一般建有较大的库容,而中间站一般只设一座旁接油罐或高罐。
用以调节流量的不平衡(旁接油罐流程)或高泄压(密闭流程)。
输油管道一般由离心泵提供压能。
电动机为原动机。
对于加热输送的管道,由于沿程散热,为了保持油品的温度,沿线还要设加热站,所用原料一般为所输原油或渣油。
课程设计:输油管道设计与管理

东北石油大学课程设计课程输油管道设计与管理题目等温及热油管道设计院系石油工程学院专业班级油气储运工程11-2班2015年3月27 日东北石油大学课程设计任务书课程输油管道设计与管理题目等温及热油管道设计专业油气储运工程姓名黄满初学号110202140214一、主要内容了解石油管道特点、石油管道发展概况、石油管道设计内容及方法,石油管道的一般设计步骤,了解等温输油管道设计和热油管道设计的基本参数,并能准确的进行计算。
培养理论联系实际、分析问题、解决问题和充分利用计算机技术进行工程设计的能力。
二、基本要求等温管道的设计要求,根据基本参数,按平均地温作以下计算和设计:1.按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数,并比较计算结果的相对差值。
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,并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。
热油管道设计要求,根据基本参数,作如下计算:1.按进出站油温在60-25℃之间,计算所需加热站数及站间距,首站进站油温为25℃。
2.按平均温度法计算站间摩阻,选泵及泵的组合方式,确定所需泵站数(进站油温为25℃)。
3.在管线纵断面图上布置加热站、泵站;并按泵站、加热站尽量合并的原则,调整站数或站址。
输油管道设计与管理课程教学自学基本要求

《输油管道设计与管理》课程教学(自学)基本要求编者:安家荣输油管道设计与管理习题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)。
输油管道设计与管理(2011级第4次课)

同样要考虑干线的局部摩阻和泵
站的站内摩阻。 站间铺设副管后,扩大了下
游泵站的可能布臵区。
副管敷设在进站前管道上好。
2015-3-7
Oil and Gas Pipeline
18
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5 泵站及管道工作情况的校核 2.5.1进出站压力校核
2015-3-7
图2-15 翻越点与计算长度 Oil and Gas Pipeline
8
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
思考题:如果线路上存在翻越点,但设计中没有 考虑,管线的输量是否为零?
2015-3-7
Oil and Gas Pipeline
9
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
H s (c1)
N
lc —首站至c+1站C个站间的平均站间距; c L —首站至终点(或翻越点)的平均站间距;
f
—单位流量的水力坡降, f
m
d
5 m
。
油品粘度的变化只引起 f 的变化,故第c+1站进站压力 Hs(c+1)的变化决定以下分式的变化。
lc B f c L B f N
21
2015-3-7
Pipeline transportation of oil and natural gas
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
lc c c H s1 cA Z ( c 1),1 ( H s1 NA Z ) L N B f N B f
O// O/
H d1 H S1 ( HC hm )
输油管道设计与管理课程设计

输油管道设计与管理课程设计随着石油和天然气的普及,许多公司和企业都在钻探和开采石油和天然气。
在使用这些石油和天然气的生产和销售中,输油管道是非常重要的载体,其设计及其管理十分重要。
为了保证石油和天然气的安全运输,特别是企业和公司之间的石油和天然气运输,加强输油管道设计和管理工作,逐渐成为大家口中最吸引人的话题。
输油管道设计和管理是一项复杂的技术,要求有相关专业知识和实践技能,而普通高等教育和培训均难以满足这些要求。
针对输油管道设计与管理的实际应用,制定该课程设计。
输油管道设计与管理课程设计的目标是培养能够独立开展输油管道设计和管理业务,并掌握相关技术、标准和管理规程的人才。
《输油管道设计与管理》课程设计着重于熟悉输油管道系统的设计和管理原理,掌握必须的技术标准、设备构成、操作要求和安全措施,为输油管道设计与管理提供全面的理论指导。
该课程主要包括四个部分:基础知识、输油管道系统设计、输油管道系统管理和实际应用。
首先,讲授石油工程、管道物流、管道设备装置、管道检修等基础知识,重点探讨输油管道设计建设规范、建设材料种类及选择、输油管道施工流程等,并引入实际工程案例,增强课程实用性。
其次,学习输油管道系统设计,主要包括输油管道系统设计的基本流程、油罐与设备设计、管道构造物设计、焊接及节点处理技术等,使学生掌握输油管道系统设计的基本原理和方法。
第三,学习输油管道系统管理,主要包括管道运行评价、管道维护管理、管道安全检测管理、管道运行参数监控和管理、管道检修技术管理等,使学生掌握管道运行安全、节能和降低成本的原则,及其管理技术。
最后,使用实际案例进行实际应用,深入探讨输油管道工程项目管理、投资计划管理、技术施工管理、安全管理、质量管理等实际工作的理论与实践,帮助学生掌握综合性的输油管道管理技能。
通过上述课程设计,有助于提高学生的知识和实践能力,使其能够综合运用输油管道设计与管理理论和实际应用,使自己在实际工作中能够积极运用;同时,为社会未来输油管道设计与管理工作培养更多专业人才。
2017教学大纲(输油管道设计与管理)

2017教学大纲(输油管道设计与管理)【输油管道设计与管理】理论课程教学大纲【课程代码】【课程类别】必修【学分】2.5【学时】理论学时42实验学时8【先修课程】工程流体力学、工程热力学、传热学、泵和压缩机【适用专业】油气储运工程【教学目的】1.该课程综合应用学生所学的有关知识(工程流体力学、工程热力学、传热学、泵和压缩机等),以解决石油及石油产品在管道输送工艺中的各种问题;2.使学生通过该课程的学习能掌握输油管道设计与管理所必需的基本理论及基本方法,掌握长距离输油管道设计的选址、布站、管材选择、管道穿跨越、管道流动保障的知识,了解管输工艺的新成果和新进展,培养学生设计方面的能力。
【内容安排】第一章绪论[基本要求]章主要讲解输油管道概况,输油管道勘察设计,线路和站址的选择标准,设计阶段的主要内容等;目的是使学生了解输油管道概况、输油管道勘察设计的内容;掌握线路和站址的选择标准、设计阶段的主要内容;[教学重点]设计阶段的主要内容;[教学难点]设计阶段的主要内容;[学时安排]讲授学时4;第一节输油管道概况1.输油管道概况;2.输油管道分类及组成;3.现代输油管道发展概况;4.我国输油管道发展概况;5.我国输油管道工作者面临的任务;第二节输油管道勘察设计概述1.输油管道的建设程序;2.选线原则;3.勘察中收集资料的内容;4.线路和站址的勘察;第三节设计阶段的主要内容1.可行性研究;2.初步设计;3.施工图设计;第二章等温输油管道的工艺计算[基本要求]本章主要学习如何解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应这对主要矛盾所需的有关知识,以达到安全、经济地完成输送任务的目的。
通过本章的学习,让学生掌握输油泵站和输油管道的工作特性,等温输油管道的工艺计算;了解输油管道设计计算的基本步骤,等温输油管道设计方案的经济比较;会进行等温输油管道的运行工况分析与调节;[教学重点]输油泵站的工作特性,等温输油管道的工艺计算,等温输油管道的运行工况分析与调节;[教学难点]翻越点概念的建立及计算,石油及油品粘度变化对工况的影响;[学时安排]讲授学时18;实验学时4;第一节输油泵站的工作特性1.离心输油泵的特性;2.泵站的工作特性;第二节输油管道的压能损失1.摩阻损失;2.管道的工作特性;3.管道的水利坡降;4.泵站-管道系统的工作点第三节等温输油管道的工艺计算1.设计参数;2.管道的水利坡降;3.翻越点及计算长度;4.泵站数的确定;5.泵站布置;6.泵站及管道工作情况校核;7.管道大落差带来的问题;第四节等温输油管道设计方案的技术经济比较1.工艺设计计算的基本步骤;2.管道工艺设计方案的技术经济比较;3.经济流速与经济输量;4.输油管道的管材;5.输油管道设计方案优选;第五节等温输油管道运行工况分析与调节1.某种站停运后的工况变化;2.干线漏油后的工况变化;3.输油管道的调节;第三章加热输送管道及液化石油气管道的工艺计算[基本要求]本章主要学习区别热油输送不同于等温输送的特点在于输送过程中存在两方面的能量损失,在设计和管理工作中,如何正确处理这两种能量的供求平衡关系等相关知识。
中国石油大学(华东)输油管道设计与管理储运课件54

Ei ( x) 0.5772 ln x x ( x 2 / 2!2)
取前两项(误差可能很大),经整理后可得
D 4ht 0.1113 D a
2
2(1 )
Tbt T0 Tbt 0 T0
2、数值方法 将管内存油和土壤的散热均看作是二维不稳定导热, 分别列出其导热微分方程式和初始条件与边界条件。 根据有限差分法或有限元法编制计算机程序,然后 上机求解。
第二阶段( TNG< T<TSL ):
随油温和壁温的继续降低,一方面蜡不断结晶析出,使管壁处的原油 首先失去流动性,而变成凝油层。随着凝油层的不断加厚,热阻增加; 另一方面,油流粘度增大,自然对流放热系数变小,也使热阻增大。 而蜡的结晶析出又放出潜热,因而这一阶段的油温下降最慢。
该阶段的温降属于有相变和移动边界的传热问题,目前还 没有成熟的方法,可根据实测的原油C-T关系用数值方法 求解。 第三阶段(T < TNG ): 管内存油全部变成凝油,油中的传热方式变为纯导热。由 于第二阶段发生相态变化,中心油温变化较小,所以该阶 段中心油温下降速度快于第二阶段。但由于油温较低,与 环境温差较小,温降比第一阶段要缓慢的多。
上面讲的停输温降都是指管线某一断面上的温降,计 算时,一般应取若干个断面计算,各个断面处的初始 油温可按轴向温降公式计算。
三、停输后再启动压力的计算
启动过程中流量恢复快慢决定于再启动压力的大小、顶 挤液的性质、停输时间长短及管内存油的流变性等一系 列因素。为了尽快恢复正常输送,应在强度允许的压力 范围内,尽可能加大排量。 影响再启动压力的因素有: a.停输结束后,管内油品的温度分布
②不考虑液态油的自然对流,将整个温降过程(包括第一 阶段)认为是纯导热过程。传热微分方程即为一维不稳 定导热方程。这种数学模型的求解简单。但与实际过程 相差很大,结果与实际温降数据相差很大。计算得到的 中心油温与实测中心油温的误差可达60%。 ③液态油中按自然对流考虑,凝油层中按导热考虑,并认 为等温线为同心圆。也就是说将冷却过程简化为对流和 导热方式共存的一维不稳定传热过程。根据我们的研究 成果,该模型能较好地反映停输后的温降过程,计算结 果与实际结果的最大误差不超过5%
输油管道设计与管理(2010级第4次课)-3学时

第二章 等温输油管道的工艺计算
上次课总结复习 泵站的特性方程
输油管道的压能损失 水力坡降和水力坡降线
¾ 副管的水力坡降 ¾ 变径管的水力坡降
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
若线路上存在翻越点时,管道输送所需要的起点压力 不能按起终点高程差及全长来计算,而应按起点与翻越点 的高程差及距离来计算。对翻越点以后,可按充分利用位 差的原则来选择管径。起点与翻越点之间的距离即称为管 道的计算长度。
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
11
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
为使液流通过该高峰 f ,必须使液流在起点具有 比 H 更高的压头 Hf 。液流不 仅可从高峰自流到终点,而 且还有剩余能量。 如不采取其它措施以利 用或消耗这部分剩余能量, 则在高峰以后的管段内将发 生不满流。线路上的这种高 峰就称为翻越点。
8
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
(3)两种输送工艺的比较 “旁接油罐”流程 优点:便于手动调节,对自动化要求不高。 缺点:增加了投资,有油品的损耗,罐内油品占用流 动资金,各站相对独立,不便于实现全线自动化和统一管 理。 “从泵到泵”流程 优点:有利于全线实现统一管理。 缺点:需要对管道系统采取相应可靠的控制和保护措 施,对自动化程度要求高。
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根据流体力学理论
其中: 为管壁的绝对粗糙度 为管壁的绝对粗糙度, 为管道内径 为管道内径。 其中:e为管壁的绝对粗糙度,D为管道内径。 λ是Re和e/D 的二元函数,具体的函 数关系视流态而定。 是 和 的二元函数, 数关系视流态而定。 流态:分为层流和紊流,中间还存在一个过渡区。 流态:分为层流和紊流,中间还存在一个过渡区。 在解决工程实际问题时,为了安全,一般尽量避开过渡区, 在解决工程实际问题时,为了安全,一般尽量避开过渡区, 因该区的流态不稳定。 实在无法避开时,该区的λ按紊流 因该区的流态不稳定 。 实在无法避开时 , 该区的 按紊流 光滑区计算。 光滑区计算。
i1 Q1 = = Q i i
2− m
1 + D f = D
5− m 2− m
− ( 2− m )
=ω <1
输油管道的压能损失
即
i f = ωi
所以只需要铺设副管总有减阻效果。 由于 ω<1 ,所以只需要铺设副管总有减阻效果。
流态 层流 划分范围 Re<2000
1
λ =f(Re,ε) λ =64/Re
59.5
水力光滑区 紊
3000<Re<Re1=
ε 8/7
Re λ 2 . 51 λ 0.3164 当Re < 10 5 时 λ = Re 0.25 = 2 lg
流 混合摩擦区
59.5
ε8 / 7
<Re<Re2
665− 765lgε −
β 4.15 0.0246 0.0802A 0.0826λ
10
λ
四、管路的水力坡降
定义:管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。 表示: 定义:管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用 i 表示:
Q 2− mν m i=β D 5− m
或
1 V2 i=λ D 2g
1、等温输油管的干线水力坡降 、 水力坡降与管道长度无关,只随流量、粘度、 水力坡降与管道长度无关 , 只随流量 、 粘度 、 管径和流态 不同而不同。 不同而不同。 A f:Q=1时的水力坡降,即单位流量 时的水力坡降, : 时的水力坡降 i 下,单位管道长度上的摩阻损失 hL m v 2− m L α f = β 5− m i = fQ B C D
λ = (1.74 − 2 lg ε )−2
(混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度 混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度) 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 粗糙区摩阻系数计算公式) 粗糙区摩阻系数计算公式
代入边界层厚度计算公式, 代入边界层厚度计算公式,得
30 D = 0.157 −1 (1.74 − 2 lg ε ) Re 2 e
输油管道的压能损失
其中: 其中:
Re1 = 59.7 ε
8 7
Re 2 = (665 − 765 lg ε ) ε ε = 2e D
输油管道中所遇到的流态一般为: 输油管道中所遇到的流态一般为: 热含蜡原油管道: 热含蜡原油管道:水力光滑区 较轻的成品油管道: 较轻的成品油管道:混合摩擦区 高粘原油和燃料油管道: 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。 长输管道一般很少工作在粗糙区。
3.紊流区临界雷诺数 1和Re2的确定 紊流区临界雷诺数Re 紊流区临界雷诺数 紊流区分为水力光滑区、混合摩擦区和完全粗糙区, 紊流区分为水力光滑区、混合摩擦区和完全粗糙区,划分 的依据是临界雷诺数Re 的依据是临界雷诺数 1和Re2 。 层流边界层厚度的表达式 :
λ 30D = V δ e = 10.6ν 8 Re λ
v m Q 2− m hL = β L 5− m D
即得到列宾宗公式: 即得到列宾宗公式:
输油管道的压能损失 不同流态下的A、 、 值 不同流态下的 、m、β值 流态 层流 水力光滑区 紊 混合摩擦区 流 粗糙区 64 0.3164
e 0.127 lg d − 0.627
A 1
m 0.25 0.123 0
水力光滑区: 水力光滑区 混合摩擦区: 混合摩擦区 粗糙区: 粗糙区
δe / e ≥ 3
0.157 ≤ δ e / e < 3
δ e / e < 0.157
输油管道的压能损失
δe
取
30 D =3= e Re1 λ e
0.25
λ按紊流光滑区的 按紊流光滑区的Blasius公式计算: 公式计算: 按紊流光滑区的 公式计算
输油管道的压能损失 从而得到: 从而得到: Re 2 = 382.2(1.74 − 2 lg ε ) / ε
= (665 − 765 lg ε ) / ε
当雷诺数Re处于分界雷诺数附近时 , e的取值相当重要, 的取值相当重要, 当雷诺数 处于分界雷诺数附近时, 的取值相当重要 处于分界雷诺数附近时 不同的e值可能导致流态判别的不同 值可能导致流态判别的不同。 不同的 值可能导致流态判别的不同。 如某条管道Re=5×105,若取 × 若取e=0.1mm,则Re1=6.7×105, 如某条管道 , × 因 而 Re<Re1, 为 水 力 光 滑 区 ; 若 取 e=0.15mm, 则 , Re1=4.2×105,因而 因而Re>Re1,为混合摩擦区。 为混合摩擦区。 ×
第二节
输油管道的压能损失
一、管路的压降计算
根据流体力学理论,输油管道的总压降可表示为: 根据流体力学理论,输油管道的总压降可表示为:
H = hL + hξ + (z j − zQ )
其中: 其中:hL为沿程摩阻 hξ为局部摩阻 (zj-zQ) 为计算高程差
二、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 。
λ = 0.3164 / Re1
则 令 则
− 3 Re1 0.3164 Re1 0.25 = 30 D / e
2e / D = ε
Re
1
= 59 . 22 / ε
8 7
输油管道的压能损失 规范上取 Re 取 这就是Re 的来历。 = 59 . 7 / ε ,这就是 1的来历。
8 7
1
δ e / e = 0.157
2− m
由i1 = i f 得 β
ν m Q 12 − m
D
5− m
5−m 2−m
Lf = β
ν m Q 22 − m
D
5− m f
Lf
Q 1
Df 从而得 Q 2 = D
if
Q1
5− m 2− m 1 + D f Q = Q1 + Q 2 = D
1、流态划分和输油管道的常见流态 、
我国《输油管道工程设计规范》规定的流态划分标准是: 我国《输油管道工程设计规范》规定的流态划分标准是: 层流: 层流:Re<2000 过渡流:2000<Re<3000 过渡流: 紊流光滑区: 简称光滑区) 紊流光滑区:3000<Re< Re1 (简称光滑区) 紊流混合摩擦区: 简称混摩区) 紊流混合摩擦区:Re1<Re< Re2 (简称混摩区) 紊流粗糙区: 紊流粗糙区:Re> Re2 (简称粗糙区) 简称粗糙区)
粗糙区: 粗糙区: m = 0, ω = 0.25, i f = 0.25 i 也就是说, 的升高, 也就是说,随Re的升高,铺副管的减阻效果增强 。 的升高
3.变径管的水力坡降 变径管的水力坡降
D ,Q
D0,Q
i0 D = D i 0
5− m
=Ω
i0 = Ω i
D 0 > D 时, 变径管具有减阻效果; 变径管具有减阻效果; D0 < D时, 变径管具有增阻效果。 变径管具有增阻效果。
2、副管的水力坡降 、 i if 或 i1 D、Q1、i1 、 D、Q、i 、 、 D、Q2、if 、 Lf 特点: 特点: i D、Q、i 、 、
Q = Q1 + Q2
i1 = i f
输油管道的压能损失
if
假设副管与主管流态相同, 假设副管与主管流态相同,则有
i
ห้องสมุดไป่ตู้
=
i1 Q1 = i Q
e Re1 = 10 D
Re 2 = 500
e D
该式计算的Re 值比前面公式小,即紊流光滑区的范围缩小了。 该式计算的 1值比前面公式小,即紊流光滑区的范围缩小了。 我国目前采用 的计算公式为
Re 2 = (665 − 765 lg ε ) / ε
Re1 = 59.7 / ε
8 7
4、水力摩阻系数的计算 、 我国常用的各区水力摩阻系数的计算公式见下表。 我国常用的各区水力摩阻系数的计算公式见下表。
取 D = D f ,则 ω =
1
2 2− m 层流: 层流: m = 1, ω = 0.5, i f = 0.5i
光滑区: 光滑区: m = 0 . 25 , ω = 0 . 297 , i f = 0 . 297 i 混摩区: 混摩区:
m = 0 . 123 , ω = 0 . 272 , i f = 0 . 27 i
2、管壁粗糙度的确定 、 管壁粗糙度 : 1.相对粗糙度:绝对粗糙度与管内径的比值 相对粗糙度: 相对粗糙度 绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 或 。 2.绝对粗糙度:管内壁面凸起高度的统计平均值。 绝对粗糙度: 绝对粗糙度 管内壁面凸起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数Re 紊流各区分界雷诺数 1、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》 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: 的绝对粗糙度如下: 无缝钢管: 无缝钢管:0.06mm 直缝钢管: 直缝钢管:0.054mm 螺旋焊缝钢管: 时取0.125mm 螺旋焊缝钢管:DN=250~350时取 ~ 时取 DN>400时取 时取0.1mm 时取