《输油管道设计与管理》
- 、2 _m Q1
IQ
2L
L _x(1 八)
h e,输量为Q/2时各泵站的扬程均为hd,
常有倍增泵站、铺设副管和变径管,如果要求提高的输送能力大于22-倍,则可以采用既倍增泵
站又铺设副管的综合方法,试证明此时所需要的副管长度为x =上(1 _盒)。(其中:?? = Q l,
Q
i f
)。
i
证明:倍增泵站并铺副管前的能量平衡式为:
N(H c -h m H fQ"L (1)
倍增泵站并铺副管后的能量平衡式为:
2N(H C -h m) = fQ;』L -x(1 - ?)](2)
联立解(1 )和(2 )得
Q
1 一Q
x= ±(1-侖)
3、某等温输油管道,地形平坦沿线高程均相等,三个泵站等间距布置,每站二台相同型号的离
心泵并联工作,输量为Q;现由于油田来油量减少,输量降为Q/2,问可对运行的泵组合及泵站
出口阀进行哪些调节?哪种方案最好?说明理由(已知管线流态均为水力光滑区,忽约
H
s1,H
t,
h
m)。
解:设:管线长为L,输量为Q时各泵站的扬程均为输量为Q 时的能量平衡方程为:
2-m
H“+3(h e—h m) = fLQ +H t 输量为Q/2时的能量平衡方程为:
H s1 + 3(hd 比较①和②可得:
2- m
)+H t
、2— m
) =0.2973
所以,按题意可知只需一个泵站的一台泵即可完成 Q/2的输量。当然,还可采取把泵站出口关
小节流、调节泵机组速度、换用离心泵的叶轮直径等措施。但以全线能耗费用最低为基本原则考 虑,前者为最优。
4、在管道建设中,常为某种目的而铺设副管或变径管来降低摩阻,在流态相同(如水力光滑 区)的情况下,
试分析降低相同水力摩阻时,采用铺设副管还是变径管在经济上更为合理?(设 铺设副管与变径管的长度均为 解:因为在水力光滑区,且
据题意有I 0=0.298 I , 钢材耗量分别为:副管为 变径管为
可见铺设变径管可节约钢材
L f ;副管的管径与干线管径相同,即
d=d f ;变径管直径为d 。)
1 75
d= d f , i f = o i = i /2 . = 0.298 1
4 75
即 Q =(d/d 0). =0.298,解得 d 0=1.29 d
2 n d S L f p
1.29 n d S L f p
35.5%,所以铺设变径管比铺设副管在经济上更为合理。
四、计算题
1、某埋地原油管道等温输送管线,
任务输量2500X 104t/a ,管内径D=0.703m;年平均地温T o =19 C
6 2
(0=82.2 X 10-
m/s
);油温
20C 时的密度为874Kg/m 3
;钢管绝对粗糙度 e 取0.1mm 全线 长176Km 求全线的沿程摩阻损失 h 。 解:(1)、计算输送温度下的流量
油品19C 时的密度为::爲=『20-二(T 0-20)
'=1.825 -0.001315 鳥0 =1.825 -0.01315 874 = 0.6757 Kg/m 3C
「19=874.68 Kg/m 3C
G 103
体积流量:Q 19
0.9452 m/s
气异 8400^3600
(2)、计算雷诺数
4Q
19
R e ——'■-20826
■D1 ^19
(3)、 用列宾宗公式计算沿程摩阻
3、某管线
J0D 1 J0 吧论。。
e 0.1 10 ■ 3000 R e 70300
故流态为水力光滑区,即
m=0.25
人叮叽=0.0246 O.945,
75
(82
;25 10
冷 °25
17600^ 1992m D ; 0.7034
D ° =325mm ,站间距32Km ,总传热系数 K=1.8W/m 2
.C ,输量G=98Kg/S,出站温度
T L二T°(T R-Ge?
1.8 :3.14〉0.325 :32000
——--------- 3 ----
=3 (65_3)e 98 2.0 10=49 C
h l L R二
0.0246
0.118381.75 (7.8 10 冷025
4 75
0.3254
32000 二
207m
65 C ,沿线地温T o=3 C ,所输油品物性为
:-20 =852Kg/m3,C = 2.0KJ / Kg. C, T R =5.3 10(m2/s,」=0.036 (粘温系数),按平均
温度计算法求热油管路的站间摩阻。(按水力光滑区计算
=0.0246, m =0.25, \ =1.825 - 0.001315 订0,亠二咕一:(t 一20))。
解:(1)计算平均温度
」T R2T L」65 248.9 =54.3 C
3 3 3 3
(2)由平均温度计算平均粘度? i Pj
由粘温指数公式:TR二e’^f)得
%
円=7.8 10^m2 /s
(3)求站间摩阻h l
“ 54.3 = 20 - :(54.3 -20)
3 D
:-=1.825 -0.001315 爲0= 0.70426Kg/m3. C
P54.3 =827.8Kg /m3
Q54.3 = 0.11838m3/s
「54.3
五、问答题
1、输油站的主要作业区由哪几部分组成?简述输油站的主要功能(或操作)。
主要作业区包括:输油泵房;阀组间;清管器收发装置;计量间;油罐区;加热系统;站控室;
油品预处理设施。输油站的主要功能(或操作)包括:来油与计量;正输;反输;越站输送(包括全越站、压力越站、热力越站);收发清管器;站内循环或倒罐;停输再启动。
2、简述顺序输送管道有哪几个特点? 顺序输送时会产生混油;混油需要采用合理的工艺进行处理和销售;批量和最优循环次
答:影响混油量的因素有管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度、输送次序、首站初
始混油量、中间泵站、停输对混油量的影响。
9、简述怎样用图解法判断翻越点?
在接近末端的纵断面的上方,按其纵横坐标的比例作一水力坡降线,将此线向下平移,直到与纵断面线相切为止。如水力坡降线在与终点相交之前,不与管道纵断面线上的任一点相切,即不存
在翻越点,如水力坡降线在与终点相交之前,与管道纵断面线相切,第一个切点就是翻越点。
10、为什么外伴随加热可以避免石蜡沉积?
答:(1)分子扩散方向从管壁向中心扩散;(2)剪切弥散被热运动削弱
六、判断题
1、一般情况下,紊流时,扩散混油是主要的;层流时,流速分布不均而形成楔形油头造成的混
油是主要的。因此,对于长距离顺序输送管道,一般都在紊流区工作,主要是扩散混油。(V)
2、有一条顺序管道,设计输送n种油品,在一个循环内,形成混油段的数量m为:m=n-1。(X)
3、对于大直径的热含蜡油管道,加热站间常见流态变化顺序为:从加热站出口处的牛顿紊流T
牛顿层流T非牛顿紊流T非牛顿层流。(X)
4、热油管道中,在m=0.25的紊流情况下,可能出现不稳定区的条件是屮(T R-T O)>3;在层流情
况下,可能出现不稳定区的条件是U(T R-T O)>20。(X)
5、泵的扬程和泵的排出压力均等于泵的出口压力。(X)
6、如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕,且在所有的高点中该点的富裕量最
大,则该高点就是翻越点。(V)
7、热油管道的运行方式是导致是否出现不稳定工作区的首要条件,当流态为层流时,维持进站
温度T Z一定运行时,易出现不稳定工作区。(X)
8、我们知道只要铺设副管总有减阻效果,并且随雷诺数的升高,铺副管和变径管的减阻效果增强。(X)
9、管道某点堵塞后由于流量减小,因此堵点前后的压力均下降。(X)
10、在管道运行中反算总传热系数K时,若发现K减小,如果此时输量Q降低,摩阻H i增大,
则说明管壁结蜡可能较严重,应采取清蜡措施。(V)
第11题