输油管线热损失的几种计算方法

管道热损失计算
一、项目概况：
该楼为20层住在楼，一梯三户，楼高60米。

管道井内假设恒定温度为20摄氏度，风速假设为0.5米每秒，管道保温采用30mm 橡塑保温棉。

二、求值：
1、供、回水管道的管径，管道的热量损失；
2、供水管道的管径，当回水管径为DN32时的管道的热量损失；
3、太阳能设计以每户100L 的50℃的热水量计算，所需提供的热量；
4、管道损失所占太阳能提供热量的比例；
三、计算：
1、每户喷头出水量8L/min ，整栋楼太阳能热水同时使用率为40%；管径计算：m 058.02
.13600Q 4V Q 4DN s =??=??=ππ t 52.11%4060008.060Q ==
故：供水管道为DN65。

根据国家规范供回水管道差两个等级，则回水管道为DN40。

管道的热量损失计算见表格：
60米DN65供水管道的损失热量Q 供占比：4.51%
60米DN40回水管道的损失热量Q 回占比：3.75%，合计8.26%。

2、根据上面计算供水管道为DN65。

（回水管道为DN32）
管道的热量损失计算见表格：
60米DN65供水管道的损失热量Q 供占比：4.51%
60米DN32回水管道的损失热量Q 回占比：3.13%，合计7.64%。

3、用户所需太阳能提供的热量：
KJ 1004880406000187.4t cm Q =??=?=。

管道热损失的计算方法1.简化法简化法是最简单和常用的管道热损失计算方法之一、它基于平均温度差来估算管道的热损失。

具体步骤如下：步骤一：确定管道的长度、内径和外径。

步骤二：根据管道材料的热导率和外环境的温度，计算出管道的热传导热阻。

步骤三：根据流体的流速和物性参数，计算出流体的对流热阻。

步骤四：计算出平均温度差（ΔTm）。

步骤五：根据热传导热阻、对流热阻和平均温度差，计算出管道的热损失。

采用简化法进行计算的优点是简单易行，适用于一些简单的工程项目。

但是，由于忽略了管道内外表面的对流换热条件的差异，所以计算结果存在一定的误差。

2.设计图表法设计图表法是一种基于经验公式和查找表的计算方法。

它通过查表或者使用经验公式，将管道的热损失系数与管道直径、管壁材料、环境温度等因素相结合，得到管道的热损失。

具体步骤如下：步骤一：根据管道的材料、直径和环境温度，查表或使用经验公式，确定管道的热损失系数。

步骤二：根据管道的长度和流体温度，计算出管道的热损失。

设计图表法的优点是简便易行，适用于一些常见的管道材料和流体类型。

但是，由于经验公式和查找表都是基于统计数据得出的，所以适用性有一定的局限性。

对于特殊材料和流体，可能会存在较大的误差。

3.热传导方程法热传导方程法是一种基于热传导方程的计算方法，适用于复杂管道系统的热损失计算。

具体步骤如下：步骤一：建立管道系统的热传导方程。

步骤二：根据管道内外表面的对流换热条件，在热传导方程中添加相应的边界条件。

步骤三：求解热传导方程，得到管道的温度分布。

步骤四：根据温度分布，计算出管道的热损失。

热传导方程法的优点是准确性高，适用于复杂的管道系统。

但是，它的计算过程较为复杂，需要进行数值模拟和求解，计算量较大。

总结起来，管道热损失的计算方法有简化法、设计图表法和热传导方程法。

不同的方法适用于不同的工程项目，根据实际情况选择合适的方法进行计算，能够提高热管道系统的设计和优化效果。

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， - - 。

各项热损失的计算公式一、机械不完全燃烧热损失：q4=32866*AarQrayl*Cly100-Cyl+alh*Clh100-CLH+ayh*Cyh100-Cyh+afh*Cfh100-Cfh%ayl+alh+ayh+afh=1上式中的ayl、alh、ayh、afh分别为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额，Cly、Clh、Cyh、Cfh分别为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中可燃物含量的百分数。

机械不完全燃烧热损失是燃煤锅炉主要的热损失之一，通常仅次于排烟热损失。

影响因素：燃烧方式、燃料性质、煤粉细度、过量空气系数、炉膛结构以及运行工况。

电厂锅炉q4的一般数据二、化学不完全燃烧热损失q3=12640Vco+10800VH2+35820VCH4Qr*100-q4100*100 =VgyQr*126.4CO+108H2+358.2CH4*(100-q4)%式中12640——一氧化碳容积发热量，kJm3（标准状况下）；10800——氢气容积发热量，kJm3（标准状况下）；35820——甲烷容积发热量，kJm3（标准状况下）；VCO——1kg燃料燃烧生成烟气中的一氧化碳的分容积，m3kg（标准状况下）；VH2——1kg燃料燃烧生成烟气中的氢气的分容积，m3kg （标准状况下）；VCH4——1kg燃料燃烧生成烟气中的甲烷的分容积，m3kg （标准状况下）；Vgy——干烟气容积，m3kg（标准状况下）；CO、H2、CH4——烟气中一氧化碳容积、氢气容积、甲烷容积占干烟气容积的百分数，%；100-q4100——考虑到q4的存在，1kg燃料中有一部分燃料并没有参与燃烧及生成烟气，故应对烟气中一氧化碳的容积进行修正。

当燃用固体燃料是，考虑到烟气中H2、CH4等可燃气体含量极微，为了简化计算，可认为烟气中的可燃气体只有CO，则公式可变为：q3=VgyQr126.4CO100-q4%q3=236Car+0.375SarQr*CORO2+CO100-q4%设计计算时，q3可用下表选取当锅炉运行时，可按公式进行计算。

按甲方要求比较φ426X8以及φ377X7两种蒸汽管道阻力损失以及管道热损失，计算结果如下：原始数据：蒸气流量30t/h,管径φ426X8/φ377X7 压力0.49mpa,温度202C ︒，管道长度360m,弯头数6个 一 阻力损失计算蒸汽管道阻力损失为沿程阻力y p ∆和局部阻力j p ∆之和，沿程阻力包括360米长直管段，局部阻力计算包含6个90度弯头。

查《动力管道手册》可知202 C ︒蒸汽密度为32.23/kg m ρ=，比体积为30.45/m kg φ426X8钢管摩擦阻力系数10.0144λ= φ377X7钢管摩擦阻力系数10.0148λ=根据蒸汽管道管径计算公式n D = 其中：n D —管道内径，G —介质的质量流量t/h, v —介质比体积3/m kg , w —介质流速m/s 计算得到φ426X8的管道内蒸汽流速为410= 128m /s w = φ377X7的管道内蒸汽流速为363= 136m /s w = 比摩阻 Rm 为22m r w R d ρ=2210.0144 2.232829.5220.426m r v R d ρ⨯⨯===⨯2220.0148 2.233656.7220.377m r v R d ρ⨯⨯===⨯ 计算结果示意如下:二 热损失设计人员确定本次管道保温材料采用岩棉制品。

查保温材料特性可知岩棉制品热导率m 0.033+0.00018T λ=（其中m T 为绝热层内外表面温度的算术平均值取m 20220T 1112C ︒+==）所以 0.033+0.00018111=0.05298λ=⨯ 选取保温厚度130mm.由《动力管道手册》得保温层表面散热损失公式为000()11ln 2i t t q D D D πλα-=+其中：t —管道外壁温度，0t —保温结构周围环境温度，λ—保温材料导热系数，0D —管道保温层外径，i D —管道保温层内径，α—保温层外表面向大气的散热系数，取11.63α= 管径为φ426X8的蒸汽管道单位长度热损失为1 3.14(20220)121.70/10.6861ln 20.052980.42611.630.426q w m -==+⨯⨯全管热损失为1121.7036043812q l w =⨯=管径为φ377X7的蒸汽管道单位长度热损失为1 3.14(20220)110.97/10.6371ln 20.052980.37711.630.426q w m -==+⨯⨯全管热损失为1110.9736039948q l w =⨯=计算结果示意如下:。

保温管道热损失计算公式管道热损失是指管道在输送流体的过程中，由于外部环境的影响，管道内的热量向外界传递而损失掉的量。

这种热损失直接导致了能源的浪费，同时也降低了管道的热效率。

因此，准确计算管道热损失是非常重要的。

1.管道的尺寸：管道的直径和长度对热损失有直接影响。

一般来说，管道的长度越长，热损失就越大。

而管道的直径越大，热损失就越小。

2.管道的材料：不同材料的导热系数会影响管道的热损失。

常见的管道材料有钢、铜、塑料等，它们的导热系数不同，因此热损失也会有所不同。

3.管道的工作温度和环境温度：管道的工作温度和环境温度的差距越大，热损失就越大。

根据以上因素，可以得出管道热损失计算公式如下：Q = (T2 - T1) × λ / (1 / (2πDL) × (1 / α1 + ln(D2 / D1) / (2πλ) + 1 / α2))其中，Q是管道的热损失量，单位为热量（Joule），T1和T2分别是管道内的流体温度和外界环境温度，单位为温度（摄氏度），λ是导热系数，单位为热导率（W/（m·K）），D是管道的直径，单位为长度（米），L是管道的长度，单位为长度（米），α1和α2分别是管道内和外的对流热传递系数，单位为热传递率（W/（m²·K））， ln是自然对数函数。

该公式是通过对导热原理和传热原理的综合运用推导得出的，可以较为精确地计算出管道的热损失量。

但需要注意的是，该公式只是一个理论计算公式，实际应用中还需要考虑许多其他因素的影响，如管道的表面状况、保温层的厚度和材料等。

为了准确计算管道的热损失，还需要获取一些实际数据，如管道材料的导热系数、保温层的导热系数和对流热传递系数等。

这些数据可以通过实验或文献查询获得，或者通过专门的软件进行计算。

总之，保温管道热损失计算公式是根据导热原理和传热原理推导出来的，可以用于准确计算管道热损失量。

根据这个公式，可以评估和优化管道的热工性能，减少热损失，提高能源利用效率。

n216.0175141 Re n57553.95683 Pr n 3.54
n0.3
u n1
νn0.000000556λ
4.51%
保温管道的热损失(加30%安全系数)计算：
Qt={[2π(TV-TA) ]/〔( LnD0/D1）1/λ+2/( D0α)]}×1.3
式中：
Qt — 单位长度管道的热损失，W/m；
Qp — 单位平面的热损失，W/㎡;
TV — 系统要求的维持温度，℃；
TA — 当地的最低环境温度℃；
λ — 保温材料的导热系数，W/(m℃)，见表3；
D1 — 保温层内径，(管道外径) m；
D0 — 保温层外径，m; D0=D1+2δ；
δ — 保温层厚度，m；
Ln — 自然对数；
α — 保温层外表面向大气的散热系数，W/(㎡℃)与风速ω，(m/s)有关，α=1.163(6+ω1/2) W/( ㎡℃ )
常用保温材料导热系数
保温材料导热系数W/ (m. ℃)
玻璃纤维 0.036
矿渣棉 0.038
硅酸钙 0.054
膨胀珍珠岩 0.054
蛭石 0.084
岩棉 0.043
聚氨脂 0.024
聚苯乙烯 0.031
泡沫塑料 0.042
石棉 0.093
管道材质修正系数
管道材料修正系数
碳钢 1
铜 0.9
不锈钢 1.25
塑料 1.5
Nu f=0.023Re n Pr n Re f=u n d n/ν
63(6+ω1/2) W/( ㎡℃ )。

各项热损失的计算公式一、机械不完全燃烧热损失：=+++=1上式中的、、、分别为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额，、、为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中可燃物含量的百分数。

机械不完全燃烧热损失是燃煤锅炉主要的热损失之一，通常仅次于排烟热损失。

影响因素：燃烧方式、燃料性质、煤粉细度、过量空气系数、炉膛结构以及运行工况。

电厂锅炉的一般数据锅炉型式煤种（%）备注固态排渣煤粉炉无烟煤4～6 挥发分高者较小贫煤 2烟煤1～1.5 灰分高者较大褐煤0.5～1 灰分高者较大锅炉型式煤种（%）备注液态排渣煤粉炉无烟煤3～4贫煤1～1.5烟煤0.5褐煤0.5二、化学不完全燃烧热损失%式中12640——一氧化碳容积发热量，（标准状况下）；10800——氢气容积发热量，（标准状况下）；35820——甲烷容积发热量，（标准状况下）；——1kg燃料燃烧生成烟气中的一氧化碳的分容积，（标准状况下）；——1kg燃料燃烧生成烟气中的氢气的分容积，（标准状况下）；——1kg燃料燃烧生成烟气中的甲烷的分容积，（标准状况下）；——干烟气容积，（标准状况下）；CO、、——烟气中一氧化碳容积、氢气容积、甲烷容积占干烟气容积的百分数，%；——考虑到的存在，1kg燃料中有一部分燃料并没有参与燃烧及生成烟气，故应对烟气中一氧化碳的容积进行修正。

当燃用固体燃料是，考虑到烟气中、等可燃气体含量极微，为了简化计算，可认为烟气中的可燃气体只有CO，则公式可变为：设计计算时，可用下表选取锅炉型式备注固态排渣和液态排渣煤粉炉0燃油炉、燃气炉0.5烧高炉煤气的锅炉 1.5当锅炉运行时，可按公式进行计算。

三、排烟热损失排烟热损失是各项热损失中最大的一项，约为4%～8%。

式中——排烟的焓，；——烟气侧空气预热器出口的过量空气系数；——理论冷空气的焓，；影响排烟热损失的主要因素是排烟焓的大小，而排烟焓又取决于排烟容积和排烟温度。

A 简易热工设计1 设计需要确定的工艺参数1) 管道要求的维持温度，TV ；2) 当地最低环境温度CC), TA ;3) 管道的外径，D；4) 容器的表面积, S；5) 管道的保温材料品种及厚度；6) 管道是在室内或室外。

2 管道、平面热损失计算2.1 管道保温管道的热损失(加30%安全系数)按公式(1)计算：Qt={[2 n (TWA) ]/〔( LnD0/D1 ) 1/ 入+2/( DO a )]} X 1.32.2 平面保温平面的热损失(加30%安全系数)按公式(2)计算：QP=[(TV- TA)/( S / 入+1/ a )] X 1.3 .....................................式(1)和式(2)中：Qt —单位长度管道的热损失, W/m ；Qp —单位平面的热损失，W/ m2;TV —系统要求的维持温度，C；TA —当地的最低环境温度C；入T呆温材料的导热系数，W/(m C),见表3;D1—呆温层内径，(管道外径) m；D0—呆温层外径，m;D0=D1+2S；S—呆温层厚度，m；Ln —自然对数；a T呆温层外表面向大气的散热系数，W/(mc)与风速co, a值按公式(3)计算：a =1.163(6+ 3 1/2) W/(mC ) (3)表 3 常用呆温材料导热系数呆温材料导热系数W/ (m. C )…(1) (2)(m/s)有关,玻璃纤维0.036 矿渣棉0.038硅酸钙0.054 膨胀珍珠岩0.054蛭石0.084岩棉0.043聚氨脂0.024 聚苯乙烯0.031泡沫塑料0.042 石棉0.093表4 管道材质修正系数碳钢1不锈钢1. 25a铜0. 9塑料1.5B电伴热设计首先应知道管道的口径、保温层材料及厚度和所需维持温度之差△ T, 查管道散热量表，(乘以适当的保温系数)，就能得到单位长管道的散热量，如果管子在室内则再乘以0.9。

如果伴热的是塑料管道，因为塑料的导热性远低于碳钢(0.12:25 )，故可用0.6-0.7的系数对正常散热量加以修正。