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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， - - 。
管内压降的计算公式
管内压降的计算公式可以根据不同的流体和管道条件有所不同。
以下提供两个公式，可根据具体情境选择合适的公式进行计算：
1. 达西公式：用于计算流体在圆管中的压降，其公式为：ΔP = λ× L × (V^2/2g) × (πD^4/8Q^2)。
其中，ΔP为压降，λ为管道摩擦系数，L为管道长度，V为流速，g为重力加速度，D为管道直径，Q为流量。
2. 普威尔公式：用于计算流体在管道中的压降，其公式为：ΔP = f × (L/D) × (V^2/2g)。
其中，ΔP为压降，f为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
以上信息仅供参考，如需更准确的公式或使用条件，建议咨询物理学或流体力学专家。
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 dxdP P h dx dT T h T p -=++⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂θsin 忽略高差和速度变化的影响，则： dx dQ dx dPP h dx dT T h Tp -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 另外由热力学知识可知：h p T P T T h P h ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂因此：dx dQ dxdPP T T h dx dT T h h p p -=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 由于： P p C T h =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ i hD 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： ()dT C dp D C dx MT T D K P i P -=-0π令 PMC DK a π=， 则：()()dxdpD T T a dx T T d i=-+-00 非齐次线性微分方程的通解为：dx e dxdp D e Ce T T axi ax ax ---⎰+=-0由于: 0=x 时，Q T T =，所以：()dx e dxdp e D e T T T T axax i ax Q ---⎰+-+=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：PGC DK a π=适用于流速低、温降大、摩阻热影响较小的情况下。
管径选择与管道压力降计算第一部分管径选择1．应用范围和说明1.0.1本规定适用于化工生产装置中的工艺和公用物料管道，不包括储运系统的长距离输送管道、非牛顿型流体及固体粒子气流输送管道。
1.0.2对于给定的流量，管径的大小与管道系统的一次投资费(材料和安装)、操作费(动力消耗和维修)和折旧费等项有密切的关系，应根据这些费用作出经济比较，以选择适当的管径，此外还应考虑安全流速及其它条件的限制。
本规定介绍推荐的方法和数据是以经验值，即采用预定流速或预定管道压力降值(设定压力降控制值)来选择管径，可用于工程设计中的估算。
1.0.3当按预定介质流速来确定管径时，采用下式以初选管径：d=18.81W0.5 u-0.5ρ-0.5(1.0.3—1)或d=18.81V00.5 u-0.5(1.0.3—2)式中d——管道的内径，mm；W——管内介质的质量流量，kg／h；V0——管内介质的体积流量，m3／h；ρ——介质在工作条件下的密度，kg／m3；u——介质在管内的平均流速，m／s。
预定介质流速的推荐值见表2.0.1。
1.0.4当按每100m计算管长的压力降控制值(⊿Pf100)来选择管径时，采用下式以初定管径：d＝18.16W0.38ρ-0.207 µ0.033⊿P f100–0.207(1.0.4—1)或d＝18.16V00.38ρ0.173 µ0.033⊿P f100–0.207(1.0.4—2)式中µ——介质的动力粘度，Pa·s；⊿P f100——100m计算管长的压力降控制值，kPa。
推荐的⊿P f100值见表2.0.2。
1.0.5本规定除注明外，压力均为绝对压力。
2．管道内流体常用流速范围和一般工程设计中的压力降控制值2.0.1管道内各种介质常用流速范围见表2.0.1。
表中管道的材质除注明外，一律为钢。
该表中流速为推荐值。
2.0.2管道压力降控制值见表2.0.2－1和表2.0.2－2，该表中压力降值为推荐值。
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。
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 111ln22i i ne nwiLL DD D KD DDD aall -+éùæöêúç÷èøêú=+++êúêúêúëûå（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 ；1 ——油流与管内壁放热系数，W/(m 2·℃)；2 ——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m 2·℃)； i ——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...in =；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1 、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2 。
（1）内部放热系数1 的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用1 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]。
1.概述石油化工装置主要是由设石油化装置要是由设系统。
管道系统的主要作用输入与输及操作条件，管道重要内容。
而管道阻力降计最基本的工作。
般的管道可根据物料平一般的管道可根据物料平速或允许压力降来选用管径准）但对某些水力计算有准）。
但对某些水力计算有详细的水力学计算。
如下部位的管道协调通常塔及反应器的入口管道；泵的吸入管道泵的吸入管道；往高位输送或长距离输送设备、管道、仪表构成的一个设备管仪表构成的个用是流体输送，控制着设备的道系统设计是工艺设计的一项计算则是管道系统设计的一项平衡表中的物料流量推荐流平衡表中的物料流量、推荐流径（所选管径应符合材料标有特殊要求的管道则应进行有特殊要求的管道，则应进行常就需要进行详细水力学计算常就需要进行详细水力学计算：送的液体管道；要求流量均匀分配的管道液封管道(须校核液封足否提升管道；两相流管道两相流管道；压缩机吸入或排出管道；塔的流管道塔的回流管道；安全阀的入口和出口管道降不超过其定压的3％，出口安全阀定压的影响)；热虹吸再沸器工艺物料的有调节阀的管道（确定合道；否会被冲掉或吸入)否会被冲掉或吸入)；道(控制安全阀人口管道的压口管道须校核安全阀的背压对的进出管道的进出口管道；合适的调节阀压降）等。
2.管径选择的一般要求管道尺寸的确定，应在充进行，对于给定的流量，管次投资费（材料和安装）、）和折旧费等有密切的关系济比较，并使管道系统的总压力范围内以选择适当的压力范围内，以选择适当的流速及其它条件的限制。
在考虑以下几个原则考虑以下几个原则。
2.1 流量的考虑管道系统的设计应满足管道系统的设计应满足工流通能力应按正常生产条件摩力其最大摩擦压力降应不超过于根据介质的特性所确定的充分分析实际情况的基础上管径的大小与管道系统的一操作费（动力消耗和维修系应根据这些费用作出经系。
应根据这些费用作出经总压力降控制在给定的工作的管径此外还应考虑安全的管径，此外还应考虑安全在选定管道系统管径时，应艺对管道系统的要求其工艺对管道系统的要求，其件下介质的最大流量考虑。
管路压降计算公式Dp=(L*450*Qc1.85)/(D5*P)L D P压降(bar)管道长度(m)管道内径(mm)压缩机排气口的绝对压力(bar)0.0012061320.59080.1258994741202580.6963281413005080.847726628502580.62513804510006580.22135675410008080.551212288150021981.571908462100040100.37218539812008080.06657749100025981 对于给定压力降，管网的最大许可长度之经济公式。
I=（⊿P*d5**P)/(450*QC1.85) I：管许可压降bar。
P：进口绝对压力bar。
QC：流量L/S。
d:管道内径。
设计一个管路系统，最好是环形布置，可缩空气从两个方向通到用气点，当间隙大量用气时压缩空气供应仍平衡。
4．2 确定储气罐容积公式：（只适用节方式的压缩机）V=Q/（8*⊿P）V：储气罐容积m3。
Q：最大压缩机的流量m3/min。
⊿P：设定的压差 bar。
压力空压机作大气量补充之储气罐容积计算公式：V=(Q*t)/(P1-P2)=L/(P1-P2) V：储气罐容积L。
Q：放气阶段。
t: 放气阶段的所需时间S。
P1：网络的标准工作压力bar。
P2：用气设备的最低压力bar。
L：补气段的空气L/工作周期。
4．3 直管之压降计算公式：⊿P=450*{(Qv1.85*I)*(d5*P)} ⊿P: 压力降bar。
Qv：空气流量，L/S。
d: 内管径mm。
I：管长度 m。
P：绝对初始压力bar。
Qc压缩机排气量(l/s)m/min833.33333335016.666666671166.66666671075 4.5166.666666710166.6666667103333.33333320083.333333335200122083.333333125 I：管道总长m。
管线压降计算方法
管线压降计算方法
通常按下列方法计算管线的压降。
液体：先决定管道尺寸和计算雷诺数。
根据管道的尺寸和管道内表面的粗糙度可以从莫诺图（化工原理流体的流雷诺数 Re=管径*流速*流体密度/流体粘度
流体在直管道中流动的压降可用达西公式计算，具体如下：
层流（Re<2000）压降=（32*粘度*管长*流速）/管径的平方
紊流（Re>2000）压降=（0.5*阻力系数f*管长*密度*流速平方）/管径的平方
对于管件，可以查出管道中所有管件的当量长度L'，在计算压降时，上面公式中的
管长=直管长度+管件当量长度之和
这样就可以求出理论上的压降。
再不懂，就翻翻化工原理，问问你办公室里的师傅。
油气集输复习题填空1.油气集输工作得范围是指以油井为起点,输油输气管线首站为终点的矿场业务2.油气集输的研究对象为:原油、伴生天然气、水3.原油中的非烃类化合物指含硫化合物、含氮化合物、含氧化合物、胶质沥青质,4.按照性质命名法,大庆原油属低硫石蜡基原油,辽河原油属于低硫中间石蜡基原油,胜利原油属于高硫沥青基原油5.集输流程发展历史分为单井集油阶段、选油气阶段、闭收集阶段、“三脱,三回收”流程阶段、高效油气集输阶段五个阶段6.按管路的工作范围和性质,集输管路可分为:出油管、集油(气)管和输油(气)管7简单管路的压降计算:H=h l+h g+(Z z-Z Q)8.确定热油管沿线的温度分布规律的苏霍夫温降公式为T L=T0+(T Q+T0)exp(KπDL/Gp)9分离效果的影响因素有分离级数、分离压力、分离温度、石油组成10按功能划分分离器的类型为油气分离器、油水分离器、油气水砂分离器11可以用来确定油水乳状液的类型方法有染色法、冲淡法、电导法、滤纸润湿法12除雾器主要是搜集10~100微米的油滴13原油脱水的方法注入化学破乳剂在集油电管内破乳、重力沉降脱水、利用离心力脱水、利用亲水固体表面使乳化剂粗化脱水、电脱水或电化学脱水14直流电脱水的聚结方式是:电泳聚结，偶极聚结15交流电脱水以振荡聚结和偶极聚结为主16原油稳定的方法有闪蒸法、分馏法17静态水力旋流器可以分为预分水力旋流器和脱油水力旋流器、脱水水力旋流器18我国石油部颁布的《油田油气集输设计规范》中规定：不超过稳定前原油C6总量的5％19天然气原料的来源气井气、凝析气、油田气20气体净化的方法吸附法、吸水法、冷分离法、直接转换法21脱水常用的吸附剂硅胶、铝胶、分子筛22油田污水中的主要杂质悬浮固体、胶体、分散及浮油、乳化剂、溶解物质23悬浮杂质包括四类物质浮油和分散油、乳化液、悬浮固体、胶体名词解释1.油气集输:把分散的原料集中处理使之成为油田产品的过程2.集输流程:反映自井口产出的油,气,水经过集输,分离,计量,脱水,稳定及其他处理,生产出合格的油气产品的全部工艺过程3.全密闭集输流程:是指油气从井口到外输站的集输处理和外输的全过程不开口4.三脱三回收:三脱:原油脱水,原油脱气,天然气脱轻烃三回收:回收天然气中轻烃,处理后的采出水,污水中的原油5.蒸气压:在某一温度下液体与在其上面的蒸气的平衡状态,蒸气所产生的压力6.雷特蒸气压:雷特蒸气压是油气在37.8℃(100℉)蒸气油料体积比为四比一时的蒸气压7.天然气的水露点:在一定压力下同天然气水含量相对应的温度.简称露点8.凝点:在一定得仪器中,一定的实验条件下,原油失去流动性时的最高温度9.倾点:在标准条件下冷却时.能从标准式的容器中流出的最低温度,或称流动极限,通常将凝点加上 2.8℃就是倾点10.反常点:由牛顿流体转为非牛顿流体的那一点对应的温度11.滑差:混输管路中气相流速与液相流速的差值12.大呼吸损耗:油罐收发油时发生的损耗称“大呼吸损耗”13.小呼吸损耗:油罐静止储存时.由于罐内气体空间温度和油气浓度的昼夜变化而引起的损耗称“小呼吸损耗”又称油罐静止储存损耗14.乳状液:两种或两种以上不互溶或微量互溶的液体,其中一种以极小的液滴分散于另一种液体中,此种分散系称为乳状液15.破乳:由分散水滴相互接近,碰撞,界面膜破裂,水滴合并,在油相中沉降分离等一系列环节组成,常称之为水滴的聚结和沉降16.原油稳定:使承化原油内的溶解天然气组分汽化与原油分离较彻底的脱除原油内蒸气压高的溶解天然气组分,降低常温常压下原油蒸气压的过程称原油稳定17.一次分离:是指混合物的气液两相在保持接触条件下逐渐降低的压力,最后流入常压储罐,在罐内实行气液分离18.携带效应:在多元体系中,运动速度较高的轻组分分子,在分子运动过程中与速度低的重组分分子相撞击,使轻组分分子失去了原来可以使其进入气相的能量,留在液相中,而重组分分子获得能量进入气相,这种现象称为携带效应19.绝对湿度:每平方米天然气中液态水所具有的克数20.饱和含水量:在一定条件下,天然气和液态水达到平衡时液态水的含量21.天然气相对湿度:天然气绝对温度和天然气饱和含水量的比值。
