中国石油大学(华东)输油管道设计与管理储运课件22推荐.ppt

③ 工作特点 ●全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同； ●输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定； 设全线有n个泵站，各站特性相同，则输量为： 式中： Lj为管道计算长度 △Z为管道计算高程差 输油管道的压能损失 Hsz －末站进站压力站的进站压力或翻越点的剩余压力。 * ●各站进、出站压力相互影响。 首站： 第二站：由站间能量平衡方程 : 输油管道的压能损失 * 第 j 站： 式中： Lj-1为第 j -1 站到第 j 站的管道长度， △Zj-1为第 j 站与第 j -1站的高程差。 输油管道的压能损失 或 * 思考题： 2、有一条两个泵站的密闭输油管道，在第二泵站后有一分油点，问如何求全线输量和两条支线的输量？ Z1 站1 站2 Q，L1 Q,L2 Q1，L3 Q2，L4 Z2 A Z3 Z4 B C 1、各站站特性不同时，如何计算密闭输油的多泵站管道的输量？ * 由站1至站2列能量方程： 提示： 由站2至点A列能量方程： 由A→B管线可得： ① ② ③ ④ ⑤ 由A→C管线可得： Z1 站1 站2 Q，L1 Q,L2 Q1，L3 Q2，L4 Z2 A Z3 Z4 B C * 由① ② ③ ④ ⑤ 5个方程可求解 5个未知数。 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： 其中：hL为沿程摩阻(最主要的) hξ为局部摩阻 (zj-zQ) 为计算高程差 第二节 输油管道的压能损失 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 。 达西公式 ： 对于一条给定的长输管道，L和D都是已知的，输量（或流速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数 λ。 * 根据流体力学理论 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。 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。 输油管道的压能损失 流态：分为层流和紊流，中间还存在一个过滤区。 * 1、流态划分和输油管道的常见流态 层流：Re≤2000 过渡流：2000<Re≤3000 紊流光滑区：3000<Re≤Re1 （简称光滑区） 紊流混合摩擦区：Re1<Re≤Re2 （简称混摩区） 紊流粗糙区：Re>Re2 （简称粗糙区） 我国《输油管道工程设计规范》规定的流态划分标准是： * 其中： 输油管道中所遇到的流态一般为： 热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道：水力光滑区 小直径轻质成品油管道：混合摩擦区 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。 输油管道的压能损失 * 2、管壁粗糙度的确定 管壁粗糙度 ： 相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数Re1、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》中规定的各种管子的绝对粗糙度如下： 无缝钢管：0.06mm 直缝钢管：0.054mm 螺旋焊缝钢管：DN=250～350时取0.125mm DN>400时取0.1mm 2-10.28 * 3.紊流区临界雷诺数Re1和Re2的确定 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Re1和Re2 。 层流边界层厚度的表达式 ： 水力光滑区: 混合摩擦区: 粗糙区: * 取 λ按紊流光滑区的Blasius公式计算： 代入边界层厚度计算公式，得 令 则 输油管道的压能损失 * 取 代入边界层厚度计算公式，得 输油管道的压能损失 规范上取 ，这就是Re1的来历。 (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) * 从而得到： 当雷诺数Re处于分界雷诺数附近时，e的取值相当重要，不同的e值可能导致流态判别的不同。 如某条管道Re=5×105，若取e=0.1mm，则Re1=6.7×105，Re<Re1，为水力光滑区；若取e=0.15mm，则Re1=4.2×105，Re>Re1，为混合摩擦区。 输油管道的压能损失 * 有人认为上述Re1和Re2的计算方法适用于口径较小、粗糙度较大的输油管道。随着输油管道口径的增大和制管工艺的提高, e变小，再用上面的公式计算就会与实际相差较大，这时可以采用下式计算