輸油管道設(shè)計(jì)與管理復(fù)習(xí)題

中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求PAGEPAGE3輸油管道設(shè)計(jì)與管理習(xí)題1．某長輸管線按“從泵到泵”方式輸送柴油，輸量為50萬噸／年，管材為φ159×6，管壁粗糙度e＝0.1mm。管線的最高工作壓力64×105Pa，沿線年平均地溫t0＝12℃，最低月平均地溫t0＝3泵站選用65y-50×12型離心泵，允許進(jìn)口壓力為0-40m油住，每個(gè)泵站的站內(nèi)損失按20m油柱計(jì)算。首站進(jìn)站壓力取20m油柱。泵特性：65y-50×12型輸水時(shí)參數(shù)如下：Q(m3/h)H(m)η(%)N(kw)156724363.8256005278.5305525385.5油品的物性參數(shù)：ρ20(kg/m3)υ12(m2/s)υ3(m2/s)柴油821.33.34×10-66.58×10-6汽油746.20.82×10-6密度按以下公式換算：ρt＝ρ20-ξ(t-20)kg/m3ξ＝1.825-0.00l315ρ20kg/m管線長度及高程：距離(km)050100125150162183235255268高程(m)400120470l1551330130079091061060按平均地溫試作以下計(jì)算：(1)按米勒和伯拉休斯公式計(jì)算輸送柴油的水力摩阻系數(shù)，并比較計(jì)箕結(jié)果的相對差值。(2)若改輸汽油，按列賓宗公式和伊薩也夫公式計(jì)算水力摩阻系數(shù)，比較計(jì)算結(jié)果的相對差值。(3)輸送柴油的工藝計(jì)算：①用最小二乘法求泵特性方程，比較計(jì)算與實(shí)測值的相對誤差。②確定泵站泵機(jī)組的運(yùn)行方式及臺數(shù)(不計(jì)備用泵)。③按列賓宗公式計(jì)算水力坡降，求所需泵站數(shù)并化整。④用解析法求工作點(diǎn)。⑤在管線縱斷面圖上布置泵站。⑥根據(jù)站址計(jì)算全線各站進(jìn)、出站壓力，檢查全線動(dòng)靜水壓力。⑦計(jì)算冬季地溫3℃⑧從起點(diǎn)到翻越點(diǎn)，計(jì)算平均站間距Lf／n、起點(diǎn)至各站的平均站間距Lj／j，據(jù)此定性分析油品粘度變化時(shí)各站進(jìn)站壓力的變化趨勢。對比⑥、⑦的計(jì)算結(jié)果是否符合這個(gè)規(guī)律，若不符合，請說明原因。2．管路熱力計(jì)算某管路長286km，采用φ426×8鋼管，埋深1.4m，沿線冬季月平均地溫2℃，月平均氣溫-10℃。管壁粗糙度e＝(1)計(jì)算管路保溫與不保溫的總熱阻及總傳熱系數(shù)(埋地不保溫管線瀝青防腐絕緣層厚度7mm，埋地保溫管線用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有瀝青防水層，厚7mm，忽略α1及鋼管熱阻)。(2)若管線架空鋪設(shè)，試計(jì)算不保溫及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保溫層時(shí)，管線的總熱阻及總傳熱系數(shù)。冬季計(jì)算風(fēng)速5m/s，管外壁至大氣的幅射放熱系數(shù)可取為αar＝3.5W/m2℃(3)若輸量為500萬噸/年，輸送密度為870kg/m3的粘油，設(shè)計(jì)最高輸油溫度60℃，最低35℃，計(jì)算上述管路埋地?zé)o保溫及埋地保溫時(shí)所需的加熱站數(shù)、站間長度。油品比熱C=2.1kJ/kg(4)管路埋地?zé)o保溫鋪設(shè)，計(jì)算冬季條件下，間站允許的最小輸量。允許最高、最低輸油溫度為70℃、30(5)若上述管路的輸量降至240萬噸/年，可以在設(shè)計(jì)及運(yùn)行中采取什么措施實(shí)現(xiàn)正常安全輸油?有關(guān)參數(shù)如下：土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)0.96瀝青導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)0.15聚氨脂泡沫導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)0.053．分別按理論公式及平均溫度計(jì)算法計(jì)算某熱油管路的站間摩阻。管線φ325×7，站間距32km，總傳熱系數(shù)K＝1.8w/m2℃，輸量98kg/s，出站油溫65℃，沿線地溫t0＝ρcp＝852kg/m3，C＝2.0kJ/kg℃υTR＝5.3×10-6m4．熱油管路設(shè)計(jì)方案已知條件：(1)管線總傳熱系數(shù)K＝2.1w/m2℃，管線埋深處最低月平均地溫t0＝1℃，螺紋焊接鋼管φ325×7，工作壓力46×105Pa，瀝青絕緣層厚度為(2)管輸原油的物性參數(shù)如下：ρ20=840kg/m3C＝2.1kJ/kg℃粘溫方程lnυ＝3.62-0.041t(cs)(3)任務(wù)輸量為300萬噸/年(4)沿線里程、高程距離km03.07.119.830.939.650.661.271.380.6高程m1170120011721220121512301234130513821364距離km94.5104118.5120.5126.5134138.2151.7164.5高程m147517601590159015251532161213901320(5)可供選擇的加熱爐、泵的性能①加熱爐四種加熱爐，發(fā)熱能力分別為1745、2326、3489、4652kw。當(dāng)熱負(fù)荷不小于加熱爐容量的80%時(shí)，爐效ηR＝0.78，原油熱值BH＝4.2×104kJ/kg。②輸油泵選用Dyl55-67×(5-9)型多級離心泵泵進(jìn)口壓力范圍0-40m油柱電動(dòng)機(jī)效率ηe＝0.93各級泵性能參數(shù)見下表泵型號流量Qm3/h揚(yáng)程Hm軸功率kw效率％允許汽蝕余量，m特性方程Q(m3/s)DYl55-67×5電機(jī)240kw2950轉(zhuǎn)/分901551804033353031571972126372703.25.06.6H＝445-2.7×104Q1.75DYl55-67×6電機(jī)290kw2950轉(zhuǎn)/分901551804764023561852382506372703.25.06.6H＝527.5-3.19×104Q1.75DYl55-67×6電機(jī)340kw2950轉(zhuǎn)/分901551805494694092122762886372703.25.06.6H＝610-3.69×104Q1.75DYl55-67×8電機(jī)380kw2950轉(zhuǎn)/分901551806225364622423163246372703.25.06.6H＝692-4.18×104Q1.75DYl55-67×9電機(jī)440kw2950轉(zhuǎn)/分9015518069560351526935536l6372703.25.06.6H＝774.5-4.67×104Q1.75 DYl55-67×(5-9)型多級離心泵性能(6)站內(nèi)壓降，對熱泵站取30m油柱，泵站或加熱站取15m油柱。試作下述計(jì)算：(1)按進(jìn)、出站油溫在60-25℃之間，計(jì)算所需加熱站數(shù)及站間距，首站進(jìn)站油溫為25(2)按平均溫度法計(jì)算站間摩阻，選泵及泵的組合方式。確定所需泵站數(shù)(進(jìn)站油溫為25℃)(3)在管線縱斷面圖上布置加熱站、泵站，并按泵站、加熱站盡量合并的原則，調(diào)整站數(shù)或站址。(4)選擇各站加熱爐。(5)按任務(wù)輸量，計(jì)算冬季全線月耗電、耗油量。(6)若管線投產(chǎn)初期的輸量在三、四年內(nèi)僅為l00萬噸/年，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮什么問題?(工藝計(jì)算、加熱站數(shù)、泵站數(shù)、主要設(shè)備選擇、站址選擇等方面)。(7)若夏季地溫為15℃(8)若最后一個(gè)泵站停運(yùn)，該管線可能達(dá)到的輸量應(yīng)如何求解(從兩種運(yùn)行方式考慮，開式、密閉)?5．熱油管線允許停輸時(shí)間計(jì)算(1)φ325×7的架空保溫管線，聚氨酯泡沫塑料保溫層厚40mm，氣溫-10℃，風(fēng)速5m計(jì)算原油從25℃冷卻至20(2)若管內(nèi)壁平均結(jié)蠟厚度為20mm，計(jì)算同上溫降溫度范圍的停輸時(shí)間(計(jì)算中將油與管內(nèi)壁、油與結(jié)蠟層內(nèi)壁溫差取為2℃鋼管保溫層蠟及凝油密度(kg/m3)785060840比熱(kJ/kg℃)0.50.72.5原油物性參數(shù)：導(dǎo)熱系數(shù)λ＝0.17w/m℃體積膨脹系數(shù)β＝6.4×10-41/℃24℃原油表觀粘度υ＝l17×10-66．某成品油管線順序輸送汽油和柴油，已知：管材φ159×6，管線長720km，沿線年平均地溫12℃，此溫度下汽油、柴油的粘度υ汽＝0.82lcs，υ柴＝3.34cs，油品輸量為0.02lm3(1)試用不同的混油段公式，計(jì)算濃度范圍99％至1％的混油段長度，比較計(jì)算結(jié)果。(2)汽油中允許混入的柴油濃度和柴油中允許的汽油濃