输油管道设计与管理习题
1．某长输管线按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为50万吨／年，管材为φ159×6，管壁粗糙度e＝0.1mm。管线的最高工作压力64×105Pa，沿线年平均地温t0＝12℃，最低月平均地温t0＝3℃，年工作日按350天计算。
泵站选用65y-50×12型离心泵，允许进口压力为0-40m油住，每个泵站的站内损失按20m油柱计算。首站进站压力取20m油柱。
泵特性：65y-50×12型输水时参数如下：
Q(m3η 油品的物性参数：
ρ20(kg/m3)
υ12(m2/s)
υ3(m2/s)
柴油3.34×10-6×10-6 汽油0.82×10-6
密度按以下公式换算：
ρt＝ρ20-ξ(t-20) kg/m3
ξ＝1.825-0.00l315ρ20 kg/m3℃ 管线长度及高程：
距离100高程470
125l155
1501330
1621300
183790
235910
按平均地温试作以下计算：
(1) 按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计箕结果的相对差值。 (2) 若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，比较计算结果的相对差值。 (3) 输送柴油的工艺计算：
① 用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。 ② 确定泵站泵机组的运行方式及台数(不计备用泵)。 ③ 按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。 ④ 用解析法求工作点。
⑤ 在管线纵断面图上布置泵站。
⑥ 根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。
⑦ 计算冬季地温3℃时，输送柴油的工作点及各站的进、出站压力，并与年平均地温时的进、出站压力比较。
⑧ 从起点到翻越点，计算平均站间距Lf／n、起点至各站的平均站间距Lj／j，据此定性分析油品粘度变化时各站进站压力的变化趋势。对比⑥、⑦的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。
2．管路热力计算
某管路长286km，采用φ426×8钢管，埋深1.4m，沿线冬季月平均地温2℃，月平均气温-10℃。管壁粗糙度e＝0.1mm。
(1) 计算管路保温与不保温的总热阻及总传热系数(埋地不保温管线沥青防腐绝缘层厚度7mm，埋地保温管线用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有沥青防水层，厚7mm，忽略α1及钢管
热阻)。
(2) 若管线架空铺设，试计算不保温及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保温层时，管线的总热阻及总传热系数。
冬季计算风速5m/s，管外壁至大气的幅射放热系数可取为αar＝3.5W/m2℃。
(3) 若输量为500万吨/年，输送密度为870kg/m3的粘油，设计最高输油温度60℃，最低35℃，计算上述管路埋地无保温及埋地保温时所需的加热站数、站间长度。油品比热C=2.1kJ/kg℃。 (4) 管路埋地无保温铺设，计算冬季条件下，间站允许的最小输量。允许最高、最低输油温度为70℃、30℃。
(5) 若上述管路的输量降至240万吨/年，可以在设计及运行中采取什么措施实现正常安全输油?
有关参数如下：
土壤导热系数(w/m℃) 0.96 沥青导热系数(w/m℃) 0.15 聚氨脂泡沫导热系数(w/m℃) 0.05
3．分别按理论公式及平均温度计算法计算某热油管路的站间摩阻。
管线φ325×7，站间距32km，总传热系数K＝1.8w/m2℃，输量98kg/s，出站油温65℃，沿线地温t0＝3℃。所输油品物性如下： ρcp＝852kg/m3，C＝2.0kJ/kg℃
υTR＝5.3×10-6m2/s，u＝0.036(粘温指数)
4．热油管路设计方案 已知条件：
(1) 管线总传热系数K＝2.1w/m2℃，管线埋深处最低月平均地温t0＝1℃，螺纹焊接钢管φ325×7，工作压力46×105Pa，沥青绝缘层厚度为7mm。 (2) 管输原油的物性参数如下： ρ20=840kg/m3 C＝2.1kJ/kg℃
粘温方程 lnυ＝3.62-0.041t (cs) (3) 任务输量为300万吨/年 (4) 沿线里程、高程
距离km 距离km
19.8
1220120.51590
30.91215126.51525
39.[1**********]2
50.61234138.21612
61.21305151.71390
高程 m 118.5
高程 m (5) 可供选择的加热炉、泵的性能
① 加热炉
四种加热炉，发热能力分别为1745、2326、3489、4652kw。当热负荷不小于加热炉容量的80%时，炉效ηR＝0.78，原油热值BH＝4.2×104kJ/kg。
② 输油泵选用Dyl55-67×(5-9)型多级离心泵 泵进口压力范围0-40m油柱 电动机效率ηe＝0.93
各级泵性能参数见下表
流量Q 扬程H轴功率效率 允许汽蚀特性方程
泵型号
m3/h m kw ％ 余量，mQ(m3/s)
DYl55-67×5 90 403 157 63 3.2
H＝445-
电机240kw 155 335 197 72 5.0
2.7×104Q1.75
2950转/分 180 303 212 70 6.6
DYl55-67×6 90 476 185 63 3.2
H＝527.5-
电机290kw 155 402 238 72 5.0
3.19×104Q1.75
2950转/分 180 356 250 70 6.6
DYl55-67×6 90 549 212 63 3.2
H＝610-
电机340kw 155 469 276 72 5.0
3.69×104Q1.75
2950转/分 180 409 288 70 6.6 DYl55-67×8 90 622 242 63 3.2
H＝692-
电机380kw 155 536 316 72 5.0
4.18×104Q1.75
2950转/分 180 462 324 70 6.6 DYl55-67×9 90 695 269 63 3.2
H＝774.5-
电机440kw 155 603 355 72 5.0
4.67×104Q1.75
2950转/分 180 515 36l 70 6.6
DYl55-67×(5-9)型多级离心泵性能
(6) 站内压降，对热泵站取30m油柱，泵站或加热站取15m油柱。 试作下述计算：
(1) 按进、出站油温在60-25℃之间，计算所需加热站数及站间距，首站进站油温为25℃。 (2) 按平均温度法计算站间摩阻，选泵及泵的组合方式。确定所需泵站数(进站油温为 25℃)。
(3) 在管线纵断面图上布置加热站、泵站，并按泵站、加热站尽量合并的原则，调整站数或站址。
(4) 选择各站加热炉。
(5) 按任务输量，计算冬季全线月耗电、耗油量。
(6) 若管线投产初期的输量在三、四年内仅为l00万吨/年，在设计中应考虑什么问题?(工艺计算、加热站数、泵站数、主要设备选择、站址选择等方面)。
(7) 若夏季地温为15℃，各加热站要求停运一台加热炉进行检修，你的设计能满足要求吗? (8) 若最后一个泵站停运，该管线可能达到的输量应如何求解 (从两种运行方式考虑， 开式、密闭) ?
5．热油管线允许停输时间计算
(1) φ325×7的架空保温管线，聚氨酯泡沫塑料保温层厚40mm，气温-10℃，风速5m/s， 计算原油从25℃冷却至20℃的允许停输时间(无结蜡层)。
(2) 若管内壁平均结蜡厚度为20mm，计算同上温降温度范围的停输时间(计算中将油与管内壁、油与结蜡层内壁温差取为2℃)。有关数据如下：
钢管
保温层 蜡及凝油 密度(kg/m3比热(kJ/kg℃原油物性参数：
导热系数λ＝0.17w/m℃
体积膨胀系数β＝6.4×10-4 1/℃ 24℃原油表观粘度υ＝l17×10-6m2/s
6．某成品油管线顺序输送汽油和柴油，已知：管材φ159×6，管线长720km，沿线年平均地温12℃，此温度下汽油、柴油的粘度υ汽＝0.82lcs，υ柴＝3.34cs，油品输量为0.02lm3/s。 (1)
试用不同的混油段公式，计算浓度范围99％至1％的混油段长度，比较计算结果。
(2) 汽油中允许混入的柴油浓度和柴油中允许的汽油浓度均为0.5％，取管路终点汽油罐与柴油罐容积相同，可选用的油罐规格为200m3与500m3两种，油罐利用系数0.95。终点不设专门的混油罐，计算为了掺和混油应选择的油罐规格。
(3) 设上述管路终点切换油罐的操作时间需60秒，切换作业完成时，为保证油品质量，管路终点混油浓度为KAt2，求切换开始时管路终点的混油浓度。 *DT：按亚勃隆斯基公式计算。
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？
输油管道设计与管理习题
1．某长输管线按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为50万吨／年，管材为φ159×6，管壁粗糙度e＝0.1mm。管线的最高工作压力64×105Pa，沿线年平均地温t0＝12℃，最低月平均地温t0＝3℃，年工作日按350天计算。
泵站选用65y-50×12型离心泵，允许进口压力为0-40m油住，每个泵站的站内损失按20m油柱计算。首站进站压力取20m油柱。
泵特性：65y-50×12型输水时参数如下：
Q(m3η 油品的物性参数：
ρ20(kg/m3)
υ12(m2/s)
υ3(m2/s)
柴油3.34×10-6×10-6 汽油0.82×10-6
密度按以下公式换算：
ρt＝ρ20-ξ(t-20) kg/m3
ξ＝1.825-0.00l315ρ20 kg/m3℃ 管线长度及高程：
距离100高程470
125l155
1501330
1621300
183790
235910
按平均地温试作以下计算：
(1) 按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计箕结果的相对差值。 (2) 若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，比较计算结果的相对差值。 (3) 输送柴油的工艺计算：
① 用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。 ② 确定泵站泵机组的运行方式及台数(不计备用泵)。 ③ 按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。 ④ 用解析法求工作点。
⑤ 在管线纵断面图上布置泵站。
⑥ 根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。
⑦ 计算冬季地温3℃时，输送柴油的工作点及各站的进、出站压力，并与年平均地温时的进、出站压力比较。
⑧ 从起点到翻越点，计算平均站间距Lf／n、起点至各站的平均站间距Lj／j，据此定性分析油品粘度变化时各站进站压力的变化趋势。对比⑥、⑦的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。
2．管路热力计算
某管路长286km，采用φ426×8钢管，埋深1.4m，沿线冬季月平均地温2℃，月平均气温-10℃。管壁粗糙度e＝0.1mm。
(1) 计算管路保温与不保温的总热阻及总传热系数(埋地不保温管线沥青防腐绝缘层厚度7mm，埋地保温管线用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有沥青防水层，厚7mm，忽略α1及钢管
热阻)。
(2) 若管线架空铺设，试计算不保温及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保温层时，管线的总热阻及总传热系数。
冬季计算风速5m/s，管外壁至大气的幅射放热系数可取为αar＝3.5W/m2℃。
(3) 若输量为500万吨/年，输送密度为870kg/m3的粘油，设计最高输油温度60℃，最低35℃，计算上述管路埋地无保温及埋地保温时所需的加热站数、站间长度。油品比热C=2.1kJ/kg℃。 (4) 管路埋地无保温铺设，计算冬季条件下，间站允许的最小输量。允许最高、最低输油温度为70℃、30℃。
(5) 若上述管路的输量降至240万吨/年，可以在设计及运行中采取什么措施实现正常安全输油?
有关参数如下：
土壤导热系数(w/m℃) 0.96 沥青导热系数(w/m℃) 0.15 聚氨脂泡沫导热系数(w/m℃) 0.05
3．分别按理论公式及平均温度计算法计算某热油管路的站间摩阻。
管线φ325×7，站间距32km，总传热系数K＝1.8w/m2℃，输量98kg/s，出站油温65℃，沿线地温t0＝3℃。所输油品物性如下： ρcp＝852kg/m3，C＝2.0kJ/kg℃
υTR＝5.3×10-6m2/s，u＝0.036(粘温指数)
4．热油管路设计方案 已知条件：
(1) 管线总传热系数K＝2.1w/m2℃，管线埋深处最低月平均地温t0＝1℃，螺纹焊接钢管φ325×7，工作压力46×105Pa，沥青绝缘层厚度为7mm。 (2) 管输原油的物性参数如下： ρ20=840kg/m3 C＝2.1kJ/kg℃
粘温方程 lnυ＝3.62-0.041t (cs) (3) 任务输量为300万吨/年 (4) 沿线里程、高程
距离km 距离km
19.8
1220120.51590
30.91215126.51525
39.[1**********]2
50.61234138.21612
61.21305151.71390
高程 m 118.5
高程 m (5) 可供选择的加热炉、泵的性能
① 加热炉
四种加热炉，发热能力分别为1745、2326、3489、4652kw。当热负荷不小于加热炉容量的80%时，炉效ηR＝0.78，原油热值BH＝4.2×104kJ/kg。
② 输油泵选用Dyl55-67×(5-9)型多级离心泵 泵进口压力范围0-40m油柱 电动机效率ηe＝0.93
各级泵性能参数见下表
流量Q 扬程H轴功率效率 允许汽蚀特性方程
泵型号
m3/h m kw ％ 余量，mQ(m3/s)
DYl55-67×5 90 403 157 63 3.2
H＝445-
电机240kw 155 335 197 72 5.0
2.7×104Q1.75
2950转/分 180 303 212 70 6.6
DYl55-67×6 90 476 185 63 3.2
H＝527.5-
电机290kw 155 402 238 72 5.0
3.19×104Q1.75
2950转/分 180 356 250 70 6.6
DYl55-67×6 90 549 212 63 3.2
H＝610-
电机340kw 155 469 276 72 5.0
3.69×104Q1.75
2950转/分 180 409 288 70 6.6 DYl55-67×8 90 622 242 63 3.2
H＝692-
电机380kw 155 536 316 72 5.0
4.18×104Q1.75
2950转/分 180 462 324 70 6.6 DYl55-67×9 90 695 269 63 3.2
H＝774.5-
电机440kw 155 603 355 72 5.0
4.67×104Q1.75
2950转/分 180 515 36l 70 6.6
DYl55-67×(5-9)型多级离心泵性能
(6) 站内压降，对热泵站取30m油柱，泵站或加热站取15m油柱。 试作下述计算：
(1) 按进、出站油温在60-25℃之间，计算所需加热站数及站间距，首站进站油温为25℃。 (2) 按平均温度法计算站间摩阻，选泵及泵的组合方式。确定所需泵站数(进站油温为 25℃)。
(3) 在管线纵断面图上布置加热站、泵站，并按泵站、加热站尽量合并的原则，调整站数或站址。
(4) 选择各站加热炉。
(5) 按任务输量，计算冬季全线月耗电、耗油量。
(6) 若管线投产初期的输量在三、四年内仅为l00万吨/年，在设计中应考虑什么问题?(工艺计算、加热站数、泵站数、主要设备选择、站址选择等方面)。
(7) 若夏季地温为15℃，各加热站要求停运一台加热炉进行检修，你的设计能满足要求吗? (8) 若最后一个泵站停运，该管线可能达到的输量应如何求解 (从两种运行方式考虑， 开式、密闭) ?
5．热油管线允许停输时间计算
(1) φ325×7的架空保温管线，聚氨酯泡沫塑料保温层厚40mm，气温-10℃，风速5m/s， 计算原油从25℃冷却至20℃的允许停输时间(无结蜡层)。
(2) 若管内壁平均结蜡厚度为20mm，计算同上温降温度范围的停输时间(计算中将油与管内壁、油与结蜡层内壁温差取为2℃)。有关数据如下：
钢管
保温层 蜡及凝油 密度(kg/m3比热(kJ/kg℃原油物性参数：
导热系数λ＝0.17w/m℃
体积膨胀系数β＝6.4×10-4 1/℃ 24℃原油表观粘度υ＝l17×10-6m2/s
6．某成品油管线顺序输送汽油和柴油，已知：管材φ159×6，管线长720km，沿线年平均地温12℃，此温度下汽油、柴油的粘度υ汽＝0.82lcs，υ柴＝3.34cs，油品输量为0.02lm3/s。 (1)
试用不同的混油段公式，计算浓度范围99％至1％的混油段长度，比较计算结果。
(2) 汽油中允许混入的柴油浓度和柴油中允许的汽油浓度均为0.5％，取管路终点汽油罐与柴油罐容积相同，可选用的油罐规格为200m3与500m3两种，油罐利用系数0.95。终点不设专门的混油罐，计算为了掺和混油应选择的油罐规格。
(3) 设上述管路终点切换油罐的操作时间需60秒，切换作业完成时，为保证油品质量，管路终点混油浓度为KAt2，求切换开始时管路终点的混油浓度。 *DT：按亚勃隆斯基公式计算。
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？