《输油管道设计与管理》
《输油管道设计与管理》
- 、2 _m Q1
IQ
2L
L _x(1 八)
h e，输量为Q/2时各泵站的扬程均为hd，
常有倍增泵站、铺设副管和变径管，如果要求提高的输送能力大于22-倍，则可以采用既倍增泵
站又铺设副管的综合方法，试证明此时所需要的副管长度为x =上（1 _盒）。（其中：?? = Q l，
Q
i f
）。
i
证明：倍增泵站并铺副管前的能量平衡式为：
N（H c -h m H fQ"L （1）
倍增泵站并铺副管后的能量平衡式为：
2N（H C -h m） = fQ；』L -x（1 - ?）］（2）
联立解（1 ）和（2 ）得
Q
1 一Q
x= ±(1-侖)
3、某等温输油管道，地形平坦沿线高程均相等，三个泵站等间距布置，每站二台相同型号的离
心泵并联工作，输量为Q;现由于油田来油量减少，输量降为Q/2，问可对运行的泵组合及泵站
出口阀进行哪些调节？哪种方案最好？说明理由（已知管线流态均为水力光滑区，忽约
H
s1，H
t，
h
m)。
解：设：管线长为L,输量为Q时各泵站的扬程均为输量为Q 时的能量平衡方程为：
2-m
H“+3(h e—h m) = fLQ +H t 输量为Q/2时的能量平衡方程为:
H s1 + 3(hd 比较①和②可得:
2- m
)+H t
、2— m
) =0.2973
所以，按题意可知只需一个泵站的一台泵即可完成 Q/2的输量。当然，还可采取把泵站出口关
小节流、调节泵机组速度、换用离心泵的叶轮直径等措施。但以全线能耗费用最低为基本原则考 虑，前者为最优。
4、在管道建设中，常为某种目的而铺设副管或变径管来降低摩阻，在流态相同（如水力光滑 区）的情况下，
试分析降低相同水力摩阻时，采用铺设副管还是变径管在经济上更为合理？（设 铺设副管与变径管的长度均为 解：因为在水力光滑区，且
据题意有I 0=0.298 I , 钢材耗量分别为：副管为 变径管为
可见铺设变径管可节约钢材
L f ；副管的管径与干线管径相同，即
d=d f ；变径管直径为d 。）
1 75
d= d f , i f = o i = i /2 . = 0.298 1
4 75
即 Q =（d/d 0）. =0.298，解得 d 0=1.29 d
2 n d S L f p
1.29 n d S L f p
35.5%，所以铺设变径管比铺设副管在经济上更为合理。
四、计算题
1、某埋地原油管道等温输送管线,
任务输量2500X 104t/a ，管内径D=0.703m;年平均地温T o =19 C
6 2
(0=82.2 X 10-
m/s
);油温
20C 时的密度为874Kg/m 3
;钢管绝对粗糙度 e 取0.1mm 全线 长176Km 求全线的沿程摩阻损失 h 。 解：（1）、计算输送温度下的流量
油品19C 时的密度为：：爲=『20-二（T 0-20）
'=1.825 -0.001315 鳥0 =1.825 -0.01315 874 = 0.6757 Kg/m 3C
「19=874.68 Kg/m 3C
G 103
体积流量：Q 19
0.9452 m/s
气异 8400^3600
（2）、计算雷诺数
4Q
19
R e ——'■-20826
■D1 ^19
(3)、 用列宾宗公式计算沿程摩阻
3、某管线
J0D 1 J0 吧论。。
e 0.1 10 ■ 3000 R e 70300
故流态为水力光滑区，即
m=0.25
人叮叽=0.0246 O.945,
75
(82
；25 10
冷 °25
17600^ 1992m D ； 0.7034
D ° =325mm ，站间距32Km ，总传热系数 K=1.8W/m 2
.C ,输量G=98Kg/S,出站温度
T L二T°(T R-Ge?
1.8 ：3.14〉0.325 ：32000
——--------- 3 ----
=3 (65_3)e 98 2.0 10=49 C
h l L R二
0.0246
0.118381.75 (7.8 10 冷025
4 75
0.3254
32000 二
207m
65 C ,沿线地温T o=3 C ,所输油品物性为
:-20 =852Kg/m3,C = 2.0KJ / Kg. C, T R =5.3 10（m2/s,」=0.036 （粘温系数），按平均
温度计算法求热油管路的站间摩阻。（按水力光滑区计算
=0.0246, m =0.25, \ =1.825 - 0.001315 订0,亠二咕一：（t 一20））。
解：（1）计算平均温度
」T R2T L」65 248.9 =54.3 C
3 3 3 3
（2）由平均温度计算平均粘度? i Pj
由粘温指数公式：TR二e’^f）得
%
円=7.8 10^m2 /s
（3）求站间摩阻h l
“ 54.3 = 20 - ：(54.3 -20)
3 D
:-=1.825 -0.001315 爲0= 0.70426Kg/m3. C
P54.3 =827.8Kg /m3
Q54.3 = 0.11838m3/s
「54.3
五、问答题
1、输油站的主要作业区由哪几部分组成？简述输油站的主要功能（或操作）。
主要作业区包括：输油泵房；阀组间；清管器收发装置；计量间；油罐区；加热系统；站控室;
油品预处理设施。输油站的主要功能（或操作）包括：来油与计量；正输；反输；越站输送（包括全越站、压力越站、热力越站）；收发清管器；站内循环或倒罐；停输再启动。
2、简述顺序输送管道有哪几个特点? 顺序输送时会产生混油；混油需要采用合理的工艺进行处理和销售；批量和最优循环次
答：影响混油量的因素有管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度、输送次序、首站初
始混油量、中间泵站、停输对混油量的影响。
9、简述怎样用图解法判断翻越点？
在接近末端的纵断面的上方，按其纵横坐标的比例作一水力坡降线，将此线向下平移，直到与纵断面线相切为止。如水力坡降线在与终点相交之前，不与管道纵断面线上的任一点相切，即不存
在翻越点，如水力坡降线在与终点相交之前，与管道纵断面线相切，第一个切点就是翻越点。
10、为什么外伴随加热可以避免石蜡沉积？
答：（1）分子扩散方向从管壁向中心扩散；（2）剪切弥散被热运动削弱
六、判断题
1、一般情况下，紊流时，扩散混油是主要的；层流时，流速分布不均而形成楔形油头造成的混
油是主要的。因此，对于长距离顺序输送管道，一般都在紊流区工作，主要是扩散混油。（V）
2、有一条顺序管道，设计输送n种油品，在一个循环内，形成混油段的数量m为：m=n-1。（X）
3、对于大直径的热含蜡油管道，加热站间常见流态变化顺序为：从加热站出口处的牛顿紊流T
牛顿层流T非牛顿紊流T非牛顿层流。（X）
4、热油管道中，在m=0.25的紊流情况下，可能出现不稳定区的条件是屮（T R-T O）>3;在层流情
况下，可能出现不稳定区的条件是U（T R-T O）>20。（X）
5、泵的扬程和泵的排出压力均等于泵的出口压力。（X）
6、如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕，且在所有的高点中该点的富裕量最
大，则该高点就是翻越点。（V）
7、热油管道的运行方式是导致是否出现不稳定工作区的首要条件，当流态为层流时，维持进站
温度T Z一定运行时，易出现不稳定工作区。（X）
8、我们知道只要铺设副管总有减阻效果，并且随雷诺数的升高，铺副管和变径管的减阻效果增强。（X）
9、管道某点堵塞后由于流量减小，因此堵点前后的压力均下降。（X）
10、在管道运行中反算总传热系数K时，若发现K减小，如果此时输量Q降低，摩阻H i增大,
则说明管壁结蜡可能较严重，应采取清蜡措施。（V）
第11题