管输工艺习题及实验指导书

1管输工艺习题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(m3/h)H(m)η(%)N(kw)156724363.8256005278.5305525385.5油品的物性参数：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密度按以下公式换算：ρt＝ρ20-ξ(t-20)kg/m3ξ＝1.825-0.00l315ρ20kg/m3℃管线长度及高程：距离(km)050100125150162183235255268高程(m)400120470l1551330130079091061060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2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℃)0.053．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/m3C＝2.1kJ/kg℃粘温方程lnυ＝3.62-0.041t(cs)(3)任务输量为300万吨/年3(4)沿线里程、高程距离km03.07.119.830.939.650.661.271.380.6高程m1170120011721220121512301234130513821364距离km94.5104118.5120.5126.5134138.2151.7164.5高程m147517601590159015251532161213901320(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DYl55-67×(5-9)型多级离心泵性能泵型号流量Qm3/h扬程Hm轴功率kw效率％允许汽蚀余量，m特性方程Q(m3/s)DYl55-67×5电机240kw2950转/分901551804033353031571972126372703.25.06.6H＝445-2.7×104Q1.75DYl55-67×6电机290kw2950转/分901551804764023561852382506372703.25.06.6H＝527.5-3.19×104Q1.75DYl55-67×6电机340kw2950转/分901551805494694092122762886372703.25.06.6H＝610-3.69×104Q1.75DYl55-67×8电机380kw2950转/分901551806225364622423163246372703.25.06.6H＝692-4.18×104Q1.75DYl55-67×9电机440kw2950转/分9015518069560351526935536l6372703.25.06.6H＝774.5-4.67×104Q1.75(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4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)785060840比热(kJ/kg℃)0.50.72.5原油物性参数：导热系数λ＝0.17w/m℃体积膨胀系数β＝6.4×10-41/℃24℃原油表观粘度υ＝l17×10-6m2/s6．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。5等温输油管路实验指导书一、实验目的1．学会测定管路的H—Q特性曲线。用图解法求出管路与泵站配合工作时的工作点。2．了解“泵到泵”运行的输油管路各站协调工作的情况。3．观察管线发生异常工况或突然事故时(如某泵站突然停电等)全线运行参数的变化。学习根据参数变化，分析事故原因、事故发生地点及应采取的措施，在实验中加以验证。二、实验装置介绍1．流程：本实验装置可采用两种流程运行，开式流程也称旁接油罐流程和闭式流程也称“泵到泵”流程。全线设有四座泵站。流程如图所示。本次实验采用泵到泵流程。2．设备：每座泵站配有2台离心清水泵。采用串联方式。本次实验均启动各站1#泵工作。各站1#离心泵参数如下：首站流量扬程mm3/hL/s1#泵6.487.929.721.82.22.715.113.411.02#、4#站流量扬程mm3/hL/s1#泵6.487.929.721.82.22.716.215.113.73#站流量扬程mm3/hL/s1#泵6.487.929.721.82.22.717.116.715.93．涡轮流量计该流量计由涡轮流量变送器、前置放大器、数字积算器、瞬时流量(频率)指示表四部6分组成。当流体流过变送器时，变送器的叶片旋转，将流体动能转变成电能输出，产生电脉冲信号。输出的电脉冲频率F与流量Q之间成线性关系。FQ涡轮流量计每流过单位体积流体时发出的电脉冲数(脉冲次数/升)，称为涡轮流量计的平均常数。本实验中采用LW-40型涡轮流量计，＝59.5次/升。从瞬时流量指示表上可得到涡轮的脉冲频率F值(次/秒)，除以值则得到瞬时流量（升/秒）。在数字积算器上读出输入的总脉冲数，除以K，由此可计算累计流量。K值的选择应考虑到机械计算器速度在7-17次/秒的范围内。三、设计实验过程根据实验目的和实验报告要求，设计实验过程，分步骤搜集所需数据。I．测管路特性曲线要求测定各泵站之间的管特性，以便用图解法求出正常工作时管路系统的工作点，各站进、出站压头。正常工况运行参数，还可作为分析、判断各种事故工况的依据。全线以四个站l#泵全部投入运行作为正常工况，规定各站进站压力不得低于100mmHg，出站压力不得高于1.6×105Pa。提示：管路特性就是管路摩阻损失和流量之间的关系。测管路特性的过程就是改变管线输量、记录各站进、出站压力的过程。并合理确定各站正常的启动顺序。Ⅱ．异常情况调节及事故分析1．停2#泵站，模拟突然停电。记录各站压力及流量。理论分析应采取什么调节措施才能使管线重新恢复正常的工作(即各站进、出站压力处于规定范围)，并在实验架上验证。调节好后记录各站进、出站压力、流量。2．实验架恢复到四个站正常运行工作状态。关小堵塞阎(6)，模拟管路堵塞情况。理论分析应采取什么调节措施才能使管线恢复正常工作，并在实验架上验证。3．实验管路恢复到四个站正常运行工况。将管路上泄漏阀(5)打开，记录漏油后各站进、出站压力和漏点前后流量。Ⅲ．全部实验管路停运。设计合理的停运程序。四、实验报告要求1．将实验数据整理列表。2．在直角坐标纸上绘出全线及各站的泵特性、管路特性曲线。用图解法求四个泵站运行时的工作点、各站进、出站压力。并与实测结果结比。3．比较各种事故工况与正常工况的数据、分析事故工况对运行参数的影响。讨论应7采取的调节措施。4．从能量供、求关系上讨论事故工况l和2的运行参数变化有什么相同和不同之处。5．你对实验架、实验安排的改进意见。五、思考题1．为什么要关闭泵出口阀后才能启动离心泵?往复泵能否这样启动?2．当首站泵供给的能量不足以把相应输量的液体输送到管路终点时，应怎样启动长输管线?这通常发生在什么情况下?3．倒流程操作时，为使管线不至憋压，应