长距离热油管道平均温度研究.DOC

含蜡原油长管道平均温度管道工艺计算考虑物性参数油温含蜡原油输管道的沿线温度按近似于对数曲线规律变化[1]而与油流温度相关的物性参数如密度、粘度（或表观粘度）、比热容等均按规律随油温变化管道工艺计算过程中充分考虑变化规律对于保证计算的精确性是十分必要的。但计算的简便，文献和规范中引入了输油平均温度及其算法[1][2]导致不同计算之间矛盾[4][5]。本文几种有实际意义的平均温度，。 1 长输管道计算长输热油管道的工艺计算主要包括两个方面：沿线油温分布和沿线压降分布。1.1 管线沿程温度分布 对dl的管道微元运用能量方程式，对于稳定工况，有 (1) 式中： K，管道总传热系数，W/（m2·℃）；T0，管道中心埋深处的自然地温，℃；dp，微元管道上的压降，Pa；dl，微元管道长度，m；g，重力加速度，m/s2。 (2) 方程式()经过积分得 (3) 式中：TL，距离出站口L处的油温，℃；TR，管道的出站温度，℃。 1.2 管道沿线压降的计算 距离出站口L处 　 (4) 将式（）的右端表示成数值积分，从出站温度TR开始，以微元温度逐步下降，对应温度下所需的物性参数[1,2]和摩阻系数[3]，（）就可计算出出站距离与管中油温的关系。进而利用式（）求出站距离与摩阻的关系，求解时式（）的右端同样用数值积分表示，利用已经求出的与出站距离相对应的油温油品物性和摩阻系数，就可求出与出站距离相对应的压降。 .3　管线压降与油温的关系 式（1），令，并结合，则 (5) 2 热油管道平均温度 .1 热油管道平均温度的定义 使式得到满足的平均温度定义为T，则式（）式（）变为 (6) 式中，，，其中是Tml作为特性温度计算得到的平均摩阻系数。 与式（）相对应平均温度定义为T，此时式（）变为 　 (7) 式中，是Tm2作为特性温度计算得到的平均摩阻系数。 同理，与式（）相对应平均温度定义为T，式（）变为 (8) 式中，，其中是Tm3作为特性温度计算得到的平均摩阻系数。 2.2 热油管道平均温度的计算 以Tl的计算为例。在已知管径、埋深处地温、输量、油品物性随温度的变化规律以及出站油温的情况下，由式（）用数值积分的方法求出对应出站距离L处的油温TL，对式（）运用二分法求解，Tl以及对应的cl、ρ、λ使式（）得到满足。类似计算方法可求出平均温度T和T。 　 (9) 本文从大量的计算实践中得知，以析蜡点温度和反常点温度作为分界点进行分段计算时，三个平均温度Tm1、Tm2和Tm3相差甚微，定义一个综合平均输油温度Tmm=(Tm1+Tm2+Tm3)/3，它与TR和TL之间存在良好的线性关系： 　　　　　　　　　 　　　　　　(10) 3 算例 某管道长L=259.09km，设有三个热泵站。管道内径 D=0.704m，埋深处自然地温T0=5.0℃，全线总传热系数为K＝1.8 W/(m2?℃)。一段时间内管道热力越站运行，此时的质量流量G=595.24kg/s首站出站油温TR=50.0℃所输原油物性见表。 表　原油物性系数 ρkg?m-3 ξ kg?m-3?℃-1 TSL ℃ Tcmax ℃ A J?kg-1?℃-1 n1 ℃-1 B J?kg-1?℃-1 m ℃-1 Tfan ℃ TSL1 ℃ 912.0 0.62 41.86 29.83 484.0 0.3465 1925.5 0.01164 36.2 43.0 M1 m2?s-1 N1 m2?s-1?℃-1 M2 m2?s-1 N2 m2?s-1?℃-1 AK Pa?sn NK ℃-1 An1 An2 ℃-1 An3 ℃-2 8.1024 0.07743 6.8193 0.04761 5634.3 -0.29022 -0.26474 0.034795 -2.57125 由于各参数随着的不同而变化文定义的各个平均温度也是随着输送距离的不同而不同，本算例条件下平均温度与TL的关系见图3。 图3 TR=50.0℃至不同TL区间内的平均油温 由图3可以看出，有实际意义的各个平均温度与沿程油温呈现出复杂的非线性关系。在沿程油温高于析蜡点的温度区间内，三个平均温度近似相等，并呈现出较好的线性关系。当计算处油温低于析蜡点温度后，三个平均温度表现出明显不同的规律。 若本算例的计算过程以析蜡点和反常点作为分界点，分成三个温度区间分别进行