油气集输专业常用公式

工程标准

油气集输专业常用计算公式及参数技术规定管道热力计算及管道、设备保温计算

档案号集—9140/标

标准号JI11-90

一、管道热力计算

1．集、输油管道沿程温降计算公式

c

q DL

K t t t t m π=

--=

0201ln （1） aL e t t t t )(0201-+= （2） aL e t t t t )(0102-+= （3）

式中：

1t — 管道起点温度，℃； 2t — 管道终点温度，℃

； 0t — 管道周围介质温度，℃

（埋地管道取中心地温、可按附录三中附表3取值）； D — 管道外径，m ；

m q — 管内介质流量，kg/h ；

c — 介质比热容，C kg koal ︒⋅/；

L —计算管段起、终点距离，m ；

K —管内介质至周围介质的总传热系数，2/kcal m h C ⋅⋅︒；

a —计算常数，c

q D

K a m π=

。 K 值的确定方法：

（1）实测。对有关数据进行现场实测后由（1）式反算确定K 值。这种方法可将影响因素考虑周全，使计算更符合实际。

（2）采用经验数据。埋地沥青绝缘集输油管道总传热系数可参照附录四附表4选用，埋地泡沫塑料保温集输油管道总传热系数可参照附录五附表5选用。

（3）按理论计算方法确定K 值。

2011

ln 2111D D D d KD αλα+

+= 式中：

K —总传热系数，C h m koal ︒⋅⋅2/；

1α—管内介质至管壁的放热系数，C h m koal ︒⋅⋅2/；

d —管道内径，m ； D —管道外径，m ；

D 0—管道保温层外径，m ；

λ—保温层导热系数，C h m koal ︒⋅⋅2/；

2α—保温层外壁至周围环境的外部放热系数，C h m koal ︒⋅⋅2/。

内部放热系数1α的计算： 1）在层流状态下（R e ≤2000）：

25.01

.043.033.01)(

15.0rw

rf rf rf ef y

P P G P R d

λα⨯

= （5）

2）在紊流状态下（R e ≥104）：

43

.08.01021.0rf ef y

P R d

λα⨯

= （6）

3）在过渡状态下（2000≤R e ≤104）：

25.043.001)(

rw

rf rf y

P P P d

K λα⨯

= （7）

在（5）、（6）、（7）式中：

ϑ

Wd

R e =

—— 雷诺数；

λ

ρϑc P r = —— 液体物理性质准数；

()

ϑ

βw f t t g d Gr -=

3 —— 自然对流准数；

()ef R f K =0，0K 值按表1查得；

()t y

y 00054.01101

15-=

ρ

λ —— 原油导热系数：

d — 管道内径，m ；

g — 重力加速度，g=9.81m/s 2；

ϑ—定性温度下流体的运动粘度，m 2/s ； c —定性温度下流体的比热容，C kg koal ︒⋅/； W —流体的流速，m/s ；

ρ—定性温度下流体的密度，kg/m 3；

β—定性温度下流体的体胀系数，由表2查得； λ—定性温度下流体的导热系数，C h kg koal ︒⋅⋅/；

15y ρ—15℃

时的油品密度，kg/m 3；

t f —流体平均温度，℃； t w —管道内壁平均温度，℃；

注：以上各式中参数角码“f”表示以油的平均温度t y 为定性温度，角码“w”表示以管壁温度t w 为定性温度。

实验证明，1α在紊流状态和过渡状态时比在层流状态时要大得多，因此在紊流状态和过渡状态时，由于热阻1

1

α

很小，1α对总传热系数的影响可以忽略不计，总传热系数计算

公式（4）可简化为：

201

ln 211D D D KD αλ+

= （8） 式中符号同前。

()ef R f K =0 表1

原油和油品体积膨胀系数β 表2

注：t

d 4是指定性温度t 下的油品密度与水在4℃时的密度之比。 外部放热系数2α的计算：

埋地管道的放热系数2α计算公式为：

⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

122ln 220002D h

D h D T

λα （9）

当h>4D 0时，2α可近似按下式计算：

024ln

2D h D T

λα≈

（10） 对埋深很浅的地下管道，必须考虑土壤与空气界面上的热阻对放热的影响，此时2α应按下式计算：

024

ln 2D h D T

T

αλλα'+≈

（11）

在（9）～（11）中：

h —地面至管道中心深度，m ；

D 0 —保温层外径（保温管）或管子外径（不保温管），m ；

T λ—土壤导热系数，C h m koal ︒⋅⋅2/；在工程计算中，如无资料时，可参照表11取

值；

α'—土壤表面至空气的放热系数，可取α'=10～15C h m koal ︒⋅⋅2/。

室外架空管道放热系数2α计算公式为：

n e a

R D

c

λα=2 （12）

在（12）式中：

a λ—大气导热系数，可从表3查得，C h m koal ︒⋅⋅2/；

D —管子外径（或保温层外径），m ； R e —雷诺数，a

a e D

W R ϑ=

；

W a —风速，按最冷月平均风速计算，可查附表2-2，m/s ；

a ϑ—空气粘度，见表3，m 2/s ；

c ，n —系数，按R e 值从表4查得。

在（12）式中各参数定性温度取最冷月大气平均温度。地区月平均气温见附表2-1。

大气压力为760mm 汞柱的干空气物理常数 表3

系数c ，n