【正文】 用 的鋼管，其內(nèi)徑為 ；5087?9m從油庫到外輸首站： ???參考文獻(xiàn)[5]，采用 的鋼管，其內(nèi)徑為 。715?59 實(shí)際流速 (33)24Qvd??式中 ——油品實(shí)際流速， ；vms——油品任務(wù)輸量， ；Q3——管子內(nèi)徑， 。d則從罐區(qū)到泵房：B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)19??????從油庫到煉油廠： ??22..75s049v?從油庫到外輸首站： ????? 沿程摩阻計(jì)算管路的沿程摩阻損失所涉及的公式有： (34)2rLvhdg???式中 ——管路沿程摩阻損失， ；rhm——水力摩阻系數(shù)；?——管路長度， ；L——管子內(nèi)徑， ；d——實(shí)際流速， ；vs——重力加速度， 。g2m (35)2ed??式中 ——管壁的相對粗糙度；?——管壁的絕對粗糙度， ?？蓞⒖嘉墨I(xiàn)[5]，取 。e ?——管子內(nèi)徑， 。dm (36)4ReQd???式中 ——雷諾數(shù)，它標(biāo)志著流動過程中，慣性力與粘滯力之比；Re——油品任務(wù)輸量， ；Q3s——管子內(nèi)徑， ；dm——油品運(yùn)動粘度， 。?2/（1）從罐區(qū)到泵房 ?????西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20?????871879..Re090??，流體處于水力光滑區(qū)，得：130e????????（2）從油庫到外輸首站 ????.????871875..e20610???，流體處于水力光滑區(qū)，得：130Re??????32 .??（3）從油庫到外輸首站 ??????.???871875..e3501016???，流體處于水力光滑區(qū)，得：130Re?..075Re162???B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)21??233 .????（4）總沿程摩阻 ..?? 局部摩阻 (37)2djLvhg???式中 ——管路局部摩阻損失， ；jhm——管子內(nèi)徑， ；d——實(shí)際流速， ；vs——重力加速度， ；g2——局部摩阻的當(dāng)量長度，可參考表 24 求得。dL9874301694024160??????????? 總水力摩阻由沿程摩阻和局部摩阻可得，管路的總水力摩阻損失為：＋＝ 泵房工藝計(jì)算 泵的流量泵的流量應(yīng)與油品的任務(wù)輸量相平衡，即 。? 泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程應(yīng)與管路的能量損失相平衡，即 ，其中 可根據(jù)任務(wù)rjHhZ???書提供設(shè)計(jì)依據(jù)和油罐高度求得，則： ?????()?西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22 校核泵與管路的工作點(diǎn)（1）泵的并聯(lián)工作曲線表 33 泵的并聯(lián)工作特性曲線流量（ ）3mh揚(yáng)程（ ）m1640 4951660 5201680 5361700 550（2）管路的特性曲線表 34 管路的特性曲線流量（ ）3mh摩阻損失（ ）m1610 4621630 4861642 4971650 508（3）泵與管路的工作點(diǎn)由圖 32 可知，泵的工作點(diǎn) A 在有效區(qū)域內(nèi)，所選油泵符合輸送要求。 泵的允許吸入高度 (38)avsshPHg????式中 ——泵的允許吸入高度， ；sHm——當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a；aP——油品的飽和蒸汽壓，Pa，此處取 Pa[5]；v 4310vP??——油品的密度， ；?3kg——重力加速度， ；g2s——泵的允許氣蝕余量， 。sh?B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)23?????? 泵的允許安裝高度 (39)2ysvhg??式中 ——泵的允許安裝高度， ；yHm——泵的允許吸入高度， ；s——油品在泵吸入管中的流速， ；v s——重力加速度， ；g2s——吸入管的摩阻損失。h??????西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）244 熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)許多油品（如高粘和高凝固點(diǎn)的原油、燃料油、重柴油、農(nóng)用柴油、潤滑油等）在低溫時(shí)具有很大的粘度，而且某些含蠟油品在低溫時(shí)由于蠟結(jié)晶析出，會發(fā)生凝固。為了降低這些油品的粘度，提高其流動性，必須進(jìn)行加熱。油庫中對油品加熱的主要目的是：降低油品在管道內(nèi)輸送的水力摩阻，加快油罐車和油船的裝卸速度，促進(jìn)原油破乳，使油品脫水和沉降雜質(zhì)，加速油品的調(diào)合等。此外，廠礦企業(yè)用燃料油或殘?jiān)妥鳛榧訜釥t或鍋爐燃料時(shí)，應(yīng)在燃料油使用前預(yù)先加熱。油品加熱常用的熱源有水蒸氣、熱水、熱空氣和電能等。水蒸氣是目前最常用的熱源，它具有熱焓高、易于制備和輸送、使用比較安全等優(yōu)點(diǎn)，油庫加熱作業(yè)常采用表壓為 個(gè)大氣壓的水蒸氣。38:在油庫中對油品進(jìn)行加熱所采用的加熱方法有：蒸汽直接加熱法、蒸汽間接加熱法、熱水墊層加熱法、熱油循環(huán)加熱法和電加熱法等。其中蒸汽間接加熱法是將水蒸氣通過油罐中的管式加熱器和罐車的加熱套，使加熱器或加熱套升溫來加熱油品，蒸汽與油品不直接接觸。這種方法適用于一切油品的加熱，目前應(yīng)用廣泛。油庫中對輸油管道的加熱方法有蒸汽管伴隨加熱和電加熱。庫內(nèi)管道一般都不長，熱油在管道中輸送不會有很大溫降，油品不至于在管路中凝固，所以一般情況下不需要進(jìn)行伴隨加熱。只是對間歇作業(yè)的不放空的粘油和凝固點(diǎn)低于最低周圍介質(zhì)溫度的油品，它們的管路才采用伴隨加熱。管路的電加熱有直接加熱、間接加熱和感應(yīng)加熱三種方法。直接加熱法是對管路直接通電，使管路自體發(fā)熱而加熱管內(nèi)油品，此法比較簡便，但管路應(yīng)包覆良好的電絕緣材料，以減少電流損失和保證安全；間接加熱法是把有良好電絕緣的電熱導(dǎo)線和油管用保溫材料包扎在一起，電熱導(dǎo)線通電后發(fā)熱，將熱量傳給油管以加熱管內(nèi)油品；感應(yīng)加熱是把線圈和油管用保溫材料包扎在一起，線圈通交流電后產(chǎn)生交變磁場，輸油管在交變磁場中誘發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流而升溫，使管內(nèi)油品被加熱。綜上所述，本設(shè)計(jì)中油罐加熱采用蒸汽間接加熱法，輸油管加熱采用電加熱法。B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)25油罐中常用的管式加熱器按布置形式可分為全面加熱器和局部加熱器；按結(jié)構(gòu)形式分為分段式加熱器和蛇管式加熱器。局部加熱器僅布置在罐內(nèi)的收發(fā)油管附近，全面加熱器則均勻布置在罐內(nèi)距罐底不高的整個(gè)水平位置上。對于粘度不高，且不會冷至凝固點(diǎn)溫度以下的油品，或一次需要發(fā)出數(shù)量不多的油品，適宜采用局部加熱器。若在短時(shí)間內(nèi)要從油罐中發(fā)出大量油品時(shí)，應(yīng)采用全面加熱器。分段式加熱器由于分段管組的長度不大，蒸汽通過管組的摩阻較小，因此它可以在較低的蒸汽壓力下工作。此外，由于分段管組長度不大，還可使蒸汽管入口高度降低，這樣就使整個(gè)加熱器的安裝位置較低，可以盡量減少加熱器下面“加熱死角”的體積。分段式加熱器的加熱管在罐內(nèi)平面上的分布不如蛇管式加熱器均勻，加熱效果也不如蛇管式好，管子的連接接頭多，伸縮不便，容易造成管子接頭處焊口的損壞，發(fā)生蒸汽滲漏。因此對于要求嚴(yán)格控制含水量的油品，對于經(jīng)常操作并需要長時(shí)間連續(xù)加熱的油罐，最好采用蛇管式加熱器。對于不要求嚴(yán)格控制含水量的油品，對于進(jìn)行間歇加熱作業(yè)并需要經(jīng)常調(diào)節(jié)加熱面積的油罐，適宜采用分段式加熱器。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)原油庫的具體情況，選用蛇管式全面加熱器。加熱器的面積可按公式 計(jì)算，其中 為單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需01()yQFKt??Q的總熱量， 為蒸汽經(jīng)加熱器至油品的總傳熱系數(shù)， 為熱源進(jìn)入加熱器時(shí)的溫度，0K1t為加熱過程中油品的平均溫度。此外，為了求出單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱yt量，必須先求油罐的總傳熱系數(shù) 值。以上這些參數(shù)都可由相關(guān)的公式及規(guī)定求出，其結(jié)果為：油罐的總傳熱系數(shù)為℃、單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量為 、? 油品的總傳熱系數(shù)為 ℃、加熱器的實(shí)際加熱面積為 、加熱器所20./m? 286m用的蒸汽耗量為 。根據(jù)蒸汽耗量，參考文獻(xiàn)[5]，可選 1NG?回火鍋爐 3 臺，長 ，寬 。58974為了減少熱損失，可將油罐和管路進(jìn)行保溫。對于是否保溫及其厚度的確定，要根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較來完成。一般情況下山洞油罐和覆土隱蔽油罐不保溫，在北方寒冷地區(qū)的地上油罐常保溫。油庫中的埋地油管和能迅速放空的地面油管往往不保溫，不能在輸油后迅速排空的粘油管路和采用伴隨加熱或電加熱的輸油管路常需保溫。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)油庫的具體情況，應(yīng)對油罐和輸油管進(jìn)行保溫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并參考文獻(xiàn)[3, 4]，選擇玻璃棉氈為保溫層材料，油罐和輸油管的保溫層厚度分別 。西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26 熱力計(jì)算 油罐周圍介質(zhì)溫度 （41）??412tuqij t???式中 ——油罐周圍介質(zhì)溫度，℃；jt——最冷月地表平均溫度，℃。根據(jù)任務(wù)書提供設(shè)計(jì)依據(jù)，取 ℃；tu 1tu??——最冷月大氣平均溫度，℃。根據(jù)任務(wù)書提供設(shè)計(jì)依據(jù)，取 ℃；qj 4qi——油罐的高度和直徑的比值， 。?HD??℃????????? 油罐總傳熱系數(shù) （42）diingbi idi FKK??式中 表示傳熱系數(shù)， 表示面積，角碼符號 、 、 分別指罐壁、罐頂KFbngdi和罐底。按油罐裝滿系數(shù)為 計(jì)算， 應(yīng)取為罐壁總面積的 ， 95%dingF頂面積和 罐壁面積之和。5%地上保溫立式油罐的罐壁傳熱系數(shù) 可近似地由下式求得：biK （43）aoib???式中 ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇玻璃棉氈為保溫bao?2Wm?層材料 [5]，取 ℃。?——保溫層的厚度， ；在此取 m[5]。bao? ?℃2..2biK??B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)27對于有保溫層的地上立式金屬油罐 [5]，罐頂傳熱系數(shù) ℃；??時(shí)，罐底傳熱系數(shù) ℃； 時(shí)，350mV? ??5V??℃； 時(shí)， ℃。由總傳熱系數(shù)公式可知，??35V??對總傳熱影響最大的是罐壁部分，其次是罐頂，而罐底的影響最小。本設(shè)計(jì)中油庫選用的油罐為 30000m3，所以取 ℃， ℃。? ??9%46193%657biFDH????22 ?????℃...69W/.K?????? ?? 加熱油品所需的總熱量本設(shè)計(jì)中，原油的加熱是為了保溫，其所需的熱量可按下式計(jì)算： （44）??iyjQFKt???式中 ——單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量， ；QW——油罐的總面積（ ， 、 、 分別為罐頂、iF?idingbidi?ingbiFdi罐壁、罐底的表面積） ， ；2m——油罐總傳熱系數(shù)， ℃；K?——加熱過程中油品的平均溫度，℃；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，取 ℃；yt 32yt?——油罐周圍介質(zhì)溫度，℃。jt22 ???????????????? 蒸汽經(jīng)加熱器至油品總傳熱系數(shù)值用圓筒壁傳熱公式計(jì)算 [5]：0K西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）28 （45）????ni niidadaK11210l2?式中 ——蒸汽向加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)， ℃；1a Wm?——管子的內(nèi)外徑及計(jì)入水垢和油污等在管子內(nèi)外壁上的沉積物后各層的id直徑， ；m——水垢、管子、油品沉積物等的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；i? 2?——加熱器管子的外徑， ；——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)， ℃。2a 2m?蒸汽在加熱器管子內(nèi)的運(yùn)動速度較快，蒸汽本身粘度一般很小，因此常處于紊流狀態(tài)（ ） 。內(nèi)部放熱系數(shù) 可按紊流狀態(tài)下強(qiáng)制運(yùn)動的放熱公式計(jì)算：4Re10?1a （46）3/??式（46 ）為不考慮相變情況下的計(jì)算公式。實(shí)際上，蒸汽在加熱器管子中不斷冷凝，加熱器中同時(shí)存在蒸汽和冷凝水，因此計(jì)算放熱系數(shù) 時(shí)應(yīng)考慮相變的影響。1a此時(shí)，蒸汽對加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù) （ ℃）可按下式計(jì)算：1a2W/m? （47）31 ..63(40)al???式中 ——加熱器進(jìn)口處的蒸汽速度，一般取 ；? s:——蒸汽從加熱器進(jìn)口至出口所經(jīng)過的管子長度， 。l由以上兩式求得的 值常在 ℃之間，數(shù)值較大，因此1a235016/m?:項(xiàng)就很小，實(shí)際計(jì)算中甚至可以忽略不計(jì)，再考慮到 與 之間的差別并不1da d1?n大， 的計(jì)算可簡化為：0K （48）RaK??201式中 ——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)， ℃；2a 2Wm?——附加熱阻， ℃ ；其值可由文獻(xiàn)[5]中的表 46 查得。R2m?/W （49）??2nyaGrPd????式中 、 ——系數(shù)，決定 值的大小，可參考文獻(xiàn)[5]中的表 47 查得；?nr?——加熱器管子外徑，m；d——油品在定性溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃。y? /m?B 油田原油庫工藝設(shè)計(jì)29——格拉曉夫準(zhǔn)則，反映流體在自然對流時(shí)粘滯力與浮升力的關(guān)系，即流Gr體自然對流的強(qiáng)度； 23??tdgGr??——普朗特準(zhǔn)則，反映流體的物理性質(zhì)：Pr cPr??其中 ——重力加速度， ；?——定性溫度下流體的運(yùn)動粘度， ；?/——定性溫度下流體的比熱容， ℃。在此取 ℃；c kJg???——定性溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)， ℃；?W/——定性溫度下流體的密度， ；?3——定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，℃ ；可由文獻(xiàn)[5]表 48 查得