常温输送习题解答

1、精选优质文档-倾情为你奉上1输油管道设计与管理作业某密闭长输管道每年输柴油 50 万吨/年，管材 159×6，管壁当量粗糙度 e=0.1mm，管线最高工作压力为 6.4MPa，沿线年平均地温 t0=12，最低月平均地温 t0=3。泵站选用 65y50×12 型离心泵，允许进口压力为 040m 油柱，各站站内损失 20m 油柱，首站进站压力为 20m 油柱。65y50×12 型离心泵输水时参数及油品物性如下：Q(m3/hr)H(m) %N(kw)156724363.8256005278.5305525385.5柴油物性： 20(kg/m3) 12(m2/s) 3(m

2、2/s)821.33.34×10-66.58×10-6密度换算： t= 20 (t20)； =1.8250. 20管长 (Km)050100125150162183235255268高程（m）400120470115513301300790910610601、按米勒和伯拉休斯公式计算水力摩阻系数，比较结果的相对误差。2、按平均温度计算摩阻。3、确定泵站泵机组的运行方式及台数，确定泵站数。4、绘管道纵断面图，初步布置泵站位置。5、根据站址计算各站进、出站压力，校核全线动、静水压力。6、校核冬季进出站压力，调整泵站位置。求解过程：1、 问题一求解：问题：按米勒和伯拉休斯公式计算

3、水力摩阻系数，比较结果的相对误差。计算温度：等于全年平均低温 12。粘度: 温度为 12时油品粘度为 3.34×10-6 m2/s。密度：据密度换算公式 t= 20 (t20)； =1.8250. 20；计算得到 12时油品密度为 12 = 827.3 kg/m3。计算流量: Q =Qa；350 ´ 24 ´ 3600 ´ r12式中:Qa 年输柴油量，万吨/年；Q 输油体积流量，m3/s；计算得到输油体积流量为 Q = 2.0×10-2 m3/s。雷洛数： Re = p4dQn , 计算得到 Re=5.19×104 。专心-专注-专

4、业2管壁相对当量粗糙度： e = 2de , 计算得到 e =1.36×10-3。又 Re1 = 59.5e87 , 计算得到 Re1 =1.1×105，故管道内油品流态处于水力光滑区。根据米勒（Miller）公式： 1l = 1.8lg Re-1.53 ，计算得到水力摩阻系数 lm = 0.0207。根据伯拉休斯（Blasius）公式: l = 0.3164Re-0.25 ，计算得到水力摩阻系数 lb = 0.0210。相对误差公式：d = lb - lm ，计算得到相对误差为 1.43%。lb2、问题二求解：问题：按平均温度计算摩阻。根据达西（Darcy-Weisbac

5、h）公式： hl = l L v2 ； d 2g采用伯拉休斯（Blasius）公式，得到水力摩阻系数 l = 0.0210；计算得到输油管线总摩阻损失为： hl =2.71×103 m。3、问题二求解：问题：确定泵站泵机组的运行方式及台数，确定泵站数。用最小二乘法回归泵机组的特性方程 H = f (Qh )；根据近似方程， H = a -bQh2-m ；式中， Qh 小时输送体积流量；又由于管道内油品流态处于水力光滑区，取 m=0.25。通过 matlab 软件，运用最小二乘法计算，程序如下：A= 156724363.8256005278.5305525385.5;x=A(:,1);

6、y=A(:,2);z=x.(1.75);p=polyfit(z,y,1);计算得到 p = -0.4433 723.0313，即 b=0.4433, a=723.0313。故泵机组的特性方程为 H = 723.0313 - 0.4433Qh1.75 。确定泵站泵机组的运行方式及台数：遵循原则：满足任务输量下要求；泵在高效区运行；泵出口压力符合管道内压力要求；考虑经济性要求；从输送量来看，需用多台泵并联运行，计算并联泵台数: n = Q ´ 60 ´60 ；Qh取整后，泵台数 n 为 3。考虑备用泵一台，故各泵站内泵机组采用三台泵并联运行，另设一台泵并联备用。3æ

7、Qö2-m1 . 7 5故泵站特性曲线方程为： H c= a - bçh÷；计算得到 H c = 723 . 0313-0 . 0648Qh，即èn øA= 723.0313 ，B= 0.0648 。初步确定泵站数：单位管道长度单位流量下的摩阻损失： f = bn m；管输流体处于水力光滑区，b =0.0246，故d 5-mf=9.487 (m 3s)-0.25。管线上任何一点的水头为：H x = M (A - BQh2-m )- ( M - 1)hm + ( Z Q - Z x )- fLQ2-m式中，Mx 点处前的泵站数。题中限制条件：考虑

8、到泵的允许进口压力为 040m 油柱，各站站内损失 20m 油柱，又由于成品油管道的最低动水压力应高于 0.2Mpa(大约 25m 油注)。设计进站压力为 28m 油注。泵站设计算法：1、假设题中所给各点之间的点的高程随管长线性变化。2、设定特定步长，对端点间管长设立计算点；3、按流量计算管线上计算点的水头 H x ；4、判断计算点的 H x 是否大于 28m，如果 H x 小于 20 米，则在此点之前的计算点设立泵站，即 M 增加 1。运用 Matlab 软件编程：A=050100125150162183235255268140012047011551330130079091061060;B

9、=A(1,:);C=A(2,:);S=0.05;%S为空间步长D=0:S:268;%D为沿管长布置的计算点E=;%E为高程%计算绘制纵断面图 for i=0:S:268if i<=50 F=(C(2)-C(1)/(B(2)-B(1)*(D(floor(i/S+1)-B(1)+C(1);elseif i>50&&i<=100 F=(C(3)-C(2)/(B(3)-B(2)*(D(floor(i/S+1)-B(2)+C(2);elseif i>100&&i<=125 F=(C(4)-C(3)/(B(4)-B(3)*(D(floor(i/

10、S+1)-B(3)+C(3);elseif i>125&&i<=150 F=(C(5)-C(4)/(B(5)-B(4)*(D(floor(i/S+1)-B(4)+C(4);elseif i>150&&i<=162 F=(C(6)-C(5)/(B(6)-B(5)*(D(floor(i/S+1)-B(5)+C(5);elseif i>162&&i<=183 F=(C(7)-C(6)/(B(7)-B(6)*(D(floor(i/S+1)-B(6)+C(6);elseif i>183&&i<

11、=235 F=(C(8)-C(7)/(B(8)-B(7)*(D(floor(i/S+1)-B(7)+C(7);elseif i>235&&i<=2554F=(C(9)-C(8)/(B(9)-B(8)*(D(floor(i/S+1)-B(8)+C(8); elseif i>255&&i<=268F=(C(10)-C(9)/(B(10)-B(9)*(D(floor(i/S+1)-B(9)+C(9);endE=E,F;end% 设计泵站HF=ones(1,floor(268/S+1);HF(1)=607.71;G=floor(268/S+1);

12、I=;InH=;OutH=;for i=2:1:GHF(i)=HF(i-1)+E(i-1)-E(i)-10.09*S;if HF(i)<28,%进站压力判断InH=InH,HF(i-1);%进站水头HF(i-1)=HF(i-1)+607.71-20;%增加泵站I=I,i;%设立泵站计算点OutH=OutH,HF(i-1);%出站水头endend%J为泵站位置for i=1:4J(1,i)=D(I(i);J(2,i)=E(I(i);end%绘制图形HZ=HF+E;figure(1)plot(D,HF,'r-') ,xlabel('管长，km'),ylabel

13、('水头，m'),title('总水头线') hold onfigure(2) plot(D,E,'b-','LineWidth',1)xlabel('管长，km'),ylabel('水头，m'),title('总水头线') legend('总水头')hold on plot(D,HZ,'g-','LineWidth',3) legend('高程','水力坡降线')计算得到：需要建立 5 个泵站，位置分别

14、是（0, 400），（70.85, 265.95），（102.40，535.76），（118.10，965.94），（144.35，1290.10）。总水头线和水力坡降线见下图：54、问题四的求解：问题：绘管道纵断面图，初步布置泵站位置。管道纵断面图如图：6由问题三的解答得到初步布置得泵站位置为：（0, 400），（70.85, 265.95），（102.40，535.76），（118.10，965.94），（144.35，1290.10）。5、问题五的求解：问题五：根据站址计算各站进、出站压力，校核全线动、静水压力计算各站进、出站压力：各站进站压力： H Ini = (i - 1) (A -

15、 BQh2-m )- ( i - 2)hm - ( Z Q - Z x )- fLQ2-m ；各站出站压力： H Outi = i (A - BQh2-m )- ( i - 1)hm - (Z Q - Z x )- fLQ2-m 。由问题三程序计算得到，各站进、出站压力:H In1 =20,HO u1 t=607.71m;HIn 2 =28.09m,HOut 2 =615.80m；H In3 =29.02m,HOut 3 =616.73m；HIn 4 =29.51m,HOut 4 =617.22m；HIn5 =28.19m,HOut 5 =615.90m。校核全线动、静水压力动水压力：指油流沿

16、管道流动过程中各点的剩余压力。在纵断面图上，动水压力是管道纵断面线与水力坡降线之间的垂直高度。通过程序三计算，管道内压力范围为（0.228Mpa,5.88Mpa）,故符合动水压力允许值范围（0.2Mpa，6.4Mpa）；静水压力：指油流停止流动后，由地形高差产生的静液注压力。从管道纵断面图可以看出，当油流停止流动后，点（50,120）处出现最大静液注压力约 10.30Mpa，故需设置减压站以防出现事故。6、 问题六的求解：问题六：校核冬季进出站压力，调整泵站位置。冬季平均低温为 3，重新按照新的粘度和密度计算得到：泵与管道的新工况点为Q = 0.0185 m3s, H = 622.1626m 。调整夏季进站压力限制，调至 40m 油注后，冬季进出站压力符合进出站压力要求和动静水压力要求。重新计算得到的泵站位置为（0,400），（70.15,261.05），（102.10,527.54），（117.85,959.09），（143.70,1285.90）。7调整后夏季进出站压力： H In1=20,HO u1 t=607.79m;HIn 2=40.55m,HOut