常溫輸送習(xí)題解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1輸油管道設(shè)計(jì)與管理作業(yè)某密閉長(zhǎng)輸管道每年輸柴油 50 萬噸/年，管材 159×6，管壁當(dāng)量粗糙度 e=0.1mm，管線最高工作壓力為 6.4MPa，沿線年平均地溫 t0=12，最低月平均地溫 t0=3。泵站選用 65y50×12 型離心泵，允許進(jìn)口壓力為 040m 油柱，各站站內(nèi)損失 20m 油柱，首站進(jìn)站壓力為 20m 油柱。65y50×12 型離心泵輸水時(shí)參數(shù)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密度換算： t= 20 (t20)； =1.8250. 20管長(zhǎng) (Km)050100125150162183235255268高程（m）400120470115513301300790910610601、按米勒和伯拉休斯公式計(jì)算水力摩阻系數(shù)，比較結(jié)果的相對(duì)誤差。2、按平均溫度計(jì)算摩阻。3、確定泵站泵機(jī)組的運(yùn)行方式及臺(tái)數(shù)，確定泵站數(shù)。4、繪管道縱斷面圖，初步布置泵站位置。5、根據(jù)站址計(jì)算各站進(jìn)、出站壓力，校核全線動(dòng)、靜水壓力。6、校核冬季進(jìn)出站壓力，調(diào)整泵站位置。求解過程：1、 問題一求解：?jiǎn)栴}：按米勒和伯拉休斯公式計(jì)算

3、水力摩阻系數(shù)，比較結(jié)果的相對(duì)誤差。計(jì)算溫度：等于全年平均低溫 12。粘度: 溫度為 12時(shí)油品粘度為 3.34×10-6 m2/s。密度：據(jù)密度換算公式 t= 20 (t20)； =1.8250. 20；計(jì)算得到 12時(shí)油品密度為 12 = 827.3 kg/m3。計(jì)算流量: Q =Qa；350 ´ 24 ´ 3600 ´ r12式中:Qa 年輸柴油量，萬噸/年；Q 輸油體積流量，m3/s；計(jì)算得到輸油體積流量為 Q = 2.0×10-2 m3/s。雷洛數(shù)： Re = p4dQn , 計(jì)算得到 Re=5.19×104 。專心-專注-專

4、業(yè)2管壁相對(duì)當(dāng)量粗糙度： e = 2de , 計(jì)算得到 e =1.36×10-3。又 Re1 = 59.5e87 , 計(jì)算得到 Re1 =1.1×105，故管道內(nèi)油品流態(tài)處于水力光滑區(qū)。根據(jù)米勒（Miller）公式： 1l = 1.8lg Re-1.53 ，計(jì)算得到水力摩阻系數(shù) lm = 0.0207。根據(jù)伯拉休斯（Blasius）公式: l = 0.3164Re-0.25 ，計(jì)算得到水力摩阻系數(shù) lb = 0.0210。相對(duì)誤差公式：d = lb - lm ，計(jì)算得到相對(duì)誤差為 1.43%。lb2、問題二求解：?jiǎn)栴}：按平均溫度計(jì)算摩阻。根據(jù)達(dá)西（Darcy-Weisbac

5、h）公式： hl = l L v2 ； d 2g采用伯拉休斯（Blasius）公式，得到水力摩阻系數(shù) l = 0.0210；計(jì)算得到輸油管線總摩阻損失為： hl =2.71×103 m。3、問題二求解：?jiǎn)栴}：確定泵站泵機(jī)組的運(yùn)行方式及臺(tái)數(shù)，確定泵站數(shù)。用最小二乘法回歸泵機(jī)組的特性方程 H = f (Qh )；根據(jù)近似方程， H = a -bQh2-m ；式中， Qh 小時(shí)輸送體積流量；又由于管道內(nèi)油品流態(tài)處于水力光滑區(qū)，取 m=0.25。通過 matlab 軟件，運(yùn)用最小二乘法計(jì)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);計(jì)算得到 p = -0.4433 723.0313，即 b=0.4433, a=723.0313。故泵機(jī)組的特性方程為 H = 723.0313 - 0.4433Qh1.75 。確定泵站泵機(jī)組的運(yùn)行方式及臺(tái)數(shù)：遵循原則：滿足任務(wù)輸量下要求；泵在高效區(qū)運(yùn)行；泵出口壓力符合管道內(nèi)壓力要求；考慮經(jīng)濟(jì)性要求；從輸送量來看，需用多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，計(jì)算并聯(lián)泵臺(tái)數(shù): n = Q ´ 60 ´60 ；Qh取整后，泵臺(tái)數(shù) n 為 3?？紤]備用泵一臺(tái)，故各泵站內(nèi)泵機(jī)組采用三臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行，另設(shè)一臺(tái)泵并聯(lián)備用。3æ

7、Qö2-m1 . 7 5故泵站特性曲線方程為： H c= a - bçh÷；計(jì)算得到 H c = 723 . 0313-0 . 0648Qh，即èn øA= 723.0313 ，B= 0.0648 。初步確定泵站數(shù)：?jiǎn)挝还艿篱L(zhǎng)度單位流量下的摩阻損失： f = bn m；管輸流體處于水力光滑區(qū)，b =0.0246，故d 5-mf=9.487 (m 3s)-0.25。管線上任何一點(diǎn)的水頭為：H x = M (A - BQh2-m )- ( M - 1)hm + ( Z Q - Z x )- fLQ2-m式中，Mx 點(diǎn)處前的泵站數(shù)。題中限制條件：考慮

8、到泵的允許進(jìn)口壓力為 040m 油柱，各站站內(nèi)損失 20m 油柱，又由于成品油管道的最低動(dòng)水壓力應(yīng)高于 0.2Mpa(大約 25m 油注)。設(shè)計(jì)進(jìn)站壓力為 28m 油注。泵站設(shè)計(jì)算法：1、假設(shè)題中所給各點(diǎn)之間的點(diǎn)的高程隨管長(zhǎng)線性變化。2、設(shè)定特定步長(zhǎng)，對(duì)端點(diǎn)間管長(zhǎng)設(shè)立計(jì)算點(diǎn)；3、按流量計(jì)算管線上計(jì)算點(diǎn)的水頭 H x ；4、判斷計(jì)算點(diǎn)的 H x 是否大于 28m，如果 H x 小于 20 米，則在此點(diǎn)之前的計(jì)算點(diǎn)設(shè)立泵站，即 M 增加 1。運(yùn)用 Matlab 軟件編程：A=050100125150162183235255268140012047011551330130079091061060;B

9、=A(1,:);C=A(2,:);S=0.05;%S為空間步長(zhǎng)D=0:S:268;%D為沿管長(zhǎng)布置的計(jì)算點(diǎn)E=;%E為高程%計(jì)算繪制縱斷面圖 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% 設(shè)計(jì)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,%進(jìn)站壓力判斷InH=InH,HF(i-1);%進(jìn)站水頭HF(i-1)=HF(i-1)+607.71-20;%增加泵站I=I,i;%設(shè)立泵站計(jì)算點(diǎn)OutH=OutH,HF(i-1);%出站水頭endend%J為泵站位置for i=1:4J(1,i)=D(I(i);J(2,i)=E(I(i);end%繪制圖形HZ=HF+E;figure(1)plot(D,HF,'r-') ,xlabel('管長(zhǎng)，km'),ylabel

13、('水頭，m'),title('總水頭線') hold onfigure(2) plot(D,E,'b-','LineWidth',1)xlabel('管長(zhǎng)，km'),ylabel('水頭，m'),title('總水頭線') legend('總水頭')hold on plot(D,HZ,'g-','LineWidth',3) legend('高程','水力坡降線')計(jì)算得到：需要建立 5 個(gè)泵站，位置分別

14、是（0, 400），（70.85, 265.95），（102.40，535.76），（118.10，965.94），（144.35，1290.10）。總水頭線和水力坡降線見下圖：54、問題四的求解：?jiǎn)栴}：繪管道縱斷面圖，初步布置泵站位置。管道縱斷面圖如圖：6由問題三的解答得到初步布置得泵站位置為：（0, 400），（70.85, 265.95），（102.40，535.76），（118.10，965.94），（144.35，1290.10）。5、問題五的求解：?jiǎn)栴}五：根據(jù)站址計(jì)算各站進(jìn)、出站壓力，校核全線動(dòng)、靜水壓力計(jì)算各站進(jìn)、出站壓力：各站進(jìn)站壓力： H Ini = (i - 1) (A -

15、 BQh2-m )- ( i - 2)hm - ( Z Q - Z x )- fLQ2-m ；各站出站壓力： H Outi = i (A - BQh2-m )- ( i - 1)hm - (Z Q - Z x )- fLQ2-m 。由問題三程序計(jì)算得到，各站進(jìn)、出站壓力: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。校核全線動(dòng)、靜水壓力動(dòng)水壓力：指油流沿

16、管道流動(dòng)過程中各點(diǎn)的剩余壓力。在縱斷面圖上，動(dòng)水壓力是管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度。通過程序三計(jì)算，管道內(nèi)壓力范圍為（0.228Mpa,5.88Mpa）,故符合動(dòng)水壓力允許值范圍（0.2Mpa，6.4Mpa）；靜水壓力：指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液注壓力。從管道縱斷面圖可以看出，當(dāng)油流停止流動(dòng)后，點(diǎn)（50,120）處出現(xiàn)最大靜液注壓力約 10.30Mpa，故需設(shè)置減壓站以防出現(xiàn)事故。6、 問題六的求解：?jiǎn)栴}六：校核冬季進(jìn)出站壓力，調(diào)整泵站位置。冬季平均低溫為 3，重新按照新的粘度和密度計(jì)算得到：泵與管道的新工況點(diǎn)為Q = 0.0185 m3s, H = 622.1626m 。調(diào)整夏季進(jìn)站壓力限制，調(diào)至 40m 油注后，冬季進(jìn)出站壓力符合進(jìn)出站壓力要求和動(dòng)靜水壓力要求。重新計(jì)算得到的泵站位置為（0,400），（70.15,261.05），（102.10,527.54），（117.85,959.09），（143.70,1285.90）。7調(diào)整后夏季進(jìn)出站壓力： H In1=20,HO u1 t=607.79m;HIn 2=40.55m,HOut