含蜡原油长输管道平均温度研究

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1、含蜡原油长输管道平均温度研究StudyonAverageTemperatureinLongDistanceWaxyOilPipeline张足斌张国忠王海琴（中国石油大学（华东））摘要：含蜡原油长输管道工艺计算因考虑物性参数与油温的关系而变得复杂。从输送距离、压降和油温这三者之间的关系式出发，引出了具有物理意义的三个平均温度。当以析蜡点温度和反常点温度作为分界点进行工艺计算时，三个平均温度具有高度的一致性，并在不同温度区间呈现出非常好的线性关系。本文给出的综合平均输油温度计算式和相应计算方法使含蜡原

2、油长输管道的工艺计算快捷而准确。该方法可以应用于较大的温度区间，同时适用于层流和紊流。关键词：长输管道；含蜡原油；平均温度；水力计算；热力计算含蜡原油热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）、比热容等均按自身规律随油温变化，管道工艺计算过程中充分考虑原油物性随温度的变化规律，对于保证计算的精确性是十分必要的。但为了计算的简便，文献和规范中引入了可用于任一温度区间的输油平均温度及其算法[1][2]，导致不同计算公式的结果之间产生矛盾，而

3、且计算结果精度较差[4][5]。本文给出几种有实际意义的平均温度计算方法，并通过计算实践给出了与理论平均温度有良好近似的输油平均温度计算公式，提高了计算的快捷性，同时能有效减小不同计算方法所得结果之间的差异。1长输管道沿程温度与压降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

4、道长度，m；g，重力加速度，m/s2。(2)方程式(1)经过积分得到出站管道长度与对应油温的关系:(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处消耗的压降为　(4)将式（3）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，计算对应温度下所需的物性参数[1,2]和摩阻系数[3]，由式（3）就可计算出出站距离与管中油温的关系。进而利用式（4）求出出站距离与摩阻的关系，求解时式（4）的右端同样用数值积分表示，利用已经求出的与出站

5、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。1.3　管线压降与油温的关系根据式（1），令，并结合，则可得到热油管道沿线温降与压降之间的关系式:(5)2热油管道平均温度2.1热油管道平均温度的定义根据不同的解析关系式可以定义不同的平均温度，此时关系式中所有的物性参数和摩阻系数都必须与该平均温度相对应。使式（3）得到满足的平均温度定义为Tm1，则式（3）中除了T外其余参数都作为常数，此时式（3）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（4）相对

6、应平均温度定义为Tm2，此时式（4）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（5）相对应平均温度定义为Tm3，此时式（5）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Tml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（3）用数值积分的方法求出对应出站距离L处的油温TL，对式（6）运用二分法求解，Tml以及对应的cml、ρm1、λm1使式（6）得到满足。类似计算方法可求

7、出平均温度Tm2和Tm3。为了工艺计算的简便性，文献[1,2]定义输油平均温度为　(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＝1.8W/(m2•℃)。

8、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1。表1　原油物性系数ρ0kg•m-3ξkg•m-3•℃-1TSL℃Tcmax℃AJ•kg-1•℃-1n1℃-1BJ•kg-1•℃-1m℃-1Tfan℃TSL1℃912.00.6241.8629.83484.00.34651925.50.0116436.243.0M1m2•s-1N1m2•s-1•℃-1M2m2•s-1N2m2•s-1•℃-1AKPa•snNK℃-1An