埋地原油管道在线修复时站间温降的计算优化

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1、第39卷第3期当代化工Vo1．39，No．32010年6月ContemporaryChemic~IndustryJune，2010埋地原油管道在线修复时站间温降的计算优化术罗晓雷，付丽，董美(辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001)摘要：针对原油长输管线局部大修时出现凝油事故的问题进行了研究。采用分段法计算埋地热输原油管道在线修复时站间的温降变化，并用C语言编制了计算程序，进行了实例计算；找出防止凝油事故的有效方法。关键词：热输；管道；大修中图分类号：TE832．2文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)03—0295—0

2、3随着石油工业的发展，我国现在已拥有数万公1．2开挖管段单元段上传热系数的计算里的长输油气管道，担负着65％以上原油产量及对于开挖管段的传热过程也由3部分组成，即95％天然气产量的输送任务，被称为国民经济的“地原油将热量以对流方式传给管道壁内侧，再由管壁下大动脉”。我国许多在役管道已进入老龄期，由于导热方式传给管壁外侧，最后传给周围的空气。管道本身的老化、腐蚀以及人为破坏，管道事故频繁发生，严重影响了管道的正常运行和周围的自然环境，此外，社会环境的恶化和地方保护主义导致管道侵权事件剧增，管道的安全可靠性问题日益突出。为使管道为使管道大修

3、能在安全稳定的条件下进行，有必要计算管道大修时的站问运行参数。1管道总传热系数1．1埋地管段单元段上传热系数的计算对于埋地热油管道，传热过程可分解成3个阶段，即原油将热量以对流方式传给管道壁内侧，再由管壁内侧以导热方式传给管壁外侧，最后传给周围的土壤。计算埋地段传热系数K，首先要计算原油对管内壁的放热系数，但由于管内壁温度是未知量，因而先要根据热平衡方程求出仅。(T-)仅2(一)一i(T—Tam)(1)整理后得：Tam+()(2)2图1埋地段传热系数K计算程序框图Fig．1Calculationprogramdiagramofbufie

4、dsectionheatTbi)=一n__(Tam)(3)transfercoeficientki2式(3)是关于的超越方程。采用弦截法求，计算开挖段传热系数，首先要计算原油对管由于介于和之间，因此‘)和Tbi(2)所赋初内壁的放热系数仅和管壁外侧对周围空气的放热值分别为和，求解过程见程序框图1。系数仅，但由于管壁外侧温度+。和管壁内侧温度收稿日期：2009．12—13作者简介：罗晓雷(1982一)，女，辽宁抚顺人，辽宁石油化工大学硕士研究生，从事油气储运工程方面的研究。fuli6861820@163．tom。296当代化工第39卷第3

5、期是未知量，因而先要求出和。2000≤Re≤1O0O0(8)由于。介于大气温度和原油温度之间，l12】．口。：0．021~)-Re()1o000(9)令z。(1】=，。【1)=，故初始值州=计算一bi非牛顿流体原油对管壁内侧的放热系数，层流出7下的仅值然后根据热平衡方程求出。时用式(7)计算，紊流时用式(9)计算，但其中的各项准数应按非牛顿流体的物性计算。OL(I"-)=(一)(4)0i(3)管外壁至土壤的传热系数整理后得：等A：譬(5)(6)一式(6)是关于的超越方程，采用弦截法求，求解方程与图1所示大致相同。只是)的表(4)埋地段单

6、元段上的传热系数达式为式(6)，和。()所赋初值分别为7和1，计算出该下的仅。。由于仅()=仅：(一T)，由上述相等关系，可令口1：f^)，：Or．1()=2(1一T)”)3算例_L如果y>0，则有()=l，州=；否某一输送含蜡原油的热输管道，管径为720mm×9mm，埋深处的自然地温为13℃，大则T~i+l(2】：⋯Tbi~'l-直至y

7、算数为0．276W／(m·℃)，平均厚度为0．039m。经勘测，出站处管道的埋深为2．06m，管道周围土壤的_{詈}+{鲁)导热系数为1．5lOW／(m·℃)。距出站口30km处管(2)油品的总传热系数计算式道的埋深为1．46m，管道周围土壤的导热系数为牛顿流体时油流至管内壁的传热系数表达式1．435w，(m·℃)。进站处管道的埋深为1．91ITI，管为：道周围土壤导热系数为1．161W／(m·℃)。由于防腐17尺e’G(Pri2000(7)层老化严重，拟在距出站口20、26和33km处分别挖开3km，对管道进行防腐层的修复。用C语言编

8、0l2(Re．87．280．0-4(鲁程计算站间温降，结果见表1，两种修复条件下原油温度分布曲线见图2。表1管道沿程温度分布Table1Temperaturedistributionalongthepipe