某油庫(kù)設(shè)計(jì)工藝管線(xiàn)計(jì)算

1、油氣儲(chǔ)存技術(shù)與管理課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目:_ 某油庫(kù)設(shè)計(jì)工藝管線(xiàn)計(jì)算 _ 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 摘要油庫(kù)設(shè)置管網(wǎng)的主要目的是完成油品的收發(fā)作業(yè)和輸轉(zhuǎn)倒罐等任務(wù)。因此在完成油庫(kù)工藝流程圖和管網(wǎng)布置圖的同時(shí)，還要進(jìn)行管路的水力計(jì)算，以便經(jīng)濟(jì)合理地選擇管徑和泵機(jī)組。管路設(shè)計(jì)中，選擇什么樣的管徑是涉及到油庫(kù)投資，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用和維修費(fèi)用的問(wèn)題，需要全面分析研究才能做出比較正確的選擇。這樣選擇的管徑一般可以做到更為經(jīng)濟(jì)合理，因此這個(gè)管徑就稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)管徑，相應(yīng)于這個(gè)管徑的計(jì)算流速便稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)流速。油庫(kù)設(shè)計(jì)中，管徑都是通過(guò)經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算的。即首先根據(jù)油品的粘度選

2、擇相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)流速，然后按照業(yè)務(wù)流量，求得每種油品鶴管、集油管、吸入管、排出管的直徑。其次，根據(jù)管線(xiàn)的水擊壓力、鋼管許用應(yīng)力、焊縫系數(shù)等計(jì)算出每種油品鶴管、集油管、吸入管、排出管的管線(xiàn)壁厚。最后，根據(jù)油品的業(yè)務(wù)流量和流速、粘度以及管路的相對(duì)粗糙度e（本設(shè)計(jì)取e=0.15mm），便可根據(jù)雷諾數(shù)的大小，判斷油品在管路中的流態(tài)，進(jìn)而求得水力摩阻系數(shù)。再利用達(dá)西公式，便可分別算出每種油品鶴管、集油管、吸入管、排出管的沿程摩阻損失和局部摩阻損失，求和可得各種油品的管線(xiàn)總水力摩阻損失h。最后，根據(jù)石油庫(kù)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)及計(jì)算結(jié)果進(jìn)行集油管的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)流速 業(yè)務(wù)流量 管線(xiàn)直徑 管線(xiàn)壁厚 水力摩阻abst

3、ractterminal set pipe network's main purpose is to finished product to send and receive homework and transport cans, etc. thus at the completion of process flow diagram and pipe network layout of oil at the same time, also for hydraulic calculation of pipeline, so that the economic and reasonabl

4、e to choose pipe diameter and the pump unit.pipeline design, the choice of what kind of pipe diameter is involves the terminal investment, operation cost and maintenance cost, comprehensive analysis and study is needed to make a more correct choice. so choose pipe diameter usually can do more econom

5、ic and reasonable, so called economic pipe diameter, the diameter corresponding to the diameter of the computing velocity is called economic velocity. terminal design, calculation of pipe diameter by economic velocity. : first of all, according to the viscosity of the oil of the economic flow veloci

6、ty, and then according to the business flow, obtains each crane oil pipe, tubing, suction pipe, the diameter of the discharge pipe. second, according to the water hammer pressure of pipeline, pipe allowable stress, weld coefficient calculated each crane oil pipe, tubing, suction and discharge pipe o

7、f the pipe wall thickness. finally, according to the business flow and flow velocity, viscosity, and oil pipeline's relative roughness e (e = 0.15 mm) in this design, can according to the size of the reynolds number, the oil flow in pipeline, calculated the hydraulic friction coefficient. using

8、darcy formula, can respectively calculate the crane each oil pipe, tubing, suction and discharge pipe of the friction loss, friction loss and the partial sum total can get all kinds of oil pipeline hydraulic friction loss h. finally, according to the "oil library process design manual" tub

9、ing design and calculation result set.key words: economic flow rate business flow pipe diameter pipe wall thickness hydraulic friction目錄摘要i1 設(shè)計(jì)參數(shù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)11.1油庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)11.2油庫(kù)資料12 每種油品管徑的確定32.1 業(yè)務(wù)流量32.2 經(jīng)濟(jì)流速的選取32.3 管徑的計(jì)算42.4 各種油品標(biāo)準(zhǔn)管徑的選擇63 每種油品管線(xiàn)壁厚的確定73.1水擊計(jì)算的基本方程式73.2壁厚的計(jì)算公式73.3 200#溶劑油的管線(xiàn)壁厚83.3.1 集油管路厚度計(jì)算

10、83.3.2 吸入管路厚度計(jì)算93.3.3 排出管厚度計(jì)算93.4 0#柴油、-10#柴油的管線(xiàn)壁厚103.4.1 集油管路厚度計(jì)算103.4.2 吸入管路厚度計(jì)算113.4.3 排出管路厚度計(jì)算123.5 每種油品標(biāo)準(zhǔn)管線(xiàn)壁厚的選擇124 每種油品管線(xiàn)摩阻損失計(jì)算144.1 計(jì)算公式144.1.1沿程摩阻計(jì)算公式144.1.2 局部摩阻計(jì)算公式144.2計(jì)算長(zhǎng)度的確定154.3 200#溶劑油的管線(xiàn)摩阻損失164.3.1 鶴管的摩阻損失164.3.2 集油管的摩阻損失174.3.3 吸入管的摩阻損失174.3.4 排出管的摩阻損失184.3.5 總水力摩阻184.4 0#柴油、-10#柴油的

11、管線(xiàn)摩阻損失194.4.1 鶴管的摩阻損失194.4.2 集油管的摩阻損失194.4.3 吸入管的摩阻損失204.4.4 排出管的摩阻損失204.4.5 總水力摩阻214.5 各種油品的摩阻損失215 結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)231 設(shè)計(jì)參數(shù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.1油庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)油庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1.1和表1.2所示。表1.1 經(jīng)營(yíng)品種、年周轉(zhuǎn)量、周轉(zhuǎn)系數(shù)、油品性質(zhì)經(jīng)營(yíng)品種相對(duì)密度年周轉(zhuǎn)量/104t周轉(zhuǎn)系數(shù)粘度/mm2/s90汽油0.7213.650.7593汽油0.725.150.75200溶劑油0.720.240.750柴油0.847.9658.5-10柴油0.841.9148.520農(nóng)用柴油0.843

12、.6658.5燈用煤油0.820.9532.8表1.2 油品物性表參數(shù) 名稱(chēng)90汽油93汽油-10柴油-35柴油重柴油燃料油比重0.720.720.830.830.850.85閃點(diǎn)2828727278120運(yùn)動(dòng)粘度厘沱201155500.40.42.552.5510.8220080351003.951.2油庫(kù)資料1）收發(fā)任務(wù)：每天最大收油量900t，可以同時(shí)用3根鶴管卸油，每天操作8小時(shí)。2）地形資料：泵至最遠(yuǎn)的90汽油罐的管路長(zhǎng)度為2000m，油罐計(jì)算液面與鐵路軌頂之間的高差為55m；泵吸入口至集油管的吸入管長(zhǎng)度為25m，每根鶴管的長(zhǎng)度為14m；鶴管吸入口（即油罐車(chē)最低液面）到鶴管最高點(diǎn)的垂

13、直距離為4m，鶴管吸入口到容易發(fā)生氣阻的鶴管最高點(diǎn)的鶴管長(zhǎng)度為5m，鶴管的管徑為108×4mm。鐵路軌頂至油罐車(chē)底部高差為1.1m。3）油罐所在地月平均最高溫度下汽油的飽和蒸氣壓為5 m水柱。4）氣象資料：油罐所在地最冷月大氣月平均最低溫度為2。平均風(fēng)速為2.5m/s。2 每種油品管徑的確定2.1 業(yè)務(wù)流量 (2-1)式中: 油品的最大業(yè)務(wù)流量,油品每天最大周轉(zhuǎn)量，；油品密度，；t每天的運(yùn)行時(shí)間，8h。最大流量作為每種油品的業(yè)務(wù)流量：2.2 經(jīng)濟(jì)流速的選取依據(jù)油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理查的不同粘度的油品在管路中的經(jīng)濟(jì)流速如下表2.1表2.1 不同粘度的油品在管路中的經(jīng)濟(jì)流速粘度經(jīng)濟(jì)流速，m/s運(yùn)

14、動(dòng)粘度，條件粘度，吸入管路排出管路12121.52.5228241.32.028724101.21.57214610201.11.214643820601.01.1438977601200.81.0根據(jù)每種油品粘度查得各種油品的經(jīng)濟(jì)流速選擇見(jiàn)表2.2。表2.2 不同油品的經(jīng)濟(jì)流速油品種類(lèi)經(jīng)濟(jì)流速，m/s吸入管路排出管路90#汽油1.52.593#汽油1.52.5200#溶劑油1.52.50#柴油1.32.0-10#柴油1.32.020#農(nóng)用柴油1.32.0燈用煤油1.32.02.3管徑的計(jì)算油庫(kù)設(shè)計(jì)中，管徑是根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速和業(yè)務(wù)流量共同決定的，計(jì)算公式為： (2-2)式中 管路的計(jì)算內(nèi)徑，；油品

15、的最大業(yè)務(wù)流量，；油品經(jīng)濟(jì)流速，。根據(jù)油庫(kù)中經(jīng)營(yíng)品種，將油品分為五組，分組如下：第一組：90#汽油，93#汽油第二組：200#溶劑油第三組：0#柴油，-10#柴油第四組：20#農(nóng)用柴油第五組：燈用煤油代入數(shù)據(jù)得： 第一組：90#、93#汽油吸入管路經(jīng)濟(jì)流速v吸=1.5m/s，吸入管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn200mm90#、93#汽油排出管路經(jīng)濟(jì)流速v排=2.5m/s，排出管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn150mm 第二組：200#溶劑油吸入管路經(jīng)濟(jì)流速v吸=1.5m/s，吸入管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn200mm200#溶劑油排出管路經(jīng)濟(jì)流速v排=2.5m/s，排出管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn1

16、50mm 第三組：0#柴油，-10#柴油吸入管路經(jīng)濟(jì)流速v吸=1.3m/s，吸入管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn200mm0#柴油，-10#柴油排出管路經(jīng)濟(jì)流速v排=2.0m/s，排出管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn150mm第四組：20#農(nóng)用柴油吸入管路經(jīng)濟(jì)流速v吸=1.3m/s，吸入管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn200mm20#農(nóng)用柴油排出管路經(jīng)濟(jì)流速v排=2.0m/s，排出管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn150mm第五組：燈用煤油吸入管路經(jīng)濟(jì)流速v吸=1.3m/s，吸入管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn200mm燈用煤油排出管路經(jīng)濟(jì)流速v排=2.0m/s，排出管路的管徑： 按標(biāo)準(zhǔn)選擇dn150mm2.4 各

17、種油品標(biāo)準(zhǔn)管徑的選擇根據(jù)石油庫(kù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)管徑，按規(guī)定集油管比吸入管大一個(gè)級(jí)別。鶴管管徑選dn100mm，集油管管徑選dn250mm，吸入管管徑選dn200mm ，排出管管徑選dn150mm。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼管規(guī)格得到各種油品的標(biāo)準(zhǔn)管徑見(jiàn)表2.3。表2.3 各種油品的管路直徑選擇油品名稱(chēng)鶴管集油管吸入管排出管90#汽油10827321915993#汽油108273219159200#溶劑油1082732191590#柴油108273219159-10#柴油10827321915920#農(nóng)用柴油108273219159燈用煤油108273219159由于三人一組設(shè)計(jì)，所以我們?nèi)朔謩e選擇了兩組

18、進(jìn)行計(jì)算，我選擇的是第二組和第三組，即200#溶劑油和0#柴油、-10#柴油。3 每種油品管線(xiàn)壁厚的確定3.1水擊計(jì)算的基本方程式水擊現(xiàn)象中壓力波傳播的速度的計(jì)算公式： (3-1) 式中： k液體的體積模量，由表4.1查得。 d平均管徑，m； e管材彈性模數(shù)，pa； 管壁厚度，m； g重力加速度；m/s2 液體的密度。油庫(kù)輸送油、蒸汽的管線(xiàn)一般都是采用碳素鋼管，因此設(shè)計(jì)中管道皆采用無(wú)縫10#優(yōu)質(zhì)碳素鋼，由于公式（3-2）中的管壁厚度未知，所以采用試算法。表4.1 液體的體積模量液體名稱(chēng)體積模量，105pa7202138405090水244002260022200汽油93507750煤油1390

19、0潤(rùn)滑油159001410015相對(duì)密度0.8315600138001250015相對(duì)密度0.901960017700159003.2壁厚的計(jì)算公式管壁的厚度與管路輸送的壓力、溫度以及選用的管材和管徑有關(guān)。壁厚計(jì)算公式如下： (3-2)式中：管壁厚，mm表3.2 焊縫系數(shù)值無(wú)縫鋼管有縫（含螺紋）鋼管雙面焊單面焊a3f16m1.000.850.750.65表3.3 鋼管許用應(yīng)力鋼管種類(lèi)無(wú)縫（或有縫）鋼管螺旋鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼低合金鋼102030a3f16mn1461742081462243.3 200#溶劑油的管線(xiàn)壁厚3.3.1 集油管路厚度計(jì)算假設(shè)集油管管壁厚度為6mm,試算過(guò)程如下：

20、=3961.6由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： m/s 壓力損失即工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =3.86mm 按標(biāo)準(zhǔn)選7mm3.3.2 吸入管路厚度計(jì)算假設(shè)吸入管管壁厚度為10mm,試算過(guò)程如下： =3741.2由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： m/s 壓力損失即工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =4.20mm 按標(biāo)準(zhǔn)選6mm3.3.3 排出管厚度計(jì)算假設(shè)排出管管壁厚度為8mm,試算過(guò)程如下： =3729.6由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： m/s 壓力損失即工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =4.94mm 按標(biāo)準(zhǔn)選

21、8mm因此，200#溶劑油集油管選273×7 mm，輸油管選219×6mm，排出管選159×8 mm。3.4 0#柴油、-10#柴油的管線(xiàn)壁厚3.4.1 集油管路厚度計(jì)算假設(shè)集油管管壁厚度為6mm,試算過(guò)程如下： =3667.7由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： 壓力損失即工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =4.01mm 按標(biāo)準(zhǔn)選7mm3.4.2 吸入管路厚度計(jì)算假設(shè)吸入管管壁厚度為6mm,試算過(guò)程如下： =3585.1由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： 壓力損失即管道工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =4.47mm 按

22、標(biāo)準(zhǔn)選6mm3.4.3 排出管路厚度計(jì)算假設(shè)排出管管壁厚度為6mm,試算過(guò)程如下： =3507.8由于閥門(mén)突然關(guān)閉，是流速變動(dòng)，從而引起壓力變動(dòng),計(jì)算公式為： 壓力損失即工作壓力：管壁厚度計(jì)算公式： =5.24mm 按標(biāo)準(zhǔn)選10mm因此，0#柴油、-10#柴油集油管選273×7 mm，輸油管選219×6 mm，排出管路選159×10 mm。3.5 每種油品標(biāo)準(zhǔn)管線(xiàn)壁厚的選擇常用公稱(chēng)壓力下的鋼管壁厚見(jiàn)表3.4.表3.4 常用公稱(chēng)壓力下的鋼管壁厚公稱(chēng)直徑/mm管子外徑/mm管壁厚度/mm備注pn=2.5mpapn=4.0mpapn=6.4mpapn=10mpa無(wú)縫鋼管

23、直徑為dn40及dn40以下為冷拔管，dn50至dn300為熱軋管100108446812513344.57101501594.55810200219661013250273771116根據(jù)表3.4公稱(chēng)壓力下的鋼管壁厚進(jìn)行每種油品的管線(xiàn)壁厚選擇，選擇結(jié)果見(jiàn)表3.5。表3.5 每種油品管線(xiàn)壁厚的選擇經(jīng)營(yíng)品種集油管壁厚（mm）吸入管壁厚（mm）排出管壁厚（mm）200#溶劑油273×7219×6159×80#柴油273×7219×6159×10-10#柴油 4 每種油品管線(xiàn)摩阻損失計(jì)算4.1 計(jì)算公式4.1.1沿程摩阻計(jì)算公式計(jì)算管路的沿

24、程摩阻損失所涉及的公式有： (4-1)式中 管路沿程摩阻損失，；水力摩阻系數(shù)；管路長(zhǎng)度，；管子內(nèi)徑，；實(shí)際流速，；重力加速度，。 (4-2)式中 管壁的相對(duì)粗糙度；管壁的絕對(duì)粗糙度，。一般取。管子內(nèi)徑，。 (4-3)式中 雷諾數(shù)，它標(biāo)志著流動(dòng)過(guò)程中，慣性力與粘滯力之比；油品任務(wù)輸量，；管子內(nèi)徑，；油品運(yùn)動(dòng)粘度，。4.1.2 局部摩阻計(jì)算公式庫(kù)內(nèi)管道的特點(diǎn)是線(xiàn)路較短，管件閥件等較多，因此流體通過(guò)這些部件的摩阻損失不能忽視，可用下式計(jì)算： (4-4)式中 管路局部摩阻損失，；管子內(nèi)徑，；實(shí)際流速，；重力加速度，；局部摩阻的當(dāng)量長(zhǎng)度。表4.1 各種流態(tài)的摩阻系數(shù)流態(tài)劃分范圍層流過(guò)渡區(qū)紊流水力光滑區(qū)混

25、合摩擦區(qū)粗糙區(qū)4.2計(jì)算長(zhǎng)度的確定首先確定管路的當(dāng)量長(zhǎng)度和幾何長(zhǎng)度，當(dāng)量長(zhǎng)度可由流程圖中的閥件、彎頭等數(shù)目來(lái)確定；幾何長(zhǎng)度可由總平面布置圖上量取，然后分別計(jì)算出鶴管、集油管、吸入管路、排出管路的摩阻。同一油庫(kù)中，工藝管線(xiàn)上的附有閥件應(yīng)盡可能一致，以滿(mǎn)足安裝、檢查、維修等各方面的要求。各種油品的管線(xiàn)閥件及當(dāng)量長(zhǎng)度如表4.2所示。表4.2 各種油品的管線(xiàn)閥件和當(dāng)量長(zhǎng)度閥件ld/d鶴管集油管吸入管排出管90°沖制彎頭28669dg 100閘閥92dg 200閘閥423dg 250閘閥4止回閥3401清油過(guò)濾器771油泵入口451油罐入口401轉(zhuǎn)彎三通183向下轉(zhuǎn)彎三通40114通過(guò)三通22

26、2010向上轉(zhuǎn)彎三通602111 通過(guò)表4.2中各種油品管線(xiàn)的閥件數(shù)量及當(dāng)量長(zhǎng)度，可以計(jì)算出各種油品的鶴管、集油管、吸入管、排出管的計(jì)算長(zhǎng)度，則各種油品的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4.3。 表4.3 各種油品的計(jì)算長(zhǎng)度閥件鶴管集油管吸入管排出管當(dāng)量長(zhǎng)度3148.580129.6幾何長(zhǎng)算長(zhǎng)度45225.51052129.64.3 200#溶劑油的管線(xiàn)摩阻損失4.3.1 鶴管的摩阻損失鶴管：考慮到最多有3根鶴管裝卸油品，因此鶴管流量q=156.25/3=52.08m3/h，粘度v=0.75mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=45m,絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.3.2 集油管的摩阻損失集油管：流

27、量q=156.25m3/h，粘度v=0.75mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=225.5m，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.3.3 吸入管的摩阻損失吸入管：流量q=156.25m3/h，粘度v=0.75mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=105m，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.3.4 排出管的摩阻損失排出管：流量q=156.25m3/h，粘度v=0.75mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=2129.6m，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.3.5 總水力摩阻由沿程摩阻和局部摩阻求和可得， 200#溶劑油的管路總水力摩阻損失為：4.4 0#柴油、-10#柴油的管線(xiàn)摩阻損失4.4.1 鶴管的摩阻損失鶴管：流量q=156.25/3 m3/h =52.08m3/h，粘度v=8.5mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=45m ，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.4.2 集油管的摩阻損失集油管：流量q=156.25m3/h，粘度v=8.5mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=225.5m，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.4.3 吸入管的摩阻損失吸入管：流量q=156.25m3/h，粘度v=8.5mm2/s,計(jì)算長(zhǎng)度l=105m，絕對(duì)粗糙度e=0.15mm。4.4.4 排出管的摩阻損失排出管：流量q=156.25m3