王盛智，藍(lán)曉民，王國(guó)維

（1. 遼寧石油化工大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順113001； 2. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械學(xué)院, 遼寧 撫順113001）

瀝青管道導(dǎo)熱油伴熱溫降計(jì)算

王盛智1，藍(lán)曉民2，王國(guó)維1

（1. 遼寧石油化工大學(xué) 石油與天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順113001； 2. 遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械學(xué)院, 遼寧 撫順113001）

針對(duì)生產(chǎn)的實(shí)際需要，為檢驗(yàn)用于瀝青管道加熱的導(dǎo)熱油能否以不低于規(guī)定溫度返回到導(dǎo)熱油鍋爐處，對(duì)導(dǎo)熱油通過(guò)各段不同形式的管路所產(chǎn)生的溫降進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有學(xué)術(shù)論文及參考文獻(xiàn)進(jìn)行研究，得到輸油管道導(dǎo)熱油伴熱的溫降計(jì)算公式，對(duì)公式中的相關(guān)系數(shù)給出算法，得出導(dǎo)熱油伴熱后返回鍋爐的最終溫度，通過(guò)和規(guī)定溫度對(duì)比，得出符合要求的結(jié)論。

導(dǎo)熱油；管道；伴熱；溫降

本論文為解決工程實(shí)際問(wèn)題，導(dǎo)熱油經(jīng)鍋爐加熱，對(duì)瀝青管道進(jìn)行夾套伴熱，直到碼頭，然后通過(guò)回油管返回到鍋爐房并保證回油溫度不低于160 ℃。出口溫度為180 ℃，流速為0.98 m/s，通過(guò)DN250的管道進(jìn)行輸送600 m后到達(dá)需進(jìn)行伴熱的瀝青管線，采用夾套管的方式進(jìn)行伴熱，在夾套管管道外做80 mm硅酸鹽保溫，從進(jìn)入夾套管至碼頭前約長(zhǎng)1 935 m，其中夾套管為瀝青伴熱管線長(zhǎng)1 382 m，管道采用DN350，其余553 m為連接管路，采用DN100管道進(jìn)行跨接，管道外做50 mm硅酸鹽保溫，從碼頭前沿回到鍋爐房管線共2 500 m，管道為DN200，管道外做50 mm硅酸鹽保溫[1-3]。流程見(jiàn)圖1。

1 計(jì)算導(dǎo)熱油到夾套管時(shí)的溫度

圖1 導(dǎo)熱油流程示意圖Fig.1 Schematic diagram of the heat conducting oil flow

其中：

qL—熱損失，W/m；

k—傳熱系數(shù)；

D1、D2—管道的內(nèi)徑和外徑，D1=0.257 m，D2=0.273 m；

D3—管道與保溫層形成的結(jié)構(gòu)外徑，D3=0.273+0.160=0.433 m；

D—計(jì)算外徑,取保溫層內(nèi)外直徑的平均值；

λ—導(dǎo)熱系數(shù)，取λ=0.037 W/（m?℃）；

Ty—油的初始溫度，℃；

T0—管道所處環(huán)境的溫度，取T0=-0.1 ℃；

α1—油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，需計(jì)算雷諾數(shù)確定流態(tài)，導(dǎo)熱油180 ℃時(shí)，γ=0.2 mm2/s，ρ=850 kg/m3，

流體位于湍流區(qū)α1可以忽略，即α1=0；

α2—管外壁至大氣的放熱系數(shù)，跟當(dāng)?shù)仫L(fēng)速有關(guān)。

設(shè)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速為 vm=4.7 m/s ,

進(jìn)入夾套管的導(dǎo)熱油初溫t2=179.41 ℃。

2 計(jì)算導(dǎo)熱油通過(guò)夾套管后的溫度

已知D2=0.355m，D3=0.355+0.160=0.515m,所以在各個(gè)管道流量都是Q= 0.05084 m3/s設(shè)導(dǎo)熱油在夾套管中的流速為u2，則

即通過(guò)夾套管后的導(dǎo)熱油溫度為t3=177.73℃。

3 計(jì)算導(dǎo)熱油通過(guò)跨接管進(jìn)入回油管前的溫度

已知DN100跨接管內(nèi)徑D1=0.98 m，外徑D2=0.114 m

在跨接管外做50 mm硅酸鹽保溫，即

計(jì)算導(dǎo)熱油在跨接管中的流速u3

即導(dǎo)熱油通過(guò)跨接管進(jìn)入回油管前的溫度為t4=177.34 ℃[4-6]。

4 導(dǎo)熱油通過(guò)回油管返回鍋爐溫度

已知回油管DN200的內(nèi)徑為D1=0.201 m，外徑D2=0.219m ，在跨接管外做50 mm硅酸鹽保溫，即D3=0.219+0.100=0.319 m；

計(jì)算導(dǎo)熱油在回油管中的流速u4

即導(dǎo)熱油返回鍋爐的溫度為t5=174.39 ℃[7,8]。

由以上計(jì)算，導(dǎo)熱油經(jīng)鍋爐加熱至溫度180℃，流速0.98 m/s，完成伴熱后返還鍋爐房后，導(dǎo)熱油溫度不低于160 ℃，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析及相應(yīng)的計(jì)算可知，導(dǎo)熱油沿長(zhǎng)距離管道輸送會(huì)因管道長(zhǎng)度，管徑大小等因素導(dǎo)致流速的不同，從而在不同部位的熱損失與溫降也不同。為了使導(dǎo)熱油在加熱所需加熱油品后能夠順利返回到鍋爐房，鍋爐房輸送導(dǎo)熱油前，要針對(duì)管路進(jìn)行溫降的計(jì)算，以確定導(dǎo)熱油的出口加熱溫度，保證加熱經(jīng)濟(jì)合理。

［1］唐瓊英,柯友勝.導(dǎo)熱油特性及使用中若干問(wèn)題的分析[J].工業(yè)加熱,2007,36(4):61-64.

［2］陳慧文,劉雨民.夾套管的配管設(shè)計(jì)及管件選用原則[J].煉油與化工,2007,18(1):37-39.

［3］吳芳,李文東.夾套管施工技術(shù)[J].化工建設(shè)工程,2001,23(3):34-35.

［4］丁匡平.管道保溫層經(jīng)濟(jì)厚度設(shè)計(jì)探討[J].石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2007,23(4):52-54.

［5］師涌江,周福順,劉焱,等.保溫材料對(duì)供熱管道節(jié)能效果的影響[J].中國(guó)建材,2008(7):94-96.

［6］蔣華義.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社, 2010:86.

［7］楊世銘,陶文銓. 傳熱學(xué)[M]. 第4版.北京：高等教育出版社, 2006:68-79.

［8］ 田娜，陳保東，何利民，等. 同溝敷設(shè)原油和成品油管道三維溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào) ，2011，24（2）： 92-96.

Calculation of Temperature Drop of Heat Conduction Oil for Asphalt Pipelines Heat Tracing

WANG Sheng-zhi1，LAN Xiao-min2，WANG Guo-wei1
（1. College of Petroleum Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China; 2. College of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Aimed at the actual production needs, in order to test if heat conduction oil for asphalt pipeline heat tracing can return to the heat conduction oil boiler under no less than set temperature, temperature drop of the heat conduction oil through different segments of the pipeline was calculated. Based on existing academic papers and research reference, calculation formula of temperature drop of heat conduction oil for asphalt pipeline heat tracing was obtained, correlation algorithm for coefficients of the formula was put forward, final temperature of heat conduction oil returning to the boiler was calculated. Through comparing calculated result with specified temperature, it’s proved that the final temperature could meet the requirements.

Heat conduction oil; Pipeline; Heat tracing; Temperature drop

TQ 018

： A

： 1671-0460（2015）02-0421-02

2014-09-15

王盛智（1963-），女，遼寧撫順人，副教授，1985年畢業(yè)于西安公路學(xué)院工程力學(xué)專業(yè)，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備強(qiáng)度。E-mail：15241329549@163.com。