(整理)管道总传热系数计算.doc

《(整理)管道总传热系数计算.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、精品文档1管道总传热系数管道总传热系数是热油管道设计和运行管理中的重要参数。在热油管道稳态运行方案的工艺计算中，温降和压降的计算至关重要，而管道总传热系数是影响温降计算的关键因素，同时它也通过温降影响压降的计算结果。1.1利用管道周围埋设介质热物性计算K值管道总传热系数K指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量，它表示油流至周围介质散热的强弱。当考虑结蜡层的热阻对管道散热的影响时，根据热量平衡方程可得如下计算表达式：（1-1）式中：——总传热系数，W/(m2·℃)；——计算直径，m；（对于保温管路取保温层内外径的平均值，对于无保温

2、埋地管路可取沥青层外径）；——管道内直径，m；——管道最外层直径，m；　——油流与管内壁放热系数，W/(m2·℃)；　——管外壁与周围介质的放热系数，W/(m2·℃)；　——第层相应的导热系数，W/(m·℃)；　，——管道第层的内外直径，m，其中；——结蜡后的管内径，m。为计算总传热系数，需分别计算内部放热系数、自管壁至管道最外径的导热热阻、管道外壁或最大外围至周围环境的放热系数。（1）内部放热系数的确定放热强度决定于原油的物理性质及流动状态，可用与放热准数、自然对流准数和流体物理性质准数间的数学关系式来表示[47]。在层流状态（Re<2000），当时：精品文档

3、精品文档（1-2）在层流状态（Re<2000），当时：（1-3）在激烈的紊流状态（Re>104），Pr<2500时：（1-4）在过渡区(2000

4、体导热系数，原油的导热系数约在0.1～0.16W/(m·K)间，随温度变化的关系可用下式表示：（1-7）——l5℃时的原油密度，kg/m3；精品文档精品文档——油(液)的平均温度，℃；——管内壁平均温度，℃；——20℃时原油的相对密度。注：上面各式中，参数角标f表示以管内油(液)的平均温度为定性温度；角标b表示以管壁温度为定性温度。（2）各处管壁导热的热阻这部分热阻包括钢管、防腐层和保温层的热阻。钢管的导热系数约为45W/(m·℃)，其热阻可忽略不计；煤焦油瓷漆防腐层导热系数约为1.1W/(m·℃)，黄夹克保温材料的导热系数约为0.04W/(m·℃)。对于壁厚、

5、外包厚煤焦油瓷漆防腐层的非保温热油管道，钢管及防腐层对总传热系数的影响很小。如忽略内外径的差值，则总传热系数可近似按下式计算：（1-8）其中：对于保温管道，保温层的热阻起决定影响。故对于壁厚、外包厚保温材料的保温热油管道：（1-9）(3)外部放热系数的确定在原油长输管道内，液体的流动状态绝大部分是紊流状态，出现层流状态极少。因此，在热力计算中，确定值将主要使用公式(1-1)。在公式(1-1)中关键的参数是与管道周围许多因素有关的，对于埋地敷设管道：当管道的埋设深度(管中心至地表面)小于2m时，采用下面的公式计算：（1-10）（1-11）（1-12）精品文档精品文

6、档（1-13）式中：——土壤的导热系数，W/(m·℃)；——与土壤接触的管道外直径，m；——土壤至地表空气间的放热系数，W/(m2·℃)；——管道埋深(管中心至地表面)，m。该放热系数包括对流放热系数和辐射放热系数两部分。和分别用下式确定：（1-14）（1-15）式中：——地表面的平均风速，m/s；——土壤表面折算黑度；——辐射系数，可取5.7W/(m2·h4)；——土壤表面温度，取当地一年中月平均的最低地面温度，℃；——空气温度，取当地一年中月平均的最低空气温度，℃。当管道理设深度大于2m时，可采用下面的公式计算：（1-16）式中符号的意义同前。从上述的公式中

7、可以看出，确定出土壤导热系数是计算埋地管道的关键。土壤的导热系数与组成土壤固体物质的导热系数、土壤中固体物质颗粒大小的分布、土壤含水率、土壤状态等许多因素有关。用理论计算很难得到准确值，因此推荐采用理论计算与参考类似管道实测值相结合的方法。（4）结蜡层厚度计算在计入原油蜡结晶析出的潜热后，长为的微元管道上，热油管道的热量平衡关系式（1-1）可简化为[48]：（1-19）精品文档精品文档其中：（1-20）（1-21）如取温降为1℃时，从单位质量的原油中析出并沉积到管表面的凝油质量为，则在时间内在轴向温降为的段上沉积的量为：（1-22）因而使内径缩小了，则：（1-2

8、3）将式（1-23）代入