(18)--2.2.1管路的压降组成.ppt

输油管道的压能损失

压能的消耗主要包括两个部分：◆用于克服地形高差所需的位能；◆用于克服摩擦而产生的能量损失----摩阻损失。

摩阻损失包括两部分：沿程摩阻损失、局部摩阻损失。

沿程摩阻，m液柱局部摩阻，m液柱终点与起点高程差，m管道压降组成

1.达西（Darcy-Weisbach）公式（一）沿程摩阻损失式中λ—水力摩阻系数；L—管线长度，m；d—管径，m；V—断面平均流速，m/s；Re—雷诺数；e—绝对当量粗糙度，m；ε—相对粗糙度。

（1）绝对当量粗糙度的确定定义：指管内壁凸起高度的统计平均值。

管内壁的凸起的高低、型式及分布情况具有随机性质，难以直接测量。一般是用砂粒制成人工粗糙面，取砂粒的直径作为粗糙高度（人工绝对粗糙度），并以此作为比较标准。

GB50253-2014《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子的绝对粗糙度：无缝钢管：0.06mm；直缝钢管：0.054mm；螺旋焊缝钢管：DN=250-350时，取0.125mm，DN400时，取0.10mm。

（2）不同流态区摩阻系数计算

层流水力光滑区混合摩阻区完全粗糙区（过渡区）

（1）流态由层流转变为紊流，是一种突变，其发生突变时的雷诺数值，却因各种影响流动的具体因素的不同而异；（2）突变的雷诺数值一般在2000到3000之间。但对于热重油管路，也有在Re2000时已进入紊流的现象；（3）在过渡区流动状态很不稳定，通常应尽量避免在该区域内工作；（4）在过渡区内，λ值尚无成熟的计算公式，2000Re3000范围内可暂按紊流光滑区计算。◆流态的转变

我国现有热含蜡原油的长输管道的流态大多为水力光滑区，一般在范围内。普朗特—卡门(Prandle—Karman)公式勃拉休斯（Blasius）公式◆水力光滑区

近年来美国和日本的大直径原油管道设计中采用的是上式的简化公式，即米勒（Miller）公式，它与普朗特-卡门公式的结果很接近。?在Re105的范围内，三式的计算结果均很接近；?Re105时，随着Re增大，勃拉休斯公式与米勒公式的结果相差越来越大；?Re=106时，勃拉休斯公式计算的值偏小约10%。建议：Re105——勃拉休斯公式超出此范围——米勒公式

◆关于混合摩阻区雷诺数Re介于光滑区与粗糙区之间时，一部分粗糙凸起伸出在层流边层之外，该区的λ值与Re、ε两者有关，称为过渡区或混合摩擦区。伊萨耶夫（Исаев）公式柯尔布鲁克-怀特（Colebrook-White）公式阿尔特舒利-卡利聪（А.Д.Альтшуль）公式

◆完全粗糙区随着Re增大，层流边层减薄，当管壁粗糙凸起几乎全部露出在层流边层之外时，惯性损失占主导地位，只决定于相对粗糙度ε，该区称为粗糙区或阻力平方区。尼古拉兹（J.Nikuradze）公式谢夫林松（Щифринсон）公式

实际管道常见的流态：?热原油管道上最常见的流态是水力光滑区；?轻油管道也多在水力光滑区；?输送低粘原油品的较小直径管道可能进入混合摩阻区；?热重油管道则以层流的情况居多。

液体流经管道系统中的管件、阀件或某些设备时，由于流动状态的变化，会产生局部摩阻损失。局部摩阻可按下式计算式中ξ——管件或阀件的局部阻力系数；V——流速，一般取阀件下游管内的平均流速。（二）局部摩阻损失

（1）管件或阀件的阻力系数由实验测定。（2）紊流状态下各种管件或阀件的值近似为常数。（3）而层流时，局部阻力系数随雷诺数而变化。因此，计算层流状态下的局部阻力系数需按下式修正：局部阻力系数

（1）阀门的阻力系数与阀门的开度有关。关于局部阻力系数?一般阀门阻力系数（调节阀除外）是指全开条件下的测定值。?φ及各种管件、阀件的ξ值，可查阅《油库设计与管理》或有关手册。

（2）管路系统中某些设备（如流量计、加热炉、换热器等）可视为局部阻力源。其摩阻损失可查阅产品说明书，或直接向生产厂家查询。关于局部阻力系数

站场的局部摩阻

长输管道的站场（如泵站、计量站、清管站或加热炉等）相对于整个管道系统也可视为局部摩阻。站内管道交错，并且连接众多的管件与设备，站内摩阻损失hm等于流体流经的管道、管件、阀件各设