输油管道及保温层的同步设计-综合新能源论文(1)

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翻新时间：2023-03-10

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输油管道及保温层的同步设计-综合新能源论文(1)

0 引言保温技术广泛应用于石油、石化及其他能源动力工程领域的输油管道中。传统的输油管道及其保温层设计一般分2步进行：①根据油品的物性和相应的经济条件选择合理的流速范围，由输油量确定输油管道的管径；②根据管径和相应的输油温度，从减小输油管道散热损失费用和电力费用以及保温层造价的角度出发确定最佳的保温层厚度。

显然，这种方法人为地把输油管道直径的选择和保温层厚度的确定分割开，忽略了二者是相互关联、相互制约的，同时由于合理的流速范围较宽，往往难以确定出最佳的管道直径和保温层厚度。文献提出了对热风管道及其保温层设计同步进行的想法，笔者认为该方法还有值得商榷的地方。

文献对蒸汽管道及其保温层提出过同步设计的概念。与热风、蒸汽及热水管道不同，输油管道油品物性的特殊性决定了保温层的存在不仅减小了热力费用，而且在进口油温不充的前提下，也减小了流动阴力，降低了动力费用。

同时出于输油管道往往在设计输油量小、管径小的情况下采取保温措施，此时克服流动摩擦阻力消耗的动力费州常常是输油成本中份额最大的。因此，作为对输油管道及其保温层同步设计方法的一个探索，本文以热力学第二定律为基础，从炯经济学原理出发，提出从整体费用的角度对输油管道及共保温层进行同步设计的思想。

1 管内流动与换热过程的炯经济分析埋地保温管道结构见图1，假定管内流动与换热过程为稳态过程，油品物性参数为常数。若不计轴向导热的影响，则对长为dx的控制体，由能量平衡算得： -qmcpdTf=K(Tf-Ts)πDidx

(1) 利用边界条件x=0,Tf=Tf,i,将式

(1)从0～x积分得：对埋地输油管道，管道散热的传递过程由3部分组成，即油流至钢管壁的传热，钢管壁利保温层的热传导，管道外壁至周围土壤的传热。由于热油流动大都处于湍流区，而一般情况下湍流状态时油流至钢管壁的表面传热系数大于100 W／(m2·