大罐加熱蒸汽管道管徑數(shù)值求解

呂 玲

（遼寧石油化工大學(xué) 石油天然氣工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的依賴性越來越強(qiáng)。而我國自產(chǎn)的原油以滿足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，大約60%的原油來自國外進(jìn)口，對國外石油的依存度也越來越高。為保證國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，避免由于石油價格波動和石油儲備量不足對國民經(jīng)濟(jì)的影響，我國已經(jīng)建設(shè)許多大型石油庫儲備基地。如何提高油庫原油加熱熱能的利用率是油庫節(jié)能的關(guān)鍵所在。因此，熱力管道管徑確定的合理與否直接關(guān)系到油庫建設(shè)的投資和熱能的利用率隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的依賴性越來越強(qiáng)。而我國自產(chǎn)的原油以滿足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，大約60%的原油來自國外進(jìn)口，對國外石油的依存度也越來越高。為保證國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，避免由于石油價格波動和石油儲備量不足對國民經(jīng)濟(jì)的影響，我國已經(jīng)建設(shè)許多大型石油庫儲備基地。如何提高油庫原油加熱熱能的利用率是油庫節(jié)能的關(guān)鍵所在。因此，熱力管道管徑確定的合理與否直接關(guān)系到油庫建設(shè)的投資和熱能的利用率。

1 管徑確定的數(shù)學(xué)模型

油庫管徑過大，增加油庫建設(shè)的投資，熱損加大，相應(yīng)冷凝水增加；如管徑過小，沿程壓降增大，蒸汽壓力降低，蒸汽流量不足，相應(yīng)流速增加，易產(chǎn)生水擊和沖蝕，對加熱器產(chǎn)生破壞作用。因此，要根據(jù)實(shí)際流量、壓力、流速合理選擇管徑[1]。

1.1 管徑計(jì)算

(1) 蒸汽管徑的選取：

(2) 沿線壓降：

(3) 蒸汽密度：

(4) 水力摩阻系數(shù)：

1.2 求解思路

由于蒸汽密度ρz在管線隨壓降變化而變化，因此，首先假設(shè)終點(diǎn)的蒸汽密度ρz2，采用算數(shù)平均法確定管路的平均密度。然后按計(jì)算管徑和壓降，再按終點(diǎn)的壓力計(jì)算密度，如果假設(shè)的密度與計(jì)算結(jié)果相符，則計(jì)算是正確的；否則重新假設(shè)密度計(jì)算，直到相符為止[2-5]。計(jì)算過程見程序框圖1。

圖1 程序框圖Fig.1 The block diagram

2 算 例

某油庫蒸汽加熱流量為1.03 kg/s，蒸汽管道長度為146 m，蒸汽壓力為0.4 MPa的飽和蒸汽。計(jì)算結(jié)果為管徑為200 mm。計(jì)算結(jié)果見圖2。

3 結(jié) 論

傳統(tǒng)手工計(jì)算方法誤差比較大，而且計(jì)算量較大。通過編制的軟件優(yōu)化計(jì)算蒸汽管道管徑會更加精確，為合理確定蒸汽管道管徑、降低油庫投資和科學(xué)運(yùn)行管理提供理論支持。

圖2 蒸汽管道計(jì)算結(jié)果Fig.2 Calculation results of Steam pipe

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