管道總傳熱系數(shù)計(jì)算

1、1 管道總傳熱系數(shù)管道總傳熱系數(shù)是熱油管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中的重要參數(shù)。在熱油管道穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方案的工藝計(jì)算中，溫降和壓降的計(jì)算至關(guān)重要，而管道總傳熱系數(shù)是影響溫降計(jì)算的關(guān)鍵因素，同時(shí)它也通過(guò)溫降影響壓降的計(jì)算結(jié)果。1.1 利用管道周圍埋設(shè)介質(zhì)熱物性計(jì)算 K 值管道總傳熱系數(shù) K 指油流與周圍介質(zhì)溫差為 1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道單位傳熱表面所傳遞的熱量，它表示油流至周圍介質(zhì)散熱的強(qiáng)弱。當(dāng)考慮結(jié)蠟層的熱阻對(duì)管道散熱的影響時(shí)，根據(jù)熱量平衡方程可

2、得如下計(jì)算表達(dá)式： （1-1）111 2ln 1 1 1 ln 2 2ii nen w i L LDD D KD D D D a a l l-+ é ù æ ö ê ú ç ÷ è ø ê ú = + + + ê ú ê ú ê ú ë û

3、å式中： ——總傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)； K——計(jì)算直徑，m；（對(duì)于保溫管路取保溫層內(nèi)外徑的平均值，對(duì)于 e D無(wú)保溫埋地管路可取瀝青層外徑）；——管道內(nèi)直徑，m； n D——管道最外層直徑，m； w D——油流與管內(nèi)壁放熱系數(shù)，W/(m2·℃)； 1 ?——管外壁與周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)，W/(m2·℃)； 2 ?——第 層相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·℃)； i ? i， ——管道第 層

4、的內(nèi)外直徑，m，其中 ； i D 1 i D + i 1,2,3... i n =——結(jié)蠟后的管內(nèi)徑，m。 L D為計(jì)算總傳熱系數(shù) ，需分別計(jì)算內(nèi)部放熱系數(shù) 、自管壁至管道最外徑 K 1 ?的導(dǎo)熱熱阻、管道外壁或最大外圍至周圍環(huán)境的放熱系數(shù) 。 2 ?（1）內(nèi)部放熱系數(shù) 的確定 1 ?放熱強(qiáng)度決定于原油的物理性質(zhì)及流動(dòng)狀態(tài)，可用 與放熱準(zhǔn)數(shù) 、自然 1 ? u N對(duì)流準(zhǔn)數(shù) 和流體物理性質(zhì)準(zhǔn)數(shù) 間的數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)表示[47]。 r G r

5、P在層流狀態(tài)（Re<2000） ，當(dāng) 時(shí)： Pr 500 Gr < A——l5℃時(shí)的原油密度，kg/m3； 15 f ?——油(液)的平均溫度，℃； f t——管內(nèi)壁平均溫度，℃； b t——20℃時(shí)原油的相對(duì)密度。 20 4 d注：上面各式中，參數(shù)角標(biāo) f 表示以管內(nèi)油(液)的平均溫度 為定性溫 f t度；角標(biāo) b 表示以管壁溫度為定性溫度。（2）各處管壁導(dǎo)熱的熱阻這部分熱阻包括鋼管、防腐層和保溫層的熱阻。鋼管的導(dǎo)熱系數(shù)

6、約為 45 g ?W/(m·℃)，其熱阻可忽略不計(jì)；煤焦油瓷漆防腐層導(dǎo)熱系數(shù) 約為 1.1 f ?W/(m·℃) ，黃夾克保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù) 約為 0.04 W/(m·℃)。 b ?對(duì)于壁厚 、外包 厚煤焦油瓷漆防腐層的非保溫?zé)嵊凸艿?，鋼管及防?g ? f ?層對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小。如忽略內(nèi)外徑的差值，則總傳熱系數(shù)可近似按下式計(jì)算：（1-8）1 211 1 iiK da l a=+ + å

7、其中：對(duì)于保溫管道，保溫層的熱阻起決定影響。故對(duì)于壁厚 、外包 厚保溫 g ? b ?材料的保溫?zé)嵊凸艿溃海?-9） 1 ln ( 2 2 ) / ( 2 ) ln( / )2 2n b g n g i ii bD D D D d d dl l+ é ù + + + ë û » å(3) 外部放熱系數(shù) 的確定 2 ?在原油長(zhǎng)輸管道內(nèi)，液體的流動(dòng)狀態(tài)絕大部分是紊流狀態(tài)，出現(xiàn)層流狀