第二节输油管道的压能损失一、管路的压降计算根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：HhLhzjzQ其中：hL为沿程摩阻为局部摩阻hξ(zj-zQ)为计算高程差二、水力摩阻系数的计算计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失hL。LV2达西公式：hLD2g对于一条给定的长输管道，L和D都是已知的，输量（或流速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数λ。输油管道的压能损e根据流体力学理论fRe，D其中：e为管壁的绝对粗糙度，D为管道内径。λ是Re和e/D的二元函数，具体的函数关系视流态而定。流态：分为层流和紊流，中间还存在一个过滤区。在解决工程实际问题时，为了安全，一般尽量避开过渡区，因该区的流态不稳定。1、流态划分和输油管道的常见流态我国《输油管道工程设计规范》规定的流态划分标准是：层流：Re≤2000过渡流：2000<Re≤3000紊流光滑区：3000<Re≤Re1（简称光滑区）紊流混合摩擦区：Re1<Re≤Re2（简称混摩区）紊流粗糙区：Re>Re2（简称粗糙区）输油管道的压能损8其中：7Re159.7Re2665765lg2eD输油管道中所遇到的流态一般为：热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道：水力光滑区小直径轻质成品油管道：混合摩擦区高粘原油和燃料油管道：层流区长输管道一般很少工作在粗糙区。2、管壁粗糙度的确定管壁粗糙度：相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。紊流各区分界雷诺数Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子的绝对粗糙度如下：无缝钢管：0.06mm直缝钢管：0.054mm螺旋焊缝钢管：DN=250～350时取0.125mmDN>400时取0.1mm2-10.283.紊流区临界雷诺数Re1和Re2的确定紊流区分为水力光滑区、混合摩擦区和完全粗糙区，划分的依据是临界雷诺数Re1和Re2。层流边界层厚度的表达式：30D10.6Ve8Re水力光滑区:e/e3混合摩擦区:0.157e/e3粗糙区:e/e0.157输油管道的压能损30D取e3eRe1eλ按紊流光滑区的Blasius公式计算：0.250.3164/Re10.25代入边界层厚度计算公式，得3Re10.3164Re130D/e令2e/D8则7Re159.22/输油管道的压能损87，这就是的来历。规范上取Re159.7/Re1(混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度)取e/e0.1572(1.742lg)(粗糙区摩阻系数计算公式)代入边界层厚度计算公式，得30D10.1571.742lgRe2e输油管道的压能损从而得到：Re2382.2(1.742lg)/(665765lg)/当雷诺数Re处于分界雷诺数附近时，e的取值相当重要，不同的e值可能导致流态判别的不同。55如某条管道Re=5×10，若取e=0.1mm，则Re1=6.7×10，Re<Re1，为水力光滑区；若取e=0.15mm，则5Re1=4.2×10，Re>Re1，为混合摩擦区。输油管道的压能损有人认为上述Re1和Re2的计算方法适用于口径较小、粗糙度较大的输油管道。随着输油管道口径的增大和制管工艺的提高,e变小，再用上面的公式计算就会与实际相差较大，这时可以采用下式计算:eeR10R500e1De2D该式计算的Re1值比前面公式小，即紊流光滑区的范围缩小了。8我国目前采用7Re159.7/的计算公式为Re2(665765lg)/4、水力摩阻系数的计算我国输油管道工程设计规范规定的各区水力摩阻系数的计算公式见下表：流态划分范围λ＝f(Re,ε)层流Re<2000普朗特-卡λ=64/Re勃拉休斯门公式公式1Re2lg59.72.51水力光滑区3000<Re<Re1=8/7紊50.3164当Re10时0.25伊萨耶夫Re1.1159.7公式16.8流1.8lg混合摩擦区8/7<Re<Re2Re7.4665765lg1粗糙区Re>Re=21.742lg2尼古拉兹公式