第一节热油管道的运行特性第一节热油管道的运行特性即管路已定(即D、L、ΔZ、T0或υ已定)时，H是Q的单值函数，H=f(Q)。对于一条确定的热油管路，D、L、ΔZ、T0、K一定，在某输量Q下，当TR已定时，由温降公式知，TZ也就定了，反之亦然，即TR、TZ两个热力参数中只有一个是独立的，它们要受沿线温降规律的约束。设计时一般按维持TZ不变计算。运行时，往往是控制TR，这样只需根据出站油温TR来调节加热炉的点炉台数、火咀数、送风量及燃料油量，控制方便。①维持出站油温TR一定运行；与等温管相比，影响热油管工作特性曲线的因素除了管线参数和油品粘度以外，还有管线沿线的散热条件和油品的粘温特性。当温降快、粘温曲线较陡时，管路特性曲线变化也较剧烈，故散热条件如T0、K及粘温指数u等参数也会影响热油管路的工作特性。②维持出站油温TR一定运行的热油管路的工作特性维持TR一定时的管路特性曲线如图所示。TR不同时，沿线油温分布不同，特性曲线亦不同。TR高则沿线油温高，摩阻损失小，故HTR1-Q曲线总是在HTR2-Q曲线的上方。如果在某输量Q0下维持TZ一定运行时的出站油温TR正好等于维持TR一定运行时的出站油温TR0，此时两者进站油温相同，均为TZ0，摩阻也相同，均为H0，则随着Q的上升，维持TR一定时的管路特性曲线要比维持TZ一定时的管路特性曲线平缓（为什么？），如图所示。这是因为，维持TR不变时，出站油温始终为TR0，Q增大，沿程温降减小，终点油温将大于TZ0；而维持TZ不变时，终点油温始终为TZ0，Q增大时TR下降，TR<TR0。因此，维持TR不变时的全线平均油温将高于维持TZ不变时的平均油温，所以维持TR不变时的特性曲线要比维持TZ不变时的特性曲线平缓。①理论分析：现在来看一下花括号中各项的值，TR一定，Ei[-mu(TR-T0)]不随Q而变；Q↑TZ↑，mu(TZ-T0)↑，Ei[-mu(TZ-T0)]↓，故花括号中的值随Q上升而下降，与hT0/AR的变化趋势相反。因此函数hR=f(Q)可能有极值点。另外，当Q＝0时，hR=0，而当Q很大时，hR→hTR，即hR将随Q的增大由0增大到极大值，然后又随Q的增大而减小。但hTR∝Q2-m，故hR减少到一定值后又必然随Q的增大而增大，即存在一个极小点，也就是说hR=f(Q)曲线可能存在两个极值点。②热油管道的不同流量区HⅢ区—大流量区右图是一条管内径259mm，长20.5km，输送重油的热油管道，在TR=50℃，T0=0℃时的特性曲线，流态为层流。现在我们来研究摩阻流量计算公式的极值问题。令dhR/dQ=0，可以求得u取定值时hR=f(Q)曲线的两个极值点。极值点的位置与u有关，对于紊流情况，m=0.25，只有当u(TR-T0)>20时，曲线才会出现极值点。若取u=0.1(一般油品的u值都小于0.1)，则只有当TR-T0>200℃时才会出现不稳定区，这在实际中是碰不到的。所以说在紊流情况下，不会出现不稳定区。输送重油的管道，u值较大，TR较高，且一般在层流区运行，极易满足上述条件，很容易出现不稳定区。上面讨论的热油管路的工作特性没有考虑管内壁结蜡的影响，也未考虑含蜡原油在油温高于凝点5℃左右时已具有非牛顿流体性质的影响，在热油管道的实际运行中，当流动处于层流状态时，加上这两方面的影响，使热输含蜡原油管道出现不稳定区的情况要多些，并可能导致管道的停流、初凝事故。另外，管道进入不稳定区后，并不会马上出现停流凝管事故，只要及时采取措施就可以避免凝管事故的发生。思考题二、影响热油管道温降的因素式中：Ta：年平均气温，℃，Ta=0.5(Tamax+Tamin)；若取y=0，φ=1，ψ=0，则得到大气温度随时间的变化规律：濮阳地区日平均气温实测与计算结果比较濮阳地区20cm处实测地温与计算结果比较濮阳地区120cm处实测地温与计算结果比较当提高加热站出站油温后，管道散热量增大，在建立新的温度场过程中，各点的土壤温度都要相应升高，即需要向土壤中蓄入一定的热量。故管道在新的温差情况下所散出的热量，除了原来的散热损失外，还要用于周围土壤的蓄热，即其热损失增大，在一段时间内，表现为K值的增大。三、热油管道经济运行方案式中：对于一条已定管线，当输量Q一定时，TR上升，热损失上升，燃料费用SR上升。但由于站间平均温度升高，摩阻减少，动力费用SP下降。SR和SP随TR的变化关系如图所示。总能耗费用存在一个最低点Smin，与Smin对应的出站油温即为该输量下的经济加热温度T*Rj，此时管路所需的压头为H*Rj，与H*Rj最接近的开泵方案即为最优开泵方案。热油管道的优化运行模型中，除了等温管道的约束条件外，还增加了热力约束，如输油温度、加热炉负荷、加热炉运行组合（点炉台数、热力越站）等。