石油基本知识及水力学基础学习培训课件.ppt

第一讲石油基本知识(5学时）水力学基础（5学时）第一节石油基本知识1.石油的组成2.油品的分类3.油品的物理化学性质1.石油的组成J1.1定义 石油是从地下开采出来的油状可燃液体，未经加工的石油称为原油，原油经炼制加工后得到的石油产品简称为油品J1.2组成 石油的主要组成元素是C,H,S,N,O其中含量为8387%，H含量为1114%原油密度大多在0.800.98g/cm3绝大多数原油都有很浓的臭味，这是由于原油中含有硫化物通常按含硫化物的多少分为高硫原油，含硫原油，低硫原油西部管道现输油品主要是哈国原油、北疆原油、塔里木原油和土哈原油的混合油品原油的分类根据原油成分：蜡基、沥青基、混合基“三高”原油：含蜡量高、凝点高、粘度高原油的工业分类方法：1、按原油的相对密度分:轻质原油中质原油重质原油特重质原油 0.966 0.9040.9662、按含硫量分类：低硫原油(S%2.0%)3、按含蜡量分类：低蜡原油(含蜡 0.5%2.5%)含蜡原油(含蜡 2.5%10%)高蜡原油(含蜡 10%)4、按含胶质分类：低胶原油(含胶 15%)蜡：含碳原子数大于16的固态烷烃碳原子数小于5为气态，如CH4，碳原子数516之间为液态）胶质：一般是指能常人于石油醚（低沸点烷烃）、苯、四氯甲烷、二硫化碳而不溶于乙醇的物质。

沥青质：能溶于苯、三氯甲烷和二硫化碳，但不溶于石油醚和乙醇的物质成品油是原油经过石油炼厂的加工后得到的可以直接使用的油品成品油最主要的两个成员：汽油、柴油汽油:90#93#95#97#等柴油:0#-10#-30#成品油相关知识1.汽油 汽油为水白色、易挥发液体其用途是作为汽油汽车和汽油机的燃料，并按辛烷值划分牌号对其质量要求如下：良好的蒸发性：以保证发动机在冬季易于启动；在夏季不易产生气阻，并能较完全燃烧足够的抗爆性：以保证发动机运转正常，不发生爆震，充分发挥功率有一定的化学安定性：要求诱导期要长，实际胶质要小，以保证长期储存时不会发生明显的生成胶质和酸性物质以及辛烷值降低和颜色变深等质量变化较好的抗腐性：要求腐蚀试验不超过规定值，保证汽油在储存和使用中不腐蚀储油容器和汽油机部件所谓汽油的标号 即实际汽油抗爆性与标准汽油的抗爆性的比值标号越高，抗爆性能 就越强标准汽油是由异辛烷和正庚烷组成异辛烷的抗爆性好，其辛烷值定为100；正庚烷的抗爆性差，在汽油机上容易发生爆震，其辛烷值定为0如果汽油的标号为 90，则表示该标号的汽油与含异辛烷90%、正庚烷10%的标准汽油具有相同的抗爆性那么，通常的汽车在什么情况下会产生爆震呢？转速越高，越容易产生 爆震。

由于目前中国最低的汽油标号已经到了90，所以一般来说，只有在转速非常高 时（至少要到红线区），才可能产生爆震换句话说，如果你不是一位一见到绿灯就 一脚油门踩到底的“准赛车手”，很可能你一辈子也不会知道爆震是怎么一回事那为什么，石油公司会老要我们用高标号的汽油呢？关键就在生产成本上在中国，实际上根本没有多少（可以说没有）石油公司是使用多次裂解法来生产高标号的 汽油！以前，可以在低标号的汽油中添加少量的四乙基铅来明显提高汽油的抗爆震 性，后来由于污染过于严重，因此被国家明令禁止那么，他们就改用了含锰的添加 剂（这种添加剂至少在欧洲早已被禁止使用），起着与四乙基铅完全同样的作用然 而，在出厂油价上却是按照多次裂解法计算的，也就是说，所谓90，93，95，97等标 号的汽油，不过是加入不同数量的含锰添加剂的产品而已，他们之间真正的成本差别 仅在几分钱到二三毛钱，而它们在零售价上的差别相当大，也就是说，它们 卖90号汽油越多，赚到的钱越少；而卖高标号的汽油越多，则利润就会番倍地上 升，所以，就会有越来越多的加油站贴出告示说没有90号汽油卖了另一方面，由于目前在中国销售的最低标号的汽油已经到了90号，在绝大多数的情况 下（也就是车主并非“准赛车手”时），不是要求特别高的汽车（注：在欧洲由于他们 有非常严格的环保要求，用油标号真的很高，所以必须排除大多数直接从欧洲进口的 汽车），特别是国产车完全没有必要使用97号以上的汽油。

2.柴油柴油品种主要分为：轻柴油、重柴油和军用柴油三大类柴油品种主要分为：轻柴油、重柴油和军用柴油三大类1）轻柴油为淡黄色液体，主要由C15C24的烃类组成，主要应用于转速不低于960r/min的压燃式高速柴油发动机作燃料2）重柴油主要应用于中、低速压燃式柴油发动机作燃料3）军用柴油主要用于坦克、装甲车、军用汽车、潜艇、舰艇等高速柴油发动机作燃料以轻柴油为例，其质量要求是以轻柴油为例，其质量要求是：（1）燃烧性好：即十六烷值适宜，自燃点低，燃烧充分，发动机工作稳定，不产生爆震现象2）挥发性好：蒸发速度要合适，馏分应轻些，否则会使发动机油耗增大、磨损加剧、功率下降3）有合适的粘度：以保证高压油泵的润滑和雾化的质量4）含硫量小：以保证不腐蚀发动机5）安定性好：在储存中生成胶质及燃料后生成积炭的倾向都比较小柴油是柴油汽车、拖拉机等柴油发动机的燃料，也称轻柴油同车用汽油一样，柴油也有不同的标号，不同的是汽油标号由辛烷值确定，而划分柴油标号的依据则是柴油的凝固点目前国内应用的轻柴油按凝固点分为6个标号：5柴油、0柴油、10柴油、20柴油、35柴油和50柴油选用不同标号的柴油应主要根据使用时的气温决定。

一般来讲，5柴油适合于气温在8以上时使用；0 柴油适用于气温在8至4时使用；10柴油适用于气温在4至5时使用；20柴油适用于气温在5至14时使用；35柴油适用于气温在14至29时使用；50柴油适用于气温在29至44或者低于该温度时使用选用柴油的标号如果不适合使用温度区间，发动机中的燃油系统就可能结蜡，堵塞油路，影响发动机的正常工作柴油的标号越低，结蜡的可能性就越小，当然价格也就越高在适用于一个标号柴油的温度区间内而选用低一级标号的柴油当然更好3、油品物化性质1.1 密度物体单位体积内所具有的质量，称为密度，以表示M/V 式中：M物体的质量，kg V物体的体积，m3；物体的密度，kg/m31.2 重度物体单位体积内所具有的重力称为重度，以表示G/V 式中：G物体所具有的重力，N；V物体的体积，m3；物体的重度，N/m3因为G=Mg式中：G物体所具有的重力，N；M物体的质量，kg；g物体的重力加速度，m/s2；所以G/Vg1.3 比重某一物体的重量和同容积4的纯水的重量之比（因为纯水在4时密度最大，故用它做衡量标准），称为比重，用d表示比重是一个重量比值，是一个没有单位的纯数字1.4 粘度粘度是表示流体流动性能的指标。

流体分子做相对运动时，存在着摩擦阻力，这种摩擦阻力一般用粘度表示流体的粘度有三种表示的方法：绝对粘度（动力粘度）、运动粘度、相对粘度1.5 闪点在标准条件下加热油品蒸发出的蒸汽与周围空气形成混合物，当油气浓度达到一定量时，与火焰接近，能够自行闪火，但又立即熄灭的最低温度，称为该油品的闪点根据闪点可以鉴别油品的易燃程度1.6 自燃点外界无火焰，油品在空气中开始自行燃烧的最低温度，称为该油品的自然点1.7 爆炸极限当石油蒸气或其它可燃气体与空气混合，达到一定浓度范围时，一旦接触火源，这种混合气体就剧烈燃烧，发生爆炸混合气能产生爆炸时，石油蒸气或可燃气在混合气中的最低比例称为爆炸下限；最高比例称为爆炸上限爆炸上限和爆炸下限间的浓度范围称为石油蒸气或可燃气的爆炸极限低于爆炸下限的浓度就不会爆炸，高于爆炸上限的浓度因空气不足也不会发生爆炸1.8 静电凡是两种不同的物质，不论固体、液体或气体相互摩擦而产生的电荷，称为静电1.9 静电对石油储运的危害在管线、输油设备、容器某个部位集聚的静电，其电位高到与另一个没有电位或电位较低的物体之间的绝缘介质（如空气、油蒸气）所能承受的程度时，则在两物体之间发生跳火现象，这种现象叫做静电放电。

这种火花对聚有大量石油蒸气的作业场所来说，具有较大的火灾危险性根据实验证明，在静电高达300伏时，足以引起汽油、天然气或煤油蒸气与空气混合物的燃烧或爆炸低于3伏时才不致引燃油蒸气而油品摩擦、冲击产生的静电荷，能达到很高的电压，常常由几伏到上万伏所以静电放电导致石油火灾的危险性很大，应设有静电导除装置1.10 油品饱和蒸汽压定义：在一定温度下，当油品表面压力高于饱和蒸汽压时，油品不再汽化测量方法：雷特法测定就是在气相和液相的体积比为4:1的特定容器中恒温37.8测定.油品蒸汽压对泵汽蚀的影响：油品蒸汽压越高，泵越容易发生汽蚀油品蒸汽压对液柱分离的影响：油品蒸汽压越高，管线越容易发生液柱分离第二节水力学基础1、压力压力定义：单位面积所承受的力常用表示，单位：Pa（帕）或N/m2(牛顿平方米)注：压力有绝对压力和表压之分，绝对压力大气压表压2、静压静压定义：静止液体内部某一点处的压力即为该点静压单位：Pa(牛顿平方米)3、动压、动压定义：流动液体在某一点处的压力即为该点动压单位：Pa(牛顿平方米)4、水静压强、水静压强处于静止状态的液体，其内部各质点之间、质点对容器的壁面，均有压力的作用我们将静止液体内部各质点间作用的压力，以及液体质点对容器壁作用的压力叫做水静压力。

静止液体作用在单位面积上的水静压力称为水静压强其计算式为：式中 Po受压面上的水静压强，Pa；P作用在受压面上的水静压力，N；A 受压面面积，m2水静压强有两个很重要的特性：一是水静压强垂直并指向作用面二是静止液体中任意一点的水静压强不论来自哪个方向，其大小都相等换言之，同一点的水静压强各向等值5 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式式中 静止液体中任一点的水静压强，Pa；液体液面上的压强，Pa；液体的密度，kg/m3；任一点距液面的垂直深度，m公式定量地揭示了静止液体中压强与深度的关系，反映了水静压强的分布规律，一般称为水静力学基本方程式该方程式在水静力学中占重要地位，使最基本也是最重要的方程式它表明：（1）液体内任意一点压强有两部分组成，一部分是液面上的静压，另一部分是由液体自重产生的压强，液面上的压强是外力作用于液面上产生的2）当液面压强一定时，在同一种均质的静止液体中，水静压强的大小与深度之间呈直线规律变化，成正比关系3）在同中均质液体中，若各点距液面深度相等，则各点压强相等由这些压强相等的点组成的面，称为等压面绝对静止的液体中等压面是水平面4）由于液体内任意一点的压强都包含着液面上的压强，因此液面压强的任何变化都会引起液体内部所有液体质点上压强的相应变化，这种液面压强等值地在液面内部传递的规律，称为怕斯卡定律。

5）根据水静力学基本方程式可以得出液体不同深度任意两点之间的压强差：上式说明液体内部任意两点的压强差等于两点间液柱高度产生的压强6、压头、压头定义：压头是液体所具有的压力能和位置势能转换成的液柱高度，单位为m7、稳定流及不稳定流稳定流及不稳定流在每一空间点上，液体的全部运动参数都不随时间而变化的液流成为稳定流液体的全部或部分运动参数随时间变化的液流称为不稳定流7 流量和断面平均流速流量和断面平均流速单位时间内流过过流断面的液体称为流量一般情况下，以单位时间流过过流断面的液体体积来计量，简称流量当液体体积发生变化时，只能以单位时间流过过流断面的液体质量来计量，称为质量流量断面平均流速是断面通过的流量被整个过流面积除得到的平均值，即式中 断面平均流速，m/s;流量，m/s；过流断面面积，m2经济流速是指对于给定任务输量，能够使得管道的综合投资费用与经营费用达到最小所对应的流速该经济流速的范围一般取为12 m/s：含蜡原油取为1.52 m/s；成品油取为2 m/s8 层流层流流体流动时，如果质点没有横向脉动，不引起流体质点的混杂，而是层次分明，能够维持稳定的流束状态，这种流动状态称为层流9 紊流紊流流体流动时，质点具有横向脉动，引起流层质点的相互错杂交换，这种流动状态称为。