CN103837259A - 裸露油气管道最低管壁温度的测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，所述测量方法包括：第一步，计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K；第二步，计算得到管道末端的介质温度t₂，测量得到管道末端所处区域的环境温度t_e，用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt；第三步，利用公式t_min＝t_e+KΔt/α_o计算出管道末端的最低壁温t_min。本发明的技术方案综合考虑了环境温度、介质温度、环境风速、输送流量、管道规格和管道长度等六个影响低温环境下裸露钢管最低壁温的主要因素，最低壁温的估算结果精确可靠，与实际测量壁温差距较小，精确度高于其它工程估算方法，与数值计算方法相当，但比数值计算方法简单方便。

Description

裸露油气管道最低管壁温度的测量方法及装置

技术领域

本发明涉及管道壁温的工程计算技术领域，特别涉及一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，主要用于低温环境下裸露的石油天然气管道最低管壁温度的测量计算。本发明还涉及一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置。 

背景技术

低温环境下以及野外的石油天然气输送管道一般都是铺设在地表面以下的，但是在中继站、中转站以及维修站等站场的管道通常都铺设在地面之上，然而由于工艺原因部分站场管道外表面无保温层，直接受到低温环境的影响。管材在低温环境下韧性降低，当温度低于材料韧脆转变温度时，管道就有可能发生脆性断裂，造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此，对低温环境下的石油天然气输送管道管壁温度的测量计算，实时地掌握管道管壁的温度，有利于确保油气管道的安全运行，也能够及时的发现安全隐患。在我国，西气东输二线工程的西段管道有多个站场位于高海拔寒冷地区，如霍尔果斯首站、乌鲁木齐压气站、红柳联络压气站等，这些地区的环境最低温度很低，且常伴有大风。以霍尔果斯为例，该地区年平均气温为9.1°C，常年最低气温一般在-35°C左右，历史上有记载的极端最低气温达-42.6°C，并且最大风速可达9级。这样，如果不能实时地掌握这些站点裸露管道的管壁温度，则大大增加了事故发生的几率。 

目前，为了防止低温环境下石油天然气输送管道因脆性而断裂，国内外相关标准都对管材的韧性指标提出了要求。例如：GB/T 9711.3-2005《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分：C级钢管》给出了避免发生脆性断裂的夏比冲击试验温度及冲击功要求，冲击试验温度的规定如表1所示。ISO15590-1：2001《Petroleum and natural gas industries-Induction bends,fittings and flanges for pipeline transportation systems-Part 1:Induction bends》和ISO15590-2：2003《Petroleum and natural gas industries-Induction bends,fittings and flanges for pipeline transportation systems-Part 2:Fittings》对于低温环境油气输 送管系统所用弯管和管件也规定了避免发生脆性断裂的夏比冲击试验温度与最低设计温度相关。但是，这些标准并未提出最低设计温度的确定方法。 

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：目前还没有发明出一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，因此，开发一种低温环境下裸露管道的管壁最低温度的工程确定方法可以为石油天然气站场裸露管道的设计和采购提供依据，能够避免石油天然气输送管道安全事故的发生。 

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，低温环境下裸露石油天然气管道中的介质自出土裸露处开始通过管壁向环境散热，最低温度出现在钢管外壁，该方法可以根据管道规格、介质参数和环境温度，计算裸露管道任意某处的钢管外壁最低壁温。所述技术方案如下： 

一方面，本发明提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，所述测量方法包括： 

S1、计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K（单位：W/m2·°C）； 

S2、计算得到管道末端的介质温度t₂（单位：℃），测量得到管道末端所处区域的环境温度t_e（单位：℃），用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt（单位：℃）：Δt=t₂-t_e； 

S3、利用公式（1）计算出管道末端的最低壁温t_min（单位：℃）： 

t_min=t_e+KΔt/α_o                    （1） 

公式（1）中，α_o（单位：W/m2·°C）为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

进一步地，步骤S1中以管道外表面面积为基准的总传热系数K的计算方法包括： 

S101、测量出管道内径d_i（单位：m）、管内介质热传导系数λ_f（单位：W/m·°C）、管内介质质量流量M（单位：kg/s）、管内介质黏度μ_f（单位：kg/m·s）、管内流体的定压比热容C_pf（单位：J/kg·°C），根据公式（2）计算出管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i（单位：W/m2·°C）： 

${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}---\left(2\right);$

S102、测量出管道外直径d_o（单位：m）和管道材料热传导系数λ（单位：W/m·°C），根据公式（3）计算出以管道外表面面积为基准的总传热系数K： 

$K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_o}+\frac{d_o}{2\mathrm{\λ}}\ln \frac{d_o}{d_i}+\frac{d_o}{d_i{\mathrm{\α}}_i}}---\left(3\right),$

公式（3）中，α_o（单位：W/m2·°C）为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

公式（2）和公式（3）中的部分参数是需要实时测量获取的，另一部分参数是可以通过查询这些石油天然气输送管道安装时的档案数据获取得到的。 

进一步地，步骤S2中管道末端的介质温度t₂的计算方法包括： 

S201、根据公式（4）计算得到系数α（系数α为无量纲系数）： 

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\π}{d}_{i}K}{{\mathrm{MC}}_{\mathrm{pf}}}---\left(4\right),$

公式（4）中，d_i（单位：m）为管道内径、K（单位：W/m2·°C）为以管道外表面面积为基准的总传热系数、M（单位：kg/s）为管内介质质量流量、C_pf（单位：J/kg·°C）为管内流体的定压比热容； 

S202、测量得到管道出土裸露起始处的介质温度t₁（单位：°C）和管道出土裸露起始处至其末端的总长度x（单位：m），利用公式（5）计算出管道末端的介质温度t₂（单位：°C）： 

t₂＝t_e+(t₁-t_e)e^-αx-(3~5)                    （5） 

公式（5）中，t_e（单位：°C）为管道末端所处区域的环境温度。 

综上所述，只需给定管道规格长度及管材属性（d_i、d_o、x、λ）、管内介质流量和介质属性（M、μ_f、C_pf、λ_f）、管道外壁与大气环境之间的对流传热系数（α_o）、管道出土裸露起始处的介质温度（t₁）和管道该处的环境温度（t_e），根据公式（1）~公式（5）即可计算得到管道任意某处的外壁最低温度，裸露管道的最低壁温即可作为管道的设计温度。由以上计算公式可以看出，本发明的计算方法涵盖了环境温度（t_e）、介质温度（t₁、t₂）、环境风速（α_o）、输送流量（M）、管道规格（d_i、d_o）和管道长度（x）等六个影响低温环境下裸露管道 最低壁温的因素，计算结果精确可靠。 

另一方面，本发明还提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置，所述测量装置包括： 

测量模块，用于测量管道末端所处区域的环境温度t_e； 

第一计算模块，用于计算以管道外表面面积为基准的总传热系数K； 

第二计算模块，用于计算管道末端的介质温度t₂，根据测量得到的管道末端所处区域的环境温度t_e，用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt； 

第三计算模块，用于根据公式t_min＝t_e+KΔt/α_o计算得到管道末端的最低壁温t_min。 

进一步地，所述第一计算模块包括： 

第一计算子模块，用于根据公式 ${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}$ 计算得到管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i，其中，d_i为测量出管道内径，λ_f为管内介质热传导系数，M为管内介质质量流量，μ_f为管内介质黏度，C_pf为管内流体的定压比热容； 

第二计算子模块，用于根据公式 $K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_o}+\frac{d_o}{2\mathrm{\λ}}\ln \frac{d_o}{d_i}+\frac{d_o}{d_i{\mathrm{\α}}_i}}$ 计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K，其中，d_o为测量出管道外直径，λ为管道材料热传导系数，α_o为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

进一步地，所述第二计算模块包括： 

第三计算子模块，用于根据公式 

计算得到无量纲系数α； 

第四计算子模块，用于根据公式t₂＝t_e+(t₁-t_e)e^-αx-(3~5)计算得到管道末端的介质温度t₂，其中，t₁为测量得到的管道出土裸露起始处的介质温度，x为管道出土裸露起始处至其末端的总长度。 

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 

1、本发明首次明确提出了低温环境下裸露钢管最低壁温的工程计算公式， 技术方案方便易行，计算过程简单快捷，有利于工程应用。 

2、本发明解决了在估算低温环境下裸露钢管最低壁温过程中的管道内介质温度的计算问题，考虑了焦耳-汤姆逊效应的影响，使计算结果偏向保守，降低了风险性。 

3、本发明的技术方案综合考虑了环境温度、介质温度、环境风速、输送流量、管道规格和管道长度等六个影响低温环境下裸露钢管最低壁温的主要因素，最低壁温的估算结果精确可靠，与实际测量壁温差距较小，精确度高于其它工程估算方法，与数值计算方法相当，但比数值计算方法简单方便。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明实施例一提供的裸露油气管道最低管壁温度的测量方法流程图； 

图2是本发明实施例一提供的以管道外表面面积为基准的总传热系数K的计算方法流程图； 

图3是本发明实施例三提供的裸露油气管道最低管壁温度的测量装置结构示意图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。 

实施例一 

本实施例提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，参见图1和图2该测量方法包括以下三个步骤： 

S1、计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K（单位：W/m2·°C）； 

S2、计算得到管道末端的介质温度t₂（单位：℃），测量得到管道末端所处区域的环境温度t_e（单位：℃），用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区 域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt（单位：℃）：Δt=t₂-t_e； 

S3、利用公式（1）计算出管道末端的最低壁温t_min（单位：℃）： 

t_min＝t_e+KΔt/α_o                    （1） 

公式（1）中，α_o（单位：W/m2·°C）为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

优选地，步骤S1中以管道外表面面积为基准的总传热系数K的计算方法包括： 

S101、测量出管道内径d_i（单位：m）、管内介质热传导系数λ_f（单位：W/m·°C）、管内介质质量流量M（单位：kg/s）、管内介质黏度μ_f（单位：kg/m·s）、管内流体的定压比热容C_pf（单位：J/kg·°C），根据公式（2）计算出管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i（单位：W/m2·°C）： 

${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}---\left(2\right);$

S102、测量出管道外直径d_o（单位：m）和管道材料热传导系数λ（单位：W/m·°C），根据公式（3）计算出以管道外表面面积为基准的总传热系数K： 

$K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_o}+\frac{d_o}{2\mathrm{\λ}}\ln \frac{d_o}{d_i}+\frac{d_o}{d_i{\mathrm{\α}}_i}}---\left(3\right),$

公式（3）中，α_o（单位：W/m2·°C）为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

公式（2）和公式（3）中的部分参数是需要实时测量获取的，另一部分参数是可以通过查询这些石油天然气输送管道安装时的档案数据获取得到的。 

优选地，步骤S2中管道末端的介质温度t₂的计算方法包括： 

S201、根据公式（4）计算得到系数α（系数α为无量纲系数）： 

$\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\πd}}_{i}K}{{\mathrm{MC}}_{\mathrm{pf}}}---\left(4\right),$

公式（4）中，d_i（单位：m）为管道内径、K（单位：W/m2·°C）为以管道外表面面积为基准的总传热系数、M（单位：kg/s）为管内介质质量流量、C_pf （单位：J/kg·°C）为管内流体的定压比热容； 

S202、测量得到管道出土裸露起始处的介质温度t₁（单位：°C）和管道出土裸露起始处至其末端的总长度x（单位：m），利用公式（5）计算出管道末端的介质温度t₂（单位：°C）： 

t₂＝t_e+(t₁-t_e)e^-αx-(3~5)                    （5） 

公式（5）中，t_e（单位：°C）为管道末端所处区域的环境温度。 

实施例二 

本实施例提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，本实施例中测量方法的原理和具体运用的公式与实施例一中提供的相同。该测量方法以某一规格为φ610×20mm在-40°C环境温度下工作的1000m输气裸露管道为例，详细说明其最低壁温的工程计算方法步骤如下： 

第一步，查询或者测量确定以下基本参数：该管道内径d_i=0.57m、管道外径d_o＝0.61m、管道长度x=1000m、钢管材料热传导系数λ=16.27W/m·°C、管内气体质量流量M=6.626kg/s、管内气体黏度μ_f=1.087×10-5kg/m·s、管内气体的定压比热容C_pf=2222J/kg·°C、管内气体热传导系数λ_f=0.0332W/m·°C、管道出土裸露起始处的管内气体温度t₁=20°C、管道末端的环境温度值t_e=-40°C、管道外壁与大气环境之间的对流传热系数α_o=97.28W/m·°C。 

第二步，将第一步中确定的相关参数代入到公式（2）中，可得到：α_i=98.3529W/m2·°C。 

第三步，将第二步中计算得到的α_i=98.3529W/m2·°C以及其他相关参数代入到公式（3）中，得到K=44.5792W/m·°C。 

第四步，将第三步中计算得到的K=44.5792W/m·°C以及其他相关参数代入到公式（4）中，得到α=0.005422。 

第五步，将第四步中计算得到的α=0.005422以及已知的参数t₁、t_e、x代入到公式（5）中，得到t₂=-39.735°C。 

第六步，将t₂=-39.735°C以及t_e=-40°C代入到Δt＝t₂-t_e中得到Δt=0.2651°C。 

第七步，将计算得到的Δt=0.2651°C、K=44.5792W/m·°C以及已知值 t_e=-40°C、α_o=97.28W/m·°C代入到公式（1）中，得到管道最低壁温t_min=-39.88°C，即该管线的设计温度即可确定为管道的最低壁温t_min=-39.88°C。 

综合考虑对低温环境下裸露管道壁温影响最大的六个因素：管道规格、输送流量、介质温度、管道长度、环境温度、钢管外表面对流传热系数，通过以上计算步骤对霍尔果斯站场应用最多的五种规格配管进行六因素五水平正交试验，因素水平如表1所示： 

实施例二的正交试验因素水平表 

其中输送流量覆盖设计输送流量（300×108Nm3/a）的100%、50%、10%、1%和0.1%。正交试验计算方案如表2所示： 

并从三个方面对本发明的计算方法所得结果的准确性和有效性进行验证：第一，利用GB 151-1999《管壳式换热器》附录F中的方法估算管道最低壁温；第二，基于Fluent软件建立了低温环境下裸露钢管管壁温度的数值计算模型：流体-固体实体传热模型，前处理建模采用ANSYS Workbench软件，网格划分采用ANSYS ICEM CFD软件。该传热模型需要同时建立管道本体及其内部流场的几何模型和网格模型，具有较高的计算精度。利用该模型可以计算得到钢管管壁温度分布，进而确定不同条件下的钢管最低壁温。该方法要求配备数值计算软件，熟练掌握相关软件操作，且过程复杂，不太便于工程应用，但利用数值方法可在一定程度上验证本发明所述计算方法的有效性。第三，对实验5、实验15和实验25三个实验中的实际管道钢管外壁温度进行测量，最终验证本发明所述计算方法的准确性。 

表3为上述正交试验的结果： 

首先，假设有限元数值模拟所得结果为实际值，比较分析本发明所述方法的计算结果和根据GB 151-1999中所提供方法的计算结果：本发明所述方法的25个计算结果中，实验5、实验9、实验14、实验15和实验22的计算结果与数值模拟结果的差值分别为-1.20°C、-4.10°C、1.93°C、-1.49°C和4.90°C，其余实验的差值都在1°C以内。实验5、实验9和实验15的计算结果与数值模拟结果的差值均为负值，低于数值模拟结果，本发明所述方法的估算结果偏保守，有利于控制管道失效风险。在实验14和实验22中，按照正交试验规则设置的环境温度（t_e，℃）高于介质温度（t₁，℃），管道介质不是向环境散热，而是从环境吸热，所以计算结果不是最低壁温，而是最高壁温，与数值模拟结果产生正差值同样是偏保守的。由于低温环境下不会出现环境温度高于介质温度的情况，因此估算低温环境下裸露钢管最低壁温的实施例可以忽略实验14和实验22两个算例；根据GB 151-1999中所提供方法的计算结果与数值模拟结果的差值大多数都为正值，且多数差值大于1°C，最大差值达到了13.37°C，即估算的最低壁温比实际值高出13.37°C，使用该方法估算最低壁温会过于危险。综上所述，本发明所述方法估算的低温环境下裸露钢管最低壁温的准确性远远高于GB151-1999中所提供的方法，结果偏于保守，与数值模拟结果偏差很小，且比数值模拟方法简单快捷，有利于工程应用。 

其次，因为实际测量管道壁温的过程复杂，工作量大，困难较多，只对实验5、实验15和试验25三个实施例中的实际管道钢管外壁温度进行测量，通过对比分析发现：本发明所述方法的计算结果与实际值的偏差明显小于GB151-1999中所提供的方法，与数值模拟方法相当；本发明所述方法的计算结果在三种方法中最偏于保守。这最终验证了使用本发明所述方法估算低温环境下裸露钢管最低管壁温度的准确性和有效性。 

实施例三 

本实施例提供了一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置，参见图3，该装置包括： 

测量模块401，用于测量管道末端所处区域的环境温度t_e； 

第一计算模块402，用于计算以管道外表面面积为基准的总传热系数K； 

第二计算模块403，用于计算管道末端的介质温度t₂，根据测量得到的管道 末端所处区域的环境温度t_e，用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt； 

第三计算模块404，用于根据公式t_min＝t_e+KΔt/α_o计算得到管道末端的最低壁温t_min。 

其中，第一计算模块包括： 

第一计算子模块，用于根据公式 ${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}$ 计算得到管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i，其中，d_i为测量出管道内径，λ_f为管内介质热传导系数，M为管内介质质量流量，μ_f为管内介质黏度，C_pf为管内流体的定压比热容； 

第二计算子模块，用于根据公式 $K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_o}+\frac{d_o}{2\mathrm{\λ}}\ln \frac{d_o}{d_i}+\frac{d_o}{d_i{\mathrm{\α}}_i}}$ 计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K，其中，d_o为测量出管道外直径，λ为管道材料热传导系数，α_o为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。 

其中，所述第二计算模块包括： 

第三计算子模块，用于根据公式 

计算得到无量纲系数α； 

第四计算子模块，用于根据公式t₂＝t_e+(t₁-t_e)e^-αx-(3~5)计算得到管道末端的介质温度t₂，其中，t₁为测量得到的管道出土裸露起始处的介质温度，x为管道出土裸露起始处至其末端的总长度。 

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

S1、计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K；

S2、计算得到管道末端的介质温度t₂，测量得到管道末端所处区域的环境温度t_e，用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt；

S3、利用公式（1）计算出管道末端的最低壁温t_min：

t_min＝t_e+KΔt/α_o                            （1）

公式（1）中，α_o为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。

2.根据权利要求1所述的裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，其特征在于，步骤S1中总传热系数K的计算方法包括：

S101、测量出管道内径d_i、管内介质热传导系数λ_f、管内介质质量流量M、管内介质黏度μ_f、管内流体的定压比热容C_pf，根据公式（2）计算出管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i：

${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}---\left(2\right);$

S102、测量出管道外直径d_o和管道材料热传导系数λ，根据公式（3）计算出以管道外表面面积为基准的总传热系数K：

$K=\frac{1}{\frac{1}{{\mathrm{\α}}_o}+\frac{d_o}{2\mathrm{\λ}}\ln \frac{d_o}{d_i}+\frac{d_o}{d_i{\mathrm{\α}}_i}}---\left(3\right),$

公式（3）中，α_o为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。

3.根据权利要求1所述的裸露油气管道最低管壁温度的测量方法，其特征在于，步骤S2中管道末端的介质温度t₂的计算方法包括：

S201、根据公式（4）计算得到系数α：

$\mathrm{\α}=\frac{{\mathrm{\πd}}_{i}K}{{\mathrm{MC}}_{\mathrm{pf}}}---\left(4\right),$

公式（4）中，d_i为管道内径、K为以管道外表面面积为基准的总传热系数、M为管内介质质量流量、C_pf为管内流体的定压比热容；

S202、测量得到管道出土裸露起始处的介质温度t₁和管道出土裸露起始处至其末端的总长度x，利用公式（5）计算出管道末端的介质温度t₂：

t₂=t_e+(t₁-t_e)e^-αx-(3~5)                    （5）

公式（5）中，t_e为管道末端所处区域的环境温度。

4.一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：

测量模块，用于测量管道末端所处区域的环境温度t_e；

第一计算模块，用于计算以管道外表面面积为基准的总传热系数K；

第二计算模块，用于计算管道末端的介质温度t₂，根据测量得到的管道末端所处区域的环境温度t_e，用管道末端的介质温度t₂减去管道末端所处区域的环境温度t_e得到管道末端的温度差Δt；

第三计算模块，用于根据公式t_min＝t_e+KΔt/α_o计算得到管道末端的最低壁温t_min。

5.根据权利要求4所述的一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

第一计算子模块，用于根据公式 ${\mathrm{\α}}_i=0.023\frac{{\mathrm{\λ}}_f}{d_i}{\left(\frac{4M}{{\mathrm{\πd}}_i{\mathrm{\μ}}_f}\right)}^{0.8}{\left(\frac{C_{\mathrm{pf}}{\mathrm{\μ}}_f}{{\mathrm{\λ}}_f}\right)}^{0.3}$ 计算得到管内介质与管道内壁之间的对流传热系数α_i，其中，d_i为测量出管道内径，λ_f为管内介质热传导系数，M为管内介质质量流量，μ_f为管内介质黏度，C_pf为管内流体的定压比热容；

第二计算子模块，用于根据公式

计算得到以管道外表面面积为基准的总传热系数K，其中，d_o为测量出管道外直径，λ为管道材料热传导系数，α_o为管道外壁与大气环境之间的对流传热系数。

6.根据权利要求5所述的一种裸露油气管道最低管壁温度的测量装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：

第三计算子模块，用于根据公式

计算得到无量纲系数α；

第四计算子模块，用于根据公式t₂＝t_e+(t₁-t_e)e_-αx-(3~5)计算得到管道末端的介质温度t₂，其中，t₁为测量得到的管道出土裸露起始处的介质温度，x为管道出土裸露起始处至其末端的总长度。