保温层失效比例对热油管道安全停输时间的影响

针对热油管道的保温层由于特定原因而出现部分失效,进而导致在维修过程中安全停输时间难以控制的问题,结合有限容积法,建立了热油管道二维、非稳态模型。该模型考虑了凝固潜热的影响,对比分析了热油管在5种情况(即保温层未失效、1/8失效、1/4失效、1/2失效及全部失效)下的温降规律。在此基础上,运用SPSS软件,拟合了停输时间与热油的平均温度的关系曲线,最终确定了上述5种情况下的安全停输时间。研究结果表明,5种情况下管内热油温降规律基本相似,且安全停输时间分别为205、148、118、99和74h;由于凝固潜热弥补了部分散热损失,因此1/4失效和1/2失效情况下的安全停输时间差仅为19h。     

原油物性对裸露管线停输温降规律的影响

结合裸露管线的热力特性,建立管道停输时非稳态传热模型,分别计算了原油物性参数随温度变化和不随温度变化两种条件下的安全停输时间。结果表明,在原油物性参数不随温度变化的条件下所得结果与实际停输情况有很大差别,因此应考虑物性参数随温度的变化。在原油物性参数随温度变化的情况下,改变影响停输温降的因素如停输起始油温、环境温度、保温层厚度,计算了不同条件下的安全停输时间。计算结果表明,停输起始油温以及保温层厚度逐渐增大且增加幅度相同时,安全停输时间增加的幅度基本相同;外界环境温度逐渐升高且增加幅度相同时,安全停输时间的增长幅度越来越大。     

渗流对海底热油管道停输温降规律影响的数值模拟

对热油管道停输温降规律进行研究,是确保管线安全启动的首要条件。针对海底热油管道运行环境特点,基于多孔介质传热理论,建立了海底土壤水热耦合控制方程,用软件模拟了海底管道停输过程中温度随时间的变化规律,分析了保温层、渗流温度、渗流速度等因素对管道停输温降的影响,确定了合理的停输时间。研究结果可为海底管道安全启动提供理论指导。     

集肤效应电伴热管道再启动三维非稳态传热过程数值模拟

对集肤效应电伴热管道停输再启动过程进行了研究。考虑管道正常运行及停输过程中管内原油粘度、密度、比热容、导热系数随温度的变化情况,同时考虑停输过程中的原油凝固潜热对温降的影响,对集肤效应电伴热管道加热到输送温度的过程进行了数值模拟,数值模拟结果可为确定合理的停输再启动时间、管道安全启动提供理论指导。     

地面保温管道的安全停输时间计算

根据管道热平衡原则和圆柱体温度分布公式,用准稳态方法探讨了地面保温管道的安全停输时间的计算问题。计算过程考虑了大气温度变化和起始停输时间点对安全停输时间的影响。计算结果表明：安全停输时间不仅与油品温度、大气温度有关,而且还与起始停输时间点有关;随着停输时间的延长,起始停输时间点对安全停输时间的影响逐渐减小;当油品温度提高到一定程度后,试图再以继续提高油品温度来延长安全停输时间效果不大,而且也不经济。     

超稠油管道集肤电伴热效应实验与数值模拟

以辽河油田超稠油管道集肤电伴热工艺为理论依据,建立了超稠油管道集肤电伴热效应物理模型和 数学模型,并采用室内实验与数值模拟的方法对集肤伴热效果进行分析。研究结果表明,通过对实验和模拟数据的 对比,采用软件进行仿真计算是可行的,不仅可以直观地显示超稠油管道内温度场的分布情况,还可为超稠油管道 伴热效果的优化和安全停输时间的确定提供了一定的理论依据。     

多起伏大高差油气混输管道停输和再启动瞬态流动规律研究

采用OLGA软件建立了某油气混输管道几何模型,研究了管道停输和再启动过程中的瞬态流动规律。首先,分析了管道稳态运行时沿线温度、压力和持液率的分布特点,确定了沿线温度最小值所处位置及压力最大值所处位置,分析了环境温度和停输时间对运行参数的影响,确定了可保证温度最低点处原油温度高于其凝点的安全停输时间。在实际运行过程中,停输时间不应超过安全停输时间,否则容易出现管道凝管、启动压力过大等问题,威胁管道的安全运行。     

水下热油管道停输过程中原油温降规律的数值模拟

热油管道停输温降规律的研究是确保管线安全启动的首要条件。埋地长输管道沿线地质条件复杂, 常穿越河流、湖泊,导致部分管线水下敷设,由于没有周围土壤的蓄热作用,在停输过程中水下管段的温降往往决定 了整条管线的停输时间。随着海上油气的开采,水下管道安全停输规律的研究显的更为重要。利用FLUENT 软 件,采用“焓-多孔度”技术模拟水下管道停输过程管内原油温降规律并考虑了原油凝固潜热对温降的影响,得出了 不同时刻管内原油凝固区、混合区、液油区的位置。结果表明,管道停输初期管内原油温度整体下降较快,中后期由 于原油凝固释放潜热且凝油层厚度不断增加,热阻增大,大大降低了原油温降速率,模拟结果与实际吻合较好。     

地面保温管道的安全停输时间计算

根据管道热平衡原则和圆柱体温度分布公式，用准稳态方法探讨了地面保温管的安全停输时间和计算问题，计算过程考虑了大气温度变化和起始停输时间点对安全停输时间的影响，计算结果表明，安全停输时间不仅与油品温度，大气温度有关，而且还与起始停输时间点有关，随着停输时间的延长，起始停输时间点对安全停输时间的影响逐渐减小，当油品温度提高到一定程度后，试图再以继续提高油品温度来延长安全停输时间效果不大，而且也不经济。     

埋地热油管道停输轴向温降规律研究

热油管道的计划检修和事故抢修都在管线停输情况下进行,停输后,管内存油油温不断下降,存油粘度随油温下降而增大,当粘度增大到一定值后,会给管道输送再启动带来极大的困难,甚至会造成凝管事故.为了确保安全经济地输油,必须研究管路停输后的温降情况,以便确定允许停输时间.根据热油管道停输后油品和管道周围土壤的热力变化工况,提出了传热定解问题并对其进行数学求解,得出了管道中油品轴向温度随时间和距离变化的解析解,并编制了相应的软件,从而为更合理地确定在不同季节安全停输时间提供了科学计算依据.     

热油管道停输安全出站温度数值研究

易凝高黏原油在加热输送过程中热量损耗严重, 遇故障停输后热量的散失更为迅速, 当所需停输的 时间超出安全停输时间时就会发生事故。因此, 研究原油的热力计算对管道的安全运行具有重要意义。对比了冬 夏两季原油停输温降的变化规律, 在停输时间不同的条件下, 对温降进行了数值模拟, 计算出原油停输前所需的出 站温度。对停输后的土壤和管道的温度场进行了三维数值模拟, 找出了出站温度不同时停输后原油和土壤温度场 的变化规律。在出站温度达到一定值后, 原油在所需的停输时间内可以保证安全再启动, 不会发生事故或造成安全 隐患。     

考虑海管各覆盖层蓄热的停输温降与输送方案

海底管道停输温降直接决定着海管置换与掺水输送时机,以及停输后能否顺利再启动。为了研究海管各覆盖层的蓄热对停输温降的延缓作用,通过理论分析各层相对流体的蓄能能力大小,模拟计算钢管和土壤蓄热对不同类型管道停输后温降的影响情况,并以渤海两条实际管道为例优化输送方案。结果表明,钢管蓄热总量约为所输原油蓄热总量的一半,所输水量的1/4,所输天然气的4~16倍（根据系统压力的不同）;钢管和土壤的蓄热散热对流体停输温降均有一定的延缓作用。对于保温管道,钢管的蓄热散热具有主导作用;不保温管道,土壤的蓄热散热影响很大;对于渤海油田常见的输油海管,考虑钢管的蓄热散热能提高管线出口温度3.5~13.5 ℃;对于混输保温管道,当气油比（GOR）大于10时,钢管蓄热对停输温降的延缓作用尤为明显,有利于安全顺利输送;考虑土壤或钢管的蓄热散热对停输温降的影响可以延缓或取消掺水输送。     

同沟敷设管道沿线停输温降计算分析

引入导热形状因子得到同沟敷设管道的管段总传热系数,建立了同沟敷设热油管道停输温降的计算模型,并采用PISO算法对停输瞬态问题进行模拟。利用西部管道沿线的历史数据及西部原油成品油同沟敷设热油管道的实际情况计算了沿线停输温降并进行了对比分析,找出了潜在的停输危险截面,为我国西北地区同沟敷设管道的设计与运营管理提供了参考。     

架空原油管道停输期间温降及原油凝固界面推进

由于架空原油管道没有土壤的蓄热来减缓管内原油的热散失,架空原油管道的温降过程往往成为决定整条管道允许停输时间的关键。根据原油温度划分管内原油为纯液油区、凝油区和纯固油区,并假设凝油区以已凝固原油、固体骨架和液态原油为填充相的多孔介质区域,该区域随着温降过程向管心推移。考虑了凝固潜热和空气横掠管道对流换热对原油温降过程的影响,建立了空气、管道与原油相互耦合的传热模型,并进行了数值模拟,数值结果表明停输前期管内原油的温度整体下降较快;在停输中后期,由于凝固潜热的释放,凝油厚度增加使得热阻增大,大大减缓了原油温度的降低;对流换热系数沿管道周向分布不均,导致管内原油温度周向分布不均和凝固界面中心偏离管道中心。     

基于(火用)分析的流动工况及强化传热方式的选择

本文建立了无因次火用损失率的方程,并由此求解了空气、水、油三种典型工质的管内流动与换热的最佳雷诺数和最小火用损失率。结果表明,水、空气的最佳流动工况为湍流,而油的最佳流动工况为层流。同时,还用火用损失率表达式求解了内插扭带管、螺旋槽管两种不同管型中水的最佳雷诺数和最小火用损失率。结果表明,对于水宜选择螺旋槽的强化传热方式。     

湿法施工毛细管末端冬季换热性能实验研究

针对采用湿式施工法的毛细管辐射末端,在冬季工况下对其换热特性进行了实验研究,并对不同敷设面层厚度及不同管间距的毛细管辐射末端的换热性能进行了对比实验分析。研究结果表明,与传统地板辐射供暖方式相比,地面湿式毛细管末端具有较低供水温度,并有良好的冬季换热性能和系统节能性。建议在实际工程应用中,根据室内散热量与人体热舒适性的要求,并基于供水温度与面层厚度之间的耦合关系,选择适宜的施工方法。     

导热姆热管在汽车上的应用

在中温余热回收范围内很少应用热管,其主要原因是在热管中使用何种工质尚处于研究阶段。本文研制了导热姆热管,并且已将它用于热管换热器中回收中温范围的排气余热来加热车厢。这种采暖装置具有传热能力强、流动阻力低、结构简单、性能可靠等优点。     

停输前后顺序输送混油特性的数值模拟

在地形复杂的地区,输送成品油时难免会经过高差、停输、下坡等不同工况的路径,而管道的倾角、停输的时间对下坡管道的混油特性有很大影响。借助于CFD的多相流模型,以三维倾斜管道为研究对象,分别就停输时间、倾角、输送顺序对混油特性的影响进行了数值模拟。研究结果表明:停输前,当前行汽油后行柴油时,管道的倾角越大,混油量越小,管道倾角越小,越易出现混油;当前行柴油后行汽油时,混油尾较长,倾角越大,混油量越大,管道倾角越小,混油量越小,但倾角对混油的影响较小;倾角对前行汽油后行柴油时混油量的影响大于前行柴油后行汽油时混油量的影响。停输后,在相同倾角下停输时间越长,混油量越大;在停输时间相同时倾角越大混油量越大。当前行柴油后行汽油时,随着停输时间的延长,混油越来越均匀,其倾角和管道的倾角一致,停输时间和倾角对前行汽油后行柴油时混油的影响较大。