周期性边界条件下埋地热油管道传热影响因素的分析

建立土壤多孔介质模型,采用有限容积法对地表温度周期性波动条件下埋地热油管道非稳态传热过程进行数值计算。考虑了土壤中水相、气相迁移对管道传热的影响,对比分析了有、无保温层及保温层厚度、保温层导热系数、土壤导热系数、土壤含水率、管径、埋深等因素对埋地管道非稳态传热规律的影响。研究表明：保温层厚度、导热系数、土壤导热系数对埋地热油管道非稳态传热的影响相对较大。管径、埋深对管道传热的影响相对次之,且埋深对管道的影响冬季远要大于夏季,而土壤含水率对管道传热的影响相对较小。     

直埋LNG管道周围土壤冻融相变数值研究

采用有限容积法建立多孔介质相变自然对流换热模型,以直埋LNG管道为例,采用SIMPLER算法进行求解,数值计算了地表温度周期性波动条件下,埋地输冷管道非稳态传热过程,得到了不同季节管道周围土壤温度场及冰水相变界面分布规律.研究表明:在地表温度的周期波动下,LNG管道周围土壤温度场波动减小,且随着LNG冷量的不断释放,管...     

埋地管道土壤温度场的数值模拟

为避免凝管事故发生,需要准确知道埋地管道在受外界非稳态环境影响时,在不同停输时期管内油品和周围土壤温度场的变化规律,确定管道的允许停输时间。建立了埋地热油管道土壤温度场的非稳态传热模型,该模型较全面地考虑了边界条件和初始条件。数值模拟了预热启输过程土壤温度场的发展情况,分析了土壤温度场随时间的变化趋势。地表温度受大气影响最为明显,远离管道的深层土壤温度受大气温度变化影响较小,越靠近管道附近的土壤温度上升幅度越大,且受热油温度的影响越明显。     

埋地热油管道计算边界两种处理方法比较

在研究埋地热油管道周围土壤非稳态温度场问题时,主要采用数值方法进行求解,用适当的方法对埋地热油管道圆形边界进行处理至关重要。通过比较阶梯形边界和方形边界所计算的土壤温度分布,说明用方形边界代替管道圆形边界是可行的,可以满足精度要求的,而且有效简化了埋地管道的传热计算过程。     

浅析地下水环境下热油管道保温层厚度选取

处于地下水环境中的埋地热油管道周围难以形成稳定的温度场,热损失较大,应优先考虑采用保温措施。选择保温层厚度时应综合考虑经济性及安全性。本文根据地下水环境下埋地热油管道的传热规律,对管道总传热系数K值计算公式进行了简化。在给定油品种类和管道直径的条件下,计算得到了不同保温层厚度时的出站温度;对比了不同管径时保温层厚度变化对费用净现值的影响,给出了保温层厚度的推荐值。     

埋地热油管道温降及土壤温度场

埋地热油管道输送过程中,需要准确预测管道的运行工况。本文主要分析油流沿管道的轴向温降及管道周围土壤温度分布,得出了埋地热油管道的温降曲线和其周围土壤温度分布曲线。     

埋地管道夏季泄漏土壤温度场及原油分布数值计算

基于分布式温度光纤传感技术检测管道泄漏机理,研究了埋地管道泄漏传热特点,并采用有限容积法建立了管道泄漏多孔介质流固耦合换热控制方程,针对夏季埋地热油管道不同位置泄漏前后大地温度场的变化及原油在土壤中的分布规律进行数值计算,得出了管道正上/下方穿孔泄露后土壤温度场及原油分布随时间的变化关系.研究表明:夏季泄漏初期管道周围土壤温度场变化剧烈,泄漏位置对土壤温度场分布影响较大,检测管道发生泄漏可以使用分布式温度传感技术.     

热油管道横向温度场分布理论研究

热油管道输送过程中,管道温度场的分布是不断变化的。本文根据确定临界状态,分析输油管道周围土壤温度场分布,研究埋地热油管道的周围土壤温度分布曲线。     

埋地热油管道原油全凝时间影响因素分析

针对寒区埋地热油管道,采用焓—多孔介质法建立多场耦合作用下停输原油热力模型,以稳定运行时的土壤温度场为土壤热历史,利用Fluent软件迚行停输传热数值模拟与分析。以管道中心点温度降至凝点为管道内原油全凝的判断依据,获得不同工况下的管道中心温降曲线,开展土壤埋深、大气温度、原油初始温度、保温材料等因素对管道内原油全凝时间的影响分析。     

寒区埋地热油管道周围土壤冻胀融沉数值分析

基于相变瞬态温度场数学力学模型,自行编制有限元程序借助ANSYSY软件对寒区埋地热油管道周围土壤的冻融相变过程进行数值计算,分析了环境温度周期波动情况下热油管道周围土壤温度场、应力场、位移场的变化关系.研究表明:在地表温度的周期性正负波动下,较长时间内管道周围土壤温度场、位移场、应力场变化剧烈,且管道上方土体的融沉速率...     

基于ANSYS软件的热油管路保温的数值模拟

应用ANSYS软件对埋地热油管道沿径向温度进行了数值模拟,得到了不同保温层厚度时管道径向温度及热流量的变化。分析了含蜡层的径向温度变化,随着保温层厚度的增加,保温层内部温降变化减小,管道向外传递的热流密度逐渐减小,保温效果更好。热流量减小的速度随着保温层厚度的增加变得缓慢,模拟结果与编制计算机程序计算结果相吻合。     

架空热油管道保温层厚度计算

建立了管道保温计算的数学模型,通过具体实例,用计算机编程得出大量数据,通过origin8.0软件绘出保温层厚度分别与保温效率、管道总传热系数、保温层表面温度和沿程温降的关系图,不仅直观地体现了保温层厚度对管道传热的影响以及变化趋势,还可以从图中查出任意厚度下的保温情况,为求解热油管道保温层厚度提供一种新方法。     

寒区地下U型埋管换热器及周围土壤非稳态传热数值模拟

针对东北地区冬季气候特点,建立埋地U型管换热器及周围土壤三维非稳态传热模型,采用有限容积法对方程进行离散,对换热器周围土壤温度场进行数值模拟,分析了不同回填材料的导热性能及对土壤温度场的影响,得到了不同时刻U型管换热器传热特性与土壤温度的变化规律,结果表明：回填材料的导热系数相对越大,换热效果越显著,且采用不同导热系数的材料回填管井,达到稳态之前,不同深度的热作用半径具有不稳定性,模拟符合实际。可为工程设计提供一定的理论依据。     

桩基并联双螺旋型埋管换热器传热特性的数值仿真

摸清桩基并联双螺旋型埋管换热器的传热特性是进行合理设计、确保其高效运行的前提。建立了包含回水立管在内的桩基并联双螺旋型埋管换热器三维动态传热的仿真模型,利用其对现场实验的仿真复现及实心圆柱源热源模型解析解的对比验证了模拟结果的正确性。对桩身和土壤温度的模拟结果进行了分析,给出了沿管程、桩基内部以及周围土壤的温度分布。对连续和3种间歇运行模式下桩基并联双螺旋型埋管换热器的运行情况进行了仿真,揭示了其出口水温和单位管长放热量等性能参数的动态变化规律以及桩壁和周围土壤温度沿桩深和桩径方向的分布特征,提出了桩壁温度恢复百分比指标,定量评价了其在间歇运行模式下的温度恢复程度。表明了运停比越小,桩壁温度恢复程度越显著,但随着间歇运行周期的增加,每一间歇期的温度恢复程度呈现下降趋势。     

复合硅酸盐保温材料在稠油热采注蒸气管道上的应用研究

为了解决稠油热采注蒸气管道保温结构存在的问题,进行了大量的室内试验研究.测试了复合硅酸盐保温涂料、板材及涂料和板材组成的复合保温结构的性能及其在高温稠油热采注蒸气管道上的应用效果.从而研究出了适合稠油热采注蒸气管道的三层不等厚复合保温结构.并按优化设计结果,在辽河油田曙光采油厂热采注蒸气管道上推广应用了该复合保温结构,管道散热损失大大降低,从而保证了井口的蒸气干度,取得了巨大的增产效益.     

水热耦合对冻土区埋地管道土壤温度场的影响

冻土区埋地热油管道最常见的安全问题是冻害破坏。当环境温度降至冰点以下,土壤中水分的冻结将伴随着水分向冻结前锋迁移,产生不均匀冻胀,加之周期性不可逆的冻融循环,极易造成管道失稳甚至破裂。研究管道冻害成因,应先预测埋地管道周围土壤冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系。采用有限体积法,建立土壤多孔介质水热耦合相变模型,利用SIMPLER算法进行数值求解,为了研究水分对土壤温度场的影响,这里对无水土壤和饱和含水土壤两种极限情况进行对比分析,结果表明：在输油管道运行初期,两种情况土壤温度场接近,随着运行时间的延长,饱和含水土壤温度场偏高,水分迁移和冰水相变对土壤温度场具有一定影响。