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...     

不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟

埋地热油管道周围土壤温度场是随时间变化的非周期性非稳态温度场,建立埋地管道周围土壤温度场的非稳态传热模型,对不同季节埋地热油管道周围土壤温度场非稳态传热规律进行数值模拟。分析表明,不同季节温度条件下管道周围土壤温度场分布差别很大,管道有、无保温层土壤温度场分布明显不同。管道有保温层条件下,管道周围土壤温度场呈半圆形曲线分布,在冬季等温线沿管道正上方分布,在夏季等温线沿管道正下方分布;管道无保温层条件下,管道周围土壤温度场呈近似椭圆形分布。这主要是由于土壤热阻的存在温度波在传导过程中具有迟延性,管道周围土壤温度场受管道散热影响,两条等温线出现重合所致。通过对埋地热油管道非稳态传热因素的研究分析,为管道安全、经济启输、节约能源提供参考。     

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。     

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。     

水分迁移冰水相变对冻土区埋地热油管道停输温降影响的研究

建立冻土区埋地热油管道停输过程水力、热力数学模型,并进行数值计算,考虑了土壤水分迁移、冰水相变及原油凝固潜热、自然对流换热对停输过程管内原油温降的影响,得到了停输期间土壤温度场分布。通过与不考虑水分迁移、冰水相变的停输温降进行对比。研究表明：受水分迁移、冰水相变的影响,管道周围土壤温度等值线向管道两侧移动范围较大,土壤平均温度与不考虑水分时相比偏高,在停输过程中管内原油温降速率小于不考虑水分时的情况,受土壤中水分的影响,停输过程管道周围土壤等温线延Y轴略向下偏移。     

并行埋地管道周围土壤温度场分区模拟研究

为了提高并行埋地管道土壤温度场模拟的准确性,将管道周围土壤温度场划分为土壤表面烘干区、土壤烘干区、非烘干区三个区域。分区考虑管道周围土壤导热系数、比热、密度,建立并行埋地管道周围土壤温度场的数学模型。采集并行管道周围土壤物性参数、大气温度、风速等参数,利用有限容积法求解模型。通过与管道周围实测温度对比,可知模拟计算结果与实测结果基本一致。     

某管道防腐层大修土壤温度场的测定研究

原油管线一般采用加热方式输油。管线运行一段时期后,管道外防腐绝缘层会逐年老化,影响管线正常运行,因此需要有计划地安排防腐层大修。大修时,热油管线与土壤建立的稳定温度场遭到破坏,为了保证管线安全生产运行,常常需要对管线周围土壤温度场进行测量。以便监测管道内原油温度的变化。在本文中,详细查阅了大量有关热电偶和土壤温度场的资料,掌握了热电偶测温原理及测温方法,并在实践中进行应用。通过查阅前人关于土壤温度场的研究,对管道周围土壤温度的分布情况有了较为深刻的理解和认识。并分析了采用热电偶测温装置测得的土壤、大气温度数据,得到了管道周围土壤温度场分布的一般规律及其影响因素。     

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.     

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。     

导热系数对管道周围土壤温度场的影响

对冷热原油交替输送管道热力问题进行了理论分析,考虑到问题的复杂性,对问题进行了适当的简化处理,建立了埋地管道周围土壤温度场计算的数学模型,采用三角形单元网格进行数值计算。通过计算实例重点分析了土壤导热系数对土壤温度场的影响规律,导热系数对管道周围土壤温度分布影响很大,对其具体数值的确定须慎重。     

埋地热油管道投产运行规律探讨与浅析

为了掌握原油管道投产运行规律,探讨了埋地热油管道投产过程中管内介质温度以及管外土壤温度场的变化规律,并分析土壤导热系数、输量对管内介质和管外土壤温度场的影响,并对不同预热方式进行浅析比选。结果表明：土壤导热系数和管道输量是埋地热油管道投产过程的主要影响因素;闷管预热的能量利用率最高,正向预热效果最好。     

埋地管道原油停输时间的计算

在建立埋地输油管道周围土壤温度场的物理模型时,大多认为温度分布是关于管道中心对称的,因此只考虑对称的一侧,且都为二维计算,简体化了很多方面,这样的考虑是不精确的。结合横向,纵向建立了三维运算模型,使土壤温度场的模拟更接近现实,模拟的结果更加精确。     

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。     

埋地管道在不同含水率的土壤中泄漏数值模拟

针对管道在土壤中发生泄漏问题,借助CFD软件及采用有限容积法建立土壤多孔介质中油气水三相流的流固耦合数学模型,分别模拟了管道在土壤含水率为0、0.1及0.2的三种情况下泄漏前后周围土壤温度场变化及油品在土壤中扩散分布情况。模拟结果表明:泄漏前,管道周围温度场分布相同,均呈椭圆形分布,热影响区温度由内向外逐渐降低。泄漏后,三种情况下,油品在土壤中运移趋势基本相同,但由于土壤含水率不同,管道周围温度场变化情况及相同时间内油品的泄漏量不同。