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文檔簡介
1、我國所產(chǎn)原油大部分為高粘度、高含蠟和高凝點的三高原油,其輸運過程往往不能用等溫輸送的方法。目前加熱輸送是最常用最普遍的方式。熱油管道在運行過程中,不可避免地會遇到停輸問題,例如自然災害、油田停電、打孔盜油等情況;加之由于近年來我國東部油區(qū)的產(chǎn)量遞減、管道老化等問題日益突出,管道停輸次數(shù)明顯增多,嚴重影響管道的運行安全,如果不進行處理或處理不當,很容易造成凝管事故,因此迫切需要掌握管道在停輸期間溫降變化以及各參數(shù)變化情況。這對確定安全停輸
2、時間、提出再啟動方案以及制訂停輸檢修計劃具有重要的指導作用。 本文對熱油管道停輸后的非穩(wěn)態(tài)傳熱問題進行了數(shù)值求解,并編制了求解微分方程的代碼程序,主要開展了以下幾方面的工作。 (1)建立了原油停輸溫降的物理模型,該模型忽略了軸向溫降的影響,考慮了原油結蠟、物性參數(shù)隨溫度變化等因素,通過質量、動量和能量守恒定律,推導出了熱油管道不穩(wěn)定過程變物性耦合流動的控制方程,建立了空氣、管道與原油相互耦合的熱力與流動的數(shù)學模型。
3、 (2)采用了控制容積法,編制了基于二維交錯網(wǎng)格流動傳熱求解程序,壓力與速度的耦合采用了SIMPLE算法,最后采用TDMA法求解代數(shù)方程組。 (3)將計算結果與21個測溫點在溫降22小時內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析,得出:停輸溫降模擬計算結果與實驗測量值的平均絕對誤差小于0.6℃,模擬計算建立的數(shù)學模型基本正確,計算結果比較可靠,能夠滿足工程需要。 通過數(shù)值模擬得出了以下結論: (1)在降溫過程中,當管內(nèi)原油溫度
4、高于析蠟點時,無論是管心還是管壁處的原油,溫降速度最快;當原油溫度低于析蠟點時,溫降速度最慢;當原油失去流動性后,溫降速度又有所上升。 (2)由于自然對流,管內(nèi)會出現(xiàn)溫度場重心的“上浮”現(xiàn)象,油溫最高點并不處于圓心處,而是處于圓心偏上處。隨著溫降的進行,管內(nèi)自然對流逐漸減弱,溫度場重心“上浮”現(xiàn)象逐漸減弱并向圓心處偏移。 (3)管內(nèi)溫度場,關于豎直方向左右對稱,但并不對稱于水平方向,這主要是由于自然對流引起的。同一時刻管
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