文章目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 热油管道传热研究

    1.2.2 埋地原油管道稳态过程温降计算

    1.2.3 停输温降过程的研究

    1.2.4 再启动模型的研究

1.3 本文研究内容与技术路线

    1.3.1 主要内容

    1.3.2 技术路线

第二章 稳态运行工况的热力水力计算

2.1 埋地热油管道物理模型

2.2 管道总传热系数

    2.2.1 利用管道周围埋设介质热物性计算K值

    2.2.2 热油至管内壁的放热系数α_1的计算

    2.2.3 管壁导热的分析

    2.2.4 管最外层至土壤的放热系数α_2的计算

2.3 热力计算的主要物性参数

    2.4.1 原油的基本物性参数的确定

    2.4.2 输油管道沿程温降计算

2.4 热油管道的摩阻计算

    2.5.1 粘温关系式推导的摩阻计算式

    2.5.2 热油管道的压降计算

2.5 小结

第三章 停输过程传热理论计算与模拟分析

3.1 管道停输过程分析

3.2 停输传热过程物理模型

3.3 停输传热过程数学模型

3.4 建立并求解土壤温度场数学模型

    3.4.1 管道周围土壤温度场数学模型

    3.4.2 二维非稳态相关计算

3.5 安全停输时间的计算

    3.5.1 分析安全停输时间的计算过程

    3.5.2 管道安全停输时间数学计算模型

    3.5.3 安全停输时间约束条件

3.6 对Fluent模拟的结论做准确性验证

3.7 停输传热过程数值模型建立

    3.7.1 网格模型的建立

    3.7.2 模拟软件中的基本工况设置

    3.7.3 定义物性参数

    3.7.4 定义边界条件

    3.7.5 设置求解参数

    3.7.6 流场迭代求解

3.8 模拟分析管道停输温降的影响因素

    3.8.1 不同大气温度对管道停输影响模拟

    3.8.2 不同原油初始温度管道停输模拟

    3.8.3 不同保温层厚度管道停输模拟

    3.8.4 不同管径尺寸对管道停输影响

3.9 本章小结

第四章 再启动过程模型建立

4.1 停输后再启动过程分析

4.2 停输后再启动过程的数学模型

    4.2.1 管内原油的数学模型

    4.2.2 边界条件与初始条件

4.3 再启动数学模型求解

    4.3.1 再启动冲击波未到达管道末端

    4.3.2 再启动冲击波已到达管道末端

4.4 最小启动输量的确定

4.5 本章总结

第五章 计算实例与结果分析

5.1 基本参数

    5.1.1 管道基本结构参数

    5.1.2 油品物性参数

    5.1.3 环境资料

5.2 稳态工况沿程温降模拟计算

5.3 停输过程沿程温降模拟

    5.3.1 管道停输时沿线温度变化模拟

    5.3.2 停输过程周围土壤温度场分析

5.4 再启动过程沿线模拟

    5.4.1 再启动过程沿线温度模拟

    5.4.2 再启动过程压力模拟

5.5 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

文章摘要:在全球经济飞速发展的这个时代,我们对石油的需求在与日俱增,因此安全且高效的管道运输方式逐渐被广泛应用。众多管道种类中,水下管道和架空管道由于受地理因素影响较大,一般专管专用,而埋地管道优点多、应用广。出于管道计划检修、自然灾害、资源缺乏导致的断输和各种人为因素,使得管道被迫停输,在停输期间管道热力水力均发生变化,影响着管道是否能够再启动,因此有必要对埋地热油管道安全停输时间与再启动工艺进行研究。为了更加准确地分析总结管道停输和再启动过程相关参数变化,本文通过在前人理论计算的结论上,加以应用模拟软件对相关的稳态工况和停输工况的热力模型进行模拟,并对再启动模型进行热力水力模拟。主要从以下方面进行了探究:（1）建立了埋地热油管道的稳态工况时的传热数学模型,采用分段比热容进行分段计算沿程温降。（2）建立了埋地热油管道停输工况数学模型,采用元体平衡法对该模型求解,得出管道安全停输时间的基本公式。使用Fluent模拟软件模拟了相关因素影响管道停输温降规律。（3）建立了再启动工况热力水力耦合数学模型。采用冲击波理论和双特征线法进行求解。（4）利用Fluent模拟软件模拟了某一埋地热油输送管道的不同工况,并分析其停输温降规律、周围土壤温度场和再启动过程管道沿线温度变化和进站口压力变化规律。