周期性边界条件下管道传热规律数值研究

采用有限体积法对周期性地表温度边界条件下埋地管道传热规律进行了数值模拟,对比分析了有、无保温层对埋地管道传热规律的影响;分析了保温层导热系数、土壤导热系数、土壤比热容及地表温度波动参数等因素对土壤平均温度及管壁平均热流密度变化的影响.研究表明,保温层、土壤的导热系数及比热容的增加均有利于埋地管道的保温,此外,比热容对时均传热状况无影响;地表温度波振幅及频率的变化对管壁平均热流密度的振幅具有一定的影响,但不影响管壁时均热流密度.     

“管中管”补口技术的选择和质量控制

中洛线(濮阳—洛阳)全长282km,管径DN273,1985年2月投产使用,1988年开始进行部分补口大修,1993年拆除。该管道是我国首条采用“管中管”防腐保温技术的长输管道,即在钢管外套上一层高密度聚乙烯塑料管(黄夹克),在其环形空间浇注硬质聚氨脂泡沫塑料发泡保温,管道接头处保温层采     

管道保温配套技术

在油田地面工程建设中集输管网较多,为了降低输送介质的热量损失,常采用保温的方法来提高热效率。长庆油田已经在埋地管道和架空管道上成功地应用了泡沫塑料黄夹克和憎水珍珠岩管壳镀锌铁皮保温技术,对节能起到了积极的作用。但是与之配套的埋地管道保温的补口和架空管道保温的切口接缝问题一直未能很好地解决。为此进行了深入研究,采用了聚乙烯热收缩片扣接补口技术和空心硅粘接技术。     

电热熔套补口焊接参数及施工工艺

电热熔套补口技术已广泛应用于高密度聚乙烯外护硬质聚氨酯泡沫塑料保温管的现场补口,热熔部位的拉剪强度和气密性是影响电热熔套补口质量的关键因素。为保证补口质量,以Ф365 mm高密度聚乙烯外护保温管为例,研究了焊接参数、冷却速率对电热熔套补口拉剪强度及气密性的影响。实验结果表明:只有选择合适的焊接参数,才能获得电热热熔套与主管体、电热熔套轴向搭接部位的最佳拉剪强度;快速冷却会导致热熔部位拉剪强度的降低,寒冷环境下施工需要采取保温措施;补口气密性不仅与焊接参数有关,而且在很大程度上受到现场施工的影响。结合试验情况,提出了电热熔套补口施工工艺控制要点。     

埋地管道模注泡沫保温的效益及施工方法

原油长输管道浅埋及低洼段的热能损失较大,采用聚氨酯硬质泡沫保温层效果良好(其保温效率达86.3％)。文中介绍了管道热损失的测试方法、摸注泡沫保温结构及其施工方法、以及该保温层的经济效益。并对经济保温层厚度和保温地段的选取分别作了阐述。对保温施工中出现的问题也提出了解决办法。     

纳米气凝胶与常用管道保温材料的性能对比

介绍了管道结露的原因和纳米气凝胶的特点,给出使用纳米气凝胶进行管道保温的方案,并与使用常用保温材料的方案进行对比。应用有限元分析软件,建立管道二维轴对称几何模型,模拟不同保温方案下管道的温度场分布。将管道简化为一维模型,计算各个保温方案下的管道外壁温度。在不同环境条件下,纳米气凝胶、保温橡塑、聚氨酯发泡保温材料3种保温方案的对比结果表明:达到同样保温效果时,纳米气凝胶所需的厚度最小。3种保温材料的施工性能和经济性对比结果表明:纳米气凝胶保温毛毡易于施工,省时省力,寿命长,但造价较高。采用纳米气凝胶保温方式,可以有效解决管道结露问题,节约冷量,保障管道的长期安全运行。     

多年冻土区埋地管道保温方案的设计与有限元分析

多年冻土对埋地管道的危害极大,严重影响管道的运行安全,同时对周围环境造成破坏。利用有限元分析方法,综合考虑环境温度季节性变化及冻土的相变问题,对多年冻土区间歇性运营的埋地输油管道不保温时的冻土融化深度进行分析计算,论证了管道保温的必要性。分别计算了采用聚酚醛、硬质聚氨酯泡沫塑料和软质聚氨酯泡沫塑料3种保温方案时的融化深度,并对比保温效果,进而对冻土区管道保温方案的设计提出建议。     

海底双重保温管道传热特性研究

用瞬态法测定了使用不同年限的泡沫保温材料整管导热系数,测定结果表明,随着使用时间的延长,保温材料结构收缩,导热系数增大。通过试验确定了双重保温管道环行空间自然充换热在低Ｃｒ．Ｐｒ数下当量导热系数的６计算公式。模拟计算表明,土壤当量导热系数的取值对管道的传热计算影响不大,给出海底双重保温管道总传热系数的计算公式。     

管中管在长吉输油管道上的应用

聚氨酯泡沫塑料保温外包高密度聚乙烯防护层结构（简称管中管结构）,具有耐热、耐腐蚀、质轻、强度高、寿命长和导热系数低等优点,在长输管道上应用,节能效果明显,但防腐质量难以保证。针对管中管结构在长吉输油管道上的应用进行了详细的介绍,为提高管中管质量,延长管道使用寿命提供了参考依据。     

油气管道防腐保温一次成型新工艺

在原油和重质油输送管道中,采用环氧粉末为防腐层,外复合聚氨酯保温层和高密度聚乙烯防护层的新型防腐保温管道.以"内定径一步法"生产线的工艺和单层环氧粉末生产线工艺为依据,研发了一次成型的新型防腐保温管生产线,该生产线兼容直埋保温管和单环氧(FBE)防腐钢管的生产,可以满足油气输送和城镇供热、供水管道的要求.     

高密度聚乙烯外护保温管的开裂原因

在寒冷地区,预制直埋式保温管在储存和施工过程中会出现聚乙烯外护层开裂现象。针对高密度聚乙烯外护保温管开裂的工程实例,从保温管材料的物理性能,外护管原料及配方,挤出温度、冷却速度、牵引速度等成型工艺,聚氨酯保温层的预制过程,保温弯管的结构特点,环境温度以及施工过程等方面,全面分析了可能导致高密度聚乙烯外护保温管开裂的原因。介绍了采用粘弹体胶带和热收缩带对现场已开裂保温管的修复补救措施,提出了选用适宜原材料、严格控制生产过程工艺参数、控制聚氨酯泡沫投料量以及加强高密度聚乙烯外护层保护等建议。     

埋地管道防腐保温结构的适应性

论述了在有保温层条件下，埋地热输管道钢管自身的弹性结构与防腐保温结构的适应性。从防腐保温层和保护层强度、层间粘结力及钢管与防腐层之间粘结力着手，选择材料和防腐保温层结构，使管道获得土壤的约束力，确保管道稳定性。从防腐保温层材料的抗拉强度、抗压强度、热胀特性及各层间的粘结力着手，研究热胀冷缩的同步性，使管道在热变形条件下，确保管子与保温层之间不滑脱或防腐保温层不产生开裂。经输送稠油管道现场检测证明：     

从中—洛输油管道看管中管的保温效果

中原至洛阳输油管道(以下简称中—洛线),采用了聚氨酯硬质泡沫塑料(以下简称聚酯泡塑)另加黄夹克作外套——构成管中管的保温结构。在中—洛线试运行和投产使用过程中,显示了管中管保温效果要优于以往的沥青防腐层的保温效果,通过对全线总传热系数K和总导热系数K′的计算(包括投产前管中管总导热系数的试算、投产期间总导热系数的测算),作出了K′值的上下变化趋势的曲线图,也印证了输油管道通过不同地质区段时有不同的K′值。同时,由最大的K′值确定中—洛线温度最低、摩阻最大的卡脖子地段。文章最后,通过最低、最高输油量、加热站的确定、停输时间的分析和计算证明了管中管的保温效益:使管线的最低输量比原设计降低了30％;使中—洛线有可能甩掉一部分加热站,因而可节约大量燃料油;使中—洛线的允许停输时间提高了三倍。除此之外,文章也指出了管中管保温结构及施工质量的不足之处。     

直埋敷设与地沟敷设在供热工程中的应用研究

通过对高密度聚乙烯保护层的聚氨酯保温直埋管和玻璃棉类保温管地沟敷设工程造价、不同保温材料热损失进行计算比较 ,结果表明 :使用聚氨酯保温直埋管可降低工程造价 8% ,管网热损失仅为 2 % ;采用高密度聚乙烯保护层的聚氨酯保温管道使用寿命是地沟敷设管道的 3～ 4倍 ,施工周期可缩短 5 0 %。并对聚氨酯保温管直埋敷设的施工和设计提出了一些建议。     

寒冷地区混凝土坝表面保温效果研究

寒冷地区的混凝土坝工程,常采用表面保温措施以避免裂缝的产生。本文对越冬期间保温和不保温时混凝土表面温度进行了计算,并根据碾压混凝土的材料特性,采用三维有限元浮动网格法对寒冷地区某碾压混凝土重力坝在不保温、采用5 cm厚和8 cm厚的聚苯乙烯泡沫板保温3种情况下的温度场和温度应力进行了全过程仿真计算,分析了保温板的保温效果以及不同的保温层厚度的影响。结果表明:对寒冷地区碾压混凝土坝进行表面保温,可以大大提高坝体表面的温度,从而减小坝体的表面温差和最大拉应力,有利于防止坝体表面裂缝的产生。     

炼厂内高温管道保温层的优化设计

为减少能源损失,满足生产工艺需要,炼厂内的大量管道都包覆了保温层。确定保温材料与保温层经济厚度是降低管道运行成本的重要问题,针对炼厂内的高温架空管道,建立了以保温层厚度为决策变量,外表面温度及保温效率为约束条件,年管道总费用最小为目标的管道保温层优化配置模型。以华南地区某炼油厂一条保温管道为例进行了优化研究,优选出年热力费用与投资费用总和最小的保温材料仍为现有材料岩棉,但确定的经济厚度为120 mm,较原来的150 mm厚度减少30 mm。基于不同外表面温度下保温层厚度与散热量的关系,以及不同材料的保温层厚度与保温效率的关系,可根据管道运行实际情况及保温材料类型,设定适宜的最高表面温度和保温效率进行计算,从而得到最适宜的保温层。     

燃料的热价对架空原油管道泡沫保温层厚度的影响

在热输原油管道上,保温是节能的手段之一。在长输管道中,必须的架空管段是热损失最严重之处,当采用了聚氨酯硬质泡沫保温层后,可以节约大量的热能。在计算保温层厚度时,既要考虑保温层造价、施工费用又要满足热损失最低的原则。同时,对于燃料的热价(既原油价格)也是需要考虑的因素之一。就原油的价格有如下几种:计划     

复合聚氨酯海底保温管道试制

聚氨酯复合涂层体系由具有特殊性能的聚氨酯与不同类型的空心微球复合而成,同时具有保温和防护功能,可分为有机空心聚合物复合聚氨酯涂层（PSPU）和无机空心玻璃微珠复合聚氨酯涂层（GSPU）。通过对原材料、浇注设备、成型模具、浇注工艺进行研究,确定了复合聚氨酯保温管道的试制工艺流程,掌握了预制过程中的核心参数,并首次在国内成功预制出复合聚氨酯保温管道。管体材料取样检测及产品性能初步检测结果均已达到技术要求,后期将开展整体管道的性能评测,以尽快推广复合聚氨酯海底保温管道在国内工程的应用。     

长距离地上输油管道保温层厚度设计

科学设计管道保温层厚度,既能保障原油正常输送,也能做到成本有效控制.建立了长距离地上管道保温层设计的传热有限元模型,考虑了管道及保温层内外膜阻、外部空气对流换热及管道与保温层传热的综合作用.以管道出口温度为目标迭代求解管道保温层的最小厚度,讨论了保温层导热系数、管径和管道流量3个因素对保温层厚度的影响.结果表明,原油内摩擦产生的热量能够小幅提高原油输送温度;保温层导热系数的增加主要影响管道的热传导性能;管径的增加则加强了对流散热而降低了流体内摩擦做功产热,对隔热层设计影响较大;而输送流量增加则减少原油与管壁的传热时间,流速增加也增加了流体内摩擦做功产热,可以有效降低保温层厚度需求.在工程实践中,应综合考量保温层导热系数、管径和管道流量的设计,平衡三者与热传导和热对流之间的关系.     

新疆戈壁环境下日光温室保温被保温性能研究

[目的]总结不同材料保温被的性能参数,研究分析新疆戈壁环境下对日光温室保温被保温性能的要求,选择适合戈壁温室的保温材料,以提高日光温室保温效果,促进设施农业生产.[方法]采用相关国家标准,通过测定分析保温被的各项性能及其综合性能.[结果]新疆戈壁环境对日光温室保温被的要求包括,保温性好、抗老化、抗渗水、抗弯折和抗冲击.可从保温性能、抗老化性能、抗渗水性能、抗弯折性能等方面提高保温被的初始性能参数.[结论]用于戈壁温室保温被其表层材料的选择应首先考虑抗老化性能,如聚丙烯和高发泡聚乙烯等,保温芯材料可以选择毛毡、玻璃棉毡、太空棉等,内层采用铝膜增加反射率,能够适应戈壁温室的保温被基本可以适应我国其他地区环境的要求.