埋地管道停输水热耦合土壤温度场数值计算

考虑水分迁移、冰水相变的影响,采用热传导模型和水热耦合模型对埋地热油管道停输过程中土壤温度场的变化进行数值计算,得到了不同时刻土壤温度场的变化规律和管内原油轴向温降曲线。研究表明:热油管道停输后,由水热耦合模型和热传导模型计算的管道轴向温降和空间径向不同位置土壤温度差异较大,前者计算得到的温度场明显高于后者的计算结果,而轴向温降速率前者明显低于后者;且随着停输时间的延长,水热耦合模型得到的土壤温度场等值线几乎呈中心对称的椭圆形分布,等温线移动相对较慢。水分迁移和冰水相变对埋地管道非稳态传热影响较大,计算时不可忽略。     

埋地热油管道停输降温过程的研究

介绍了数值求解埋地热油管道停输过程中管内油品、管外保温层和管外土壤温度场3个数学模型确定管道停输降温过程的方法,指出埋地不保温热油管道停输后,管内油品与管外土壤同时降温,管外土壤存在降温影响区,而埋地保温热油管道停输后,管内油品温降速度则明显小于不保温管道.     

热油管道启输投产热力计算

对国内外热油管道启输投产技术现状进行了总结,在此基础上推导出描述热油管道启输投产预热过程的热力计算数学模型,并编制了计算软件,给出了计算实例并对算例进行了分析.实践证明,根据蓄热量相等原理来确定热油管道投油时间既科学又准确,可为热油管道安全、经济启输投产提供保障.     

冷热油交替顺序输送过程热力问题的研究

建立了描述冷热油交替输送过程中非稳态水力、热力问题的数学模型,开发了计算软件,并对铁秦管道交替输送俄罗斯原油与大庆原油过程中的热力状况进行了模拟计算.结果表明,在冷热油交替输送过程中,当循环达到一定次数后,进站油温将呈现周期性的变化.原油的热物性参数与管道及周围环境参数对计算结果有显著影响,需准确选取.当冷油(进口原油)前行、热油(国产原油)后行时,热油油头的温降幅度最大,控制各循环中热油油头的进站温度,是确保冷热原油顺序输送安全性的关键.     

埋地热油管道停输防温过程的研究

介绍了数值求解埋地热油管道停输过程中管内油品、管外保温层和管外土壤温度场3个数学模型确定管道停输降温过程的方法，指出埋地不保温热油管道停输后，管内油品与管外土壤同时降温，管外土壤存在降温影响区，而埋地保温热油管道停输后，管内油品温降速度则明显小于不保温管道。     

埋地热油管道正常运行温度场的确定

热油管道正常运行的温度场由管内油口和管外土壤中的温度分布共同构成,该温度场是研究热油管道停输再启动及间歇输送的重要初始条件,确定了管道温度场的出发点萁 热历史,为此给出了确定热油管道正常运行温度场的数学模型,编制了模拟计算软件,并以中洛复线为例计算了全年不同时间的温度场。     

含蜡热油管道稳态与瞬态的温降计算

含蜡热油管道在设计及实际运行过程中,油品密度、粘度、比热容沿程随温度变化,沿线流型与流态也不断变化,这些都是计算管道温降必须考虑的因素.从能量方程出发,计入析蜡潜热的影响,推导出管道沿线流量变化不大时的瞬态温度方程,并利用三特征线方法进行求解,提高了含蜡热油管道的计算精度,并为其设计计算及仿真软件的开发提供了理论依据.     

埋地管道传热试验方案

根据相似理论设计埋地管道传热试验,并模拟沙箱底部及顶部环境、热油及沙子含水情况,研究热油管道周围沙体的温度分布,以解决实际生产中所遇到的热油管道稳态输送与停输后的非稳态温降场的问题。该试验装置可以模拟管道在不同状态下的温度分布情况。     

埋地热油管道停输温降的大型环道测试分析

采用大型试验环道对埋地热油管道停输后管内油温及管道周围土壤温度场的变化进行了现场测试,分析了停输前的运行条件以及地温等因素对管道停输温降的定量影响,获得的试验数据可为管道停输温降计算模型的检验和修正提供重要的依据.     

热油管道停输数值模拟

合理进行热油管道停输后的温度计算，模拟原油的凝固过程，有利于热油管道安全停输时间和再启动方案的确定。针对加热原油管道停输后油品物性、管道及周围介质的相互关系及其不稳定传热问题，提出了热力计算的数学模型。该模型综合考虑了有关物性参数随温度的变化，以及在冷却过程中油品的凝固问题。采用保角变换和盒式积分法对数学模型进行处理，构造出问题的差分方程。运用所提出的方法，对加热原油管道停输温度变化和冷凝过程进行了计算，与实测数据和文献中的计算方法相比，计算结果更符合实际情况。     

在役埋地热油管道低输量运行的经济研究

对在役埋地热油管道,当管道实际输量小于设计输量时,为妥善地解决管路沿线的能量消耗与能量供应之间的矛盾,研究一种经济上、技术上比较合理科学的运行方案,对于降低输油成本具有重要意义。建立了埋地热油管道经济计算数学模型,提出了采用方案比较法和TLNET软件相结合求解数学模型,确定了管道输量在小于设计输量下,使管道的运行费用为最小的经济运行方案,包括管道沿线运行的热泵站数、站内泵机组的组合方式、各站的进出站压力和温度、管道的小时运行费用、变频调速电机的转速及热站的热负荷等。进行了实例计算,通过与现场实际相比较,其结果令人满意。     

埋地热油输送管道的经济管径计算模型

考虑了输送温度对油品粘度的影响以及油品粘度和输送量对泵效、流态和经济管径的影响,以管道建设投资的年分摊费用、保温投资的年分摊费用、管道年维护费用、年动力消耗费用和年热力消耗费用之和为目标函数,给出了埋地热油管道经济管径的完整计算模型。该模型能自动满足管道的沿程温降约束条件,适用于不同粘温特性的原油、不同保温材料和不同埋地深度的管道。采用斐波那契搜索算法对所建模型进行了算例计算,结果表明,该模型能较好地反映各种因素对经济管径的影响,可为埋地热油管道的优化工艺设计提供理论依据。     

埋地原油管道在线修复时站间温降的计算

针对我国已超役运营多年的输油管道在防腐大修时因管道开挖传热系数增大,使管道站间的温降增大的问题,提出了采用分段法计算埋地热输含蜡原油管道在线修复时站间的温降.在求解埋地管段单元段上的传热系数时,采用弦截法确定管内壁温度;在求解挖开管段单元段上的传热系数时,采用二分法与弦截法相结合的方法确定管外壁温度和管内壁温度.用C语言编制了计算程序,对两种修复条件下的原油分布进行了实例计算.     

含蜡热油管道结蜡区对整体运行工况的影响

建立了两站间无旁接含蜡热油管道蜡沉积分布和运行工况数学模型：出站油温、周围环境温度及流量决定着含蜡热油管道的结蜡方位;管道结蜡后,结蜡段传热系数、流速、管道摩阻及管道沿线各流态长度等运行工况将发生变化。算例分析表明：管道沿线因存在结蜡层而使散热量降低,但提高管道出站油温,进站油温升高并不明显;随着结蜡起始点与出站之间距离的增加,管道沿线总摩阻基本呈线性降低且直线斜率较大;管输油品不同流态长度与管道沿线结蜡位置基本呈线性变化关系。（图3,表3,参11）。     

原油管道YOYO系统流动安全性

原油管道因故停输时,在非事故站间采用YOYO系统可以使原油在站间往返流动,避免凝管事故发生。YOYO系统由分别设置在两个相邻泵站的储罐和螺杆泵组成,其运行过程与正反输工艺相似,但两者使用目的不同。详细说明了YOYO系统的工作流程,建立了其运行过程的传热数学模型,讨论了正反向输送时的初始条件和高程差。基于算例管段,计算讨论了YOYO系统运行过程中的温降规律,分析了采用YOYO系统后管输原油的流动安全性,结果表明：该方法对于事故停输管道是一种潜在可行的安全措施。     

埋地管道轴向嵌固力对横向位移的影响

由于埋地管道安装铺设时的温度与运行时的温度不同而存在温度不同而存在而存在温差,因此管道受温差和土壤摩阻 的作用而产生轴嵌固力。轴向嵌固力对管道的横向位移有一定程度的影响,但在具体计算时往往被忽略。     

非稳态环境对埋地管道传热的影响

根据热平衡原理和半无限大区域温度分布公式，用数值模拟方法探讨了在外界非稳态环境影响下埋地管道温度场的变化规律，该数学模型充分考虑了由于外界非稳态环境温度变化导致的土壤热物性变化对埋地管道温度场的影响，同时把无限大区域化为有界区域，大大提高了计算速度和计算精确度。