输油管道非稳态热力、水力过程研究及应用

论文摘要

管道运输因投资省,运量大,占地少,安全性好,对环境污染小,能耗少,成本低,易于管理等优势,承担了95%以上的原油输送任务。所以,研究管道输送技术对我国石油工业的发展和能源的综合利用等方面将具有极其重要的现实意义。热油管道运行中涉及若干复杂的非稳态传热及水力过程。为防止热油在长输冷管内凝结,需用热水对管道进行预热的管道预热启输过程;热油管道停输及再启动过程中的传热过程;再启动的水力过程等。因此,有必要对埋地热油非稳态热力及水力过程进行研究,以保证长输埋地热油管道的安全,经济运行。本文以辽河油田沈北管线为例进行模拟计算。用预热启输介质先进行正输、反输,然后再转入输油。启输预热过程启动顺利。将反输过程中首站介质温度与现场实测值相比较,计算值与实测值基本吻合。本文以Visual C++ 6.0为界面,进行程序编制。并以实际运行数据进行模拟计算,可动态模拟各过程沿线油温及管内蜡层及管外土壤层温度变化及停输再启动过程的压力变化,并可静态输出各过程温度结果及停输再启动过程的压力值。通过对各工况下管道不稳定热力及水力过程的计算及研究,可更好地掌握管道输送规律,并通过程序编制用于实际生产,对长输管道的运行管理提供可靠数据依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 概述
• 1.1 课题提出及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 埋地热油管道沿线温降
• 1.2.2 启输过程的非稳态热力过程
• 1.2.3 埋地热油管道停输温降
• 1.2.4 水力计算
• 1.3 论文主要研究任务
• 第二章 实验与数据处理
• 2.1 实验设备与实验原理
• 2.1.1 实验原理
• 2.1.2 HAAKE 流变仪
• 2.2 实验步骤
• 2.3 实验数据处理
• 第三章 热油管道预热启输
• 3.1 预热启输过程数学模型
• 3.2 数学模型求解
• 3.3 土壤蓄热量的计算
• 3.4 算例及分析
• 第四章 热油管道的正常运行
• 4.1 物理模型的简化处理
• 4.2 管道正常运行数学模型
• 4.3 数学模型求解
• 4.4 正常运行时油流至管壁的对流换热系数的求解
• 4.5 热影响半径的计算
• 第五章 热油管道停输温降
• 5.1 管道停输温降数学模型
• 5.2 数学模型求解
• 5.3 停输时自然对流区至传导区的对流换热系数的计算
• 第六章 热油管道的再启动
• 6.1 再启动过程的模型简化
• 6.2 再启动过程的数学模型
• 6.2.1 热力过程
• 6.2.2 水力过程
• 6.2.3 压力波传播速度计算
• 第七章 算例及分析
• 结论
• 符号说明
• 参考文献
• 附录
• 附录1：原油的物性参数及热油管道的总传热系数
• 附录2：辽河原油其他物性表
• 附录3：正常运行程序框图
• 附录4：停输温降程序框图
• 附录5：再启动热力过程程序框图
• 附录6：再启动水力过程程序框图
• 致谢
• 详细摘要