同溝敷設(shè)原油成品油管道熱力和水力計算研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和管道敷設(shè)技術(shù)的不斷改進,對油氣管道的高效性、節(jié)能性、環(huán)保性的要求越來越高。在這樣的背景環(huán)境下,同溝敷設(shè)技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢而倍受關(guān)注。兩條管道同溝敷設(shè),合并建站,不但保護環(huán)境,也節(jié)省了大量投資。目前,管道同溝敷設(shè)技術(shù)已經(jīng)應用于我國大型管道項目,且取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。但是,雙管同溝敷設(shè)作為一項新興技術(shù),其技術(shù)體系尚待成熟和完善。迄今為止,尚無同溝敷設(shè)管道穩(wěn)態(tài)工況熱力和水力解析公式方面的研究;fluent軟件已

2、經(jīng)廣泛用于各個行業(yè)的三維研究,但在同溝敷設(shè)管道熟力和水力計算方面仍屬空白;對于同溝敷設(shè)管道周圍的土壤溫度、物性和環(huán)境數(shù)據(jù),也無相關(guān)的采集研究和分析,為了使同溝敷設(shè)管道能在高效、節(jié)能、環(huán)保的條件下運行,有必要在這些方面進行研究。本文就同溝敷設(shè)原油成品油管道穩(wěn)態(tài)工況熱力和水力解析公式、穩(wěn)態(tài)工況下和順序輸送時三維熱力和水力數(shù)值模擬及管道周圍的土壤溫度、物性和環(huán)境采集數(shù)據(jù)方面做了較為細致的研究,為實現(xiàn)同溝敷設(shè)原油成品油管道的安全經(jīng)濟運行提供了理

3、論依據(jù)和幫助。
　　 為了研究同溝敷設(shè)原油成品油管道穩(wěn)態(tài)工況熱力和水力解析公式,建立同溝敷設(shè)原油成品油管道穩(wěn)態(tài)運行條件下的數(shù)學模型,采用保角變換的方法推導出同溝敷設(shè)原油成品油管道周圍土壤溫度場、總傳熱系數(shù)、沿線油溫以及壓力解析公式。采用導出的同溝敷設(shè)原油成品油管道土壤溫度場解析公式計算管道周圍土壤溫度場,并與相同條件下的數(shù)值模擬結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)兩者計算結(jié)果基本吻合;根據(jù)推導的同溝敷設(shè)原油成品油管道熱力、水力解析公式,采用編程的

4、方法計算沿線溫度、壓力以及散熱損失,得到管道沿線油品溫度、壓力、散熱損失的變化規(guī)律;分析不同土壤導熱系數(shù)、管道間距、埋深及風速對同溝敷設(shè)原油成品油管道熱力、水力的影響,結(jié)果表明同溝敷設(shè)管道熱力和水力主要受到土壤導熱系數(shù)、管道間距、埋深的影響,風速對同溝敷設(shè)管道熱力和水力幾乎無影響,但由于同溝敷設(shè)成品油管道的影響,同溝敷設(shè)原油管道沿線溫度、壓力及散熱損失的分布與單管原油管道不同。
　　 為了對同溝敷設(shè)原油成品油管道周圍土壤溫度、物

5、性及環(huán)境采集數(shù)據(jù)進行分析和研究,在管道沿線選取測量參數(shù)的關(guān)鍵區(qū)域,進行數(shù)據(jù)采集。利用采集數(shù)據(jù)回歸圖形進行分析,得出土壤物性參數(shù)和溫度隨時間和空間的變化規(guī)律及其影響因素:根據(jù)采集土壤物性數(shù)據(jù),利用excel擬合出土壤導熱系數(shù)的計算式。采用兩種方法計算總傳熱系數(shù),第一種根據(jù)測量的土壤導熱系數(shù)計算同溝敷設(shè)原油管道的總傳熱系數(shù);第二種根據(jù)運行進出站溫度、壓力反算原油總傳熱系數(shù),比較發(fā)現(xiàn)第一種方法計算的總傳熱系數(shù)變化幅度小于第二種方法的總傳熱系數(shù)

6、,并對計算結(jié)果進行分析。
　　 為了研究同溝敷設(shè)原油成品油管道穩(wěn)態(tài)工況下三維熱力和水力計算,建立同溝敷設(shè)原油成品油管道穩(wěn)態(tài)工況下的三維數(shù)學模型,利用fluent軟件對穩(wěn)態(tài)工況下的熱力和水力進行數(shù)值模擬,得到三維同溝敷設(shè)管道溫度、壓力、速度、湍動能和耗散率云圖。分析三維熱力和水力模擬結(jié)果,得到穩(wěn)態(tài)運行工況下熱力和水力參數(shù)的分布規(guī)律;比較相同運行條件下解析和模擬熱力、水力計算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩者計算結(jié)果基本吻合。
　　 為了研究同