埋地热油管道沿程温降的数值模拟

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1、2012正镫道技术，5设备2O12第1期PipelineTechniqueandEquipmentNo．1埋地热油管道沿程温降的数值模拟王常斌，徐洋，赵艳红，陈海波(东北石油大学，黑龙江大庆163318)摘要：运用fluent软件在三维笛卡尔直角坐标系下建立埋地热油管道的物理模型，分别对不同传热系数和不同流速的热油管道以及非稳态环境下的热油管道进行数值模拟，得到热油管道轴向温度的分布图，通过改变管道总传热系数和流速分析其温度的变化规律并对其进行比较分析。计算结果很好地反映出埋地热油管道沿程温降的基本特征，可为实际生产

2、管理提供科学的依据，对于指导油田的输油生产、管道安全运行和节能降耗具有重要意义。关键词：fluent；热油管道；沿程温降中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：1004—9614(2012)01—0015—03NumericalSimulationofBuriedHotOilPipelinesWANGChang—bin，XUYang，ZHAOYan—hong，CHENHai—bo(NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China)Abstract：Applyingf

3、luentsoftwaretoestablishaphysicsalmodelofburiedhotoilpipelineunder3DrectangularCartesiancoordinatesystem，numericalsimulationsaremadeseparatelyondiferentheattransfercoeficients，diferentflowratesandthean-steadystatehotpipeline，andanaxialtemperaturedistributiondia

4、gramisobtained．Then，bychan~ngtotalheat-transfercoefi-cientandvelocity，analysesandcomparisonsaremadebetweenthem．Thecomputedresuhthathasbetterreflectedthebasicchar-acteristicoftheon—the-waytemperaturedropofahotoilpipeline，canprovideascientificbasisforactualproduc

5、tionandmanage—ment，significancetoguidingoiltransportandproductionforoilfields，pipelinesafeoperationandenergysaving．Keywords：fluent；hotoilpipeline；on—the-waytemperaturedrop0引言况，在此前提下进行轴向温降计算。易凝、高黏油品的凝点高于管道周围环境温度或1．1．1控制方程在环境温度下油流黏度很高时，不能直接采用等温输质量守恒方程：送的方法，加热输送是目

6、前最常用的方法⋯。热油管O：(1)道大部分都采用埋地敷设。对于埋地原油管道，传热xOy、过程由以下部分组成，即管内原油以对流方式将热量式中：为轴方向速度，m／s；为Y轴方向速度，传给凝油内侧，而凝油、管壁、保温层、绝缘层等通过m／s；为轴方向位移，m；y为Y轴方向位移，m．导热的方式将热量传递给周围土壤，再经地面与大气动量守恒方程：换热，由于油流远高于周围的环境温度，油流所携带ouOUOU+u+P。。7r+u)=一塞盖+(I+雾)J(2)’的热量不断地往管外散失引起温降。因此，研究热油式中：p。为原油密度，kg／m；

7、为轴方向受力，N；p管道的温降规律，对热油管道的运行有着深远的意义。为压力，MPa；~／为表观黏度，Pa·s；r为切线方向。1热油管道沿程温降计算p。(+“v缸O01))=一考+叼(窘+)c31．1数学模型式中F为Y轴方向受力，N．油流在加热站加热到一定温度后进人管道[3-4]，能量守恒方程：在管道流动中不断向周围介质散热，使油流温度降低。工程上将正常运行工况近似为热力、水力稳定状Ot+Ox+Aco[OO2xTo+——十～+—a—y=D一。I+—av)Jl(l、4。))收稿日期：201l-05—03收修改稿日期：20

8、11—08—22式中：为管道油温，℃；t为时间，S；A。为原油导热系16PipelineTechniqueandEquipmentJan．2012数，W／(m·oC)；c为比热容，J／(kg·℃)。而对0．4m以下的土壤温度影响不大，更深处土壤只对于管道各层及土壤，采用导热微分方程：受到旬、月气温波动的影响。所以计算中忽略由于大气温度变化对埋地