燃料油海上漂浮软管的输送流量优化计算.pdf

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1、北京石油化工学院学报第23卷第4期Vo1．23NO．4JournalofBeijingInstituteof2015年12月Dec．2O15Petro—chemicalTechnology燃料油海上漂浮软管的输送流量优化计算刘青峰，孙洪伟，怀利敏，李敏艳(1．92117部队，北京100072；2．92983部队，山东青岛266000)摘要：考虑低温海水及其流速对漂浮软管的传热影响，采用分段逼近法进行海上漂浮软管输送燃料油的温降和压降计算；针对岸滩不同起点油温，进行海上漂浮软管输送燃料油的流量范围计算，为燃料油海上漂浮软管输送提供决策依据。关键词：温降；压降；燃料油；漂浮软管中

2、图分类号：TK311文献标志码：A燃料油在低温下黏度大，流动性差，难以输在岸滩经过移动加温系统的在线加温，通过漂送。低温环境下，须依托固定加温设施加热输浮在海水中的一定距离的软管，完成在低温环送，为靠泊码头的船舶补给燃料油。应急工况境下近海船舶燃料油的补给，燃料油输送流程下，在低温环境下没有固定加温设备和码头等设如图1所示。施的支持，无法为船舶补给燃料油。为此，开设岸滩临时燃料油补给点，在岸滩经过移动加温系统的在线加温，通过一定距离的海上漂浮软管，完成在低温环境下近海船舶燃料油的补给。岸滩至近海船舶之间的海上漂浮软管承压能力较低，并直接受到流动的低温海水冲刷，热损失大，温降快

3、，压力损失大。海上漂浮输油软管容易因温降过快而发生“凝管”，也容易因压力损失过大而无法完成燃料油补给_1]。热油管道输送是一个热力、水力耦合的复杂过程，海上漂浮输油软管输送燃料油的热力、水力计算难度大_3]。考虑低温海水及其流速对漂浮软管的传热影响，笔者采用分段逼近法进行海上漂浮软管输送燃料油的温降和压降计算，针对岸滩不同起点油温，进行海上漂浮软管输送燃料油的流量范围计算，为燃料油海上漂浮软管输送提供决策依据。L⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．J图1燃料油输送流程示意图1计算模型漂浮在静水中的软管，根据静水、软管和管特定工况下，开设岸滩临时燃料油补给点，内流体的物性，通常约1／3的漂浮软管

4、暴露于空气中。在海水中的软管不能确定其漂浮状态，收稿日期：2015一O5一O7时而部分暴露于空气中，时而浸没于海水中，软作者简介：刘青峰(1972一)，男，博士，研究方向为油料输送管在海水中随机时沉时现，受到低温海水的不设备设计，E—mail：liuqingfeng72@163．corn。24北京石油化工学院学报2015年第23卷断冲刷。为了简化海上漂浮软管的热力水力计管中心离水面的深度。算，并利于燃料油的岸滩输送，以全部浸没于海3．2油流和软管内壁的传热系数水中的状态作为漂浮软管的计算模型。油流与软管壁之间的放热强度决定于燃料油的物理性质和流动状态。可用a与放热准2沿程温降

5、数Nu、自然对流准数Gr和燃料油物理性质准在低温海水中，浸没的软管中流动的燃料数Pr间的数学关系式表达。经计算燃料油不油与冲刷的海水不断换热，使油温降低。假设同油温和输送流量下的雷诺数可知，在10～3o海水温度为T。，dz微元管段中的油温为T，软℃之间燃料油流动状态处在层流区或过渡区。管输送流量为Q，压力损失为i。流经dz微元(1)在层流区时，．R8<2000，且Gr×Pr>管段后的温降为dT，dl微元管段上的能量平500时]：衡方程式为]：a1一一———当■一(5)，K7cD(T—T。)dl一一qocdT+gqpdl(1)式中：K为软管的总传热系数；D为软管膨胀式中：为燃料

6、油的导热系数；下标“Y”表示对状态外直径；p为燃料油密度；c为燃料油比热；应油流的平均温度的各参数值；g为重力加速度。Nu_0_17Rerr)¨；在每一微元管段dz内不考虑输油压力的变化，并忽略不同温度下燃料油比热C和密度pPr一：的变化，软管的总传热系数K视为常数，对式Gri二；(1)积分，在每一微元管段dz内边界条件为：在一u管线起点，燃料油初始温度为T，即L一0，T—式中：为燃料油的运动黏度；p为燃料油的T，可得每一微元管段dz内沿程温降的计算公密度；C为燃料油的比热；为燃料油的体积式为：膨胀系数；Re为燃料油的雷诺数。Tl_一(T。+6)一[T1一(T。+6)]e(2

7、)(2)在过渡区，2()()O