改变热油管道埋深对土壤温度场的影响.pdf

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1、2011正管道技求设备2011第1期EquipmentNo．1改变热油管道埋深对土壤温度场的影响武建军，马贵阳(辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113001)摘要：由于长输管道沿线地质、水文、地形等条件的差异，管道埋深在管道沿线不同的地方往往不同。在热油管道的jY_常运行过程中，管道埋深对管道的热力特性及管道周围的温度场有重要影响。分析了不同气候、不同埋深条件下热油管道对温度场分布的影响，为实际工程中满足工艺条件下，通过改变管埋深度减少能源消耗提供借鉴。关键词：埋地热油管道；管道埋深；土壤温度场中图分类号：TE832文献标识码

2、：A文章编号：1004—9614(2011)01—0048—03BurialDepthofHotOilPipeline’SInfluenceontheTemperatureFieldofSoilWUJian-jun．MAGui·yang(LiaoningShihuaUniversity，Fushun113001，China)Abstract~Becauseofthedifferenceofhydrology，geologyandtopographyalongthelong—distancepipeline，thedept

3、hsofbur—iedpipelinearedifferentinthecourseofnormaloperationofthehotoilpipelineandtheyhaveanextremelysignificanteffectonthethermalpropertiesofpipelineandthesoiltemperaturefield．Suchaneffectindifferentweatherandatdifferentdepthsisana—lyzedtoprovidesomereferencefora

4、reductionofenergyconsumptionbywayofchangingthedepthofburiedpipelinesdruingapracticalengineeringprocessthatmeetthedemandsoftechnologicalconditions．Keywords：buriedhotoilpipeline；burieddepthofpipeline；temperaturefieldofsoil0引言l，地面在热油管道的正常运行过程中，管道埋深对管道的热力特性有重要影响⋯，埋深不

5、同，相应埋深处I／／／厂管道半径＼月＼1的自然地温和管道向周围土壤的放热系数以及管道周围的温度场也不同。如果不考虑埋深的区别，只是用一个平均的或当量的埋深来对整个管道进行计径尼算，则必定会造成较大误差，对工程计算产生一定影图1埋地热油管道模型示意图响。因此，根据输油管道正常运行的准稳态温度场微P+：0(1)分方程，在以往学者研究的基础上』，利用有限元方式中：P为原油的密度，kg／m；为原油在管道中的流法及其绘图软件，绘出管道埋深不同时，土壤温度速，m／s；为到上游管段的距离，m．场的不同分布图，比较当其他条件相同而埋深不

6、同时动量守恒方程：温度场的径向分布。v上de_+pgsinO+=0(2)1埋地热油管道正常运行过程中原油温度场数学模型管道对其周围土壤温度场的热影响区，可以用管式中：g为重力加速度，rn／s；0为管道与水平方向的道的一个同心圆部分区域来表示，同心圆半径为，夹角，rad；A为控制体截面的面积，m；r为油流与管如图1所示。壁之问的剪切应力，Pa；D为管道外直径，忽略外直径在管道中选取一个微小控制体，应用稳定状态下与内直径大小的差别，in；p为管中介质压力。的质量、动量以及能量守恒方程分析。能量守恒方程：质量守恒方程：[(e十

7、)]=一-pgvsinO-Aq(3)收稿日期：2009—09—07收修改稿日期：2010—08—17式中：e为单位质量原油的内能，J／kg；q为热流强度，第1期武建军等：改变热油管道埋深对土壤温度场的影响49，m。．式中：a为当量换热系数，W／(nl·oC)；Tk为大气的利用质量守恒方程对动量守恒方程和能量守恒温度，℃；Tw为管道内油品初始温度，℃；为土壤的方程进行简化，假设如下：初始温度，qC；71d为深度Y处的土壤自然地温，oC；a=+p／；，dhdT为土壤表面对大气的放热系数；y为土壤下边界。-一-Cp3实例分析．

8、zrDKm1Acpv，口——以某地热油管道为例，具体参数为：管道外直径Dm1Cp=720nqm，埋地深度Hl=1．21TI、=1．5ITI，土壤的式中：h为单位质量原油的焓，J／kg；T为下游原油温初始温度春季为7℃、夏季为l2℃、冬季为4℃；度，cC；c为原油定压比热容，_J／(kg·℃)；-，为焦汤系土壤下边界温