發(fā)布時間：2021-10-09 09:21

　　石油作為國家的戰(zhàn)略資源,是社會經濟可持續(xù)發(fā)展的基礎。隨著油氣資源開發(fā)的不斷深入,大型貨油船數量迅速增加,為使油船在靠泊時能安全快速卸載,航行中需要對油艙貨油進行加熱和保溫。然而,傳統蒸汽盤管加熱方式存在熱效率低,總耗油量大等問題,會造成能源浪費以及油船運輸成本的增加。微波加熱技術具有加熱快、均勻且高效等特點,已被廣泛應用于石油開采,稠油降黏領域。本文基于微波加熱技術,提出一種以傳統蒸汽盤管為主,微波輔助加熱的復合加熱思路,并對貨油復合加熱過程進行傳熱分析,論文的主要研究內容如下:一、以大型貨油船舷側艙為原型,以高凝點的貨油為研究對象,通過對國內外貨油加熱過程的傳熱特性進行總結,選取合適的無量綱數,確定縮尺后的油品物性,并根據麥克斯韋方程組,能量守恒、質量守恒、動量守恒等微分方程描述加熱過程中油品的傳熱過程,通過合理簡化縮尺模型,進行數值方法準確性的驗證,確定所建立數值模型的準確性和可靠性。二、在選定數值模型的基礎上,研究常溫靜止狀態(tài)下油艙貨油復合加熱過程溫度場和速度場的傳熱變化規(guī)律。通過建立有效能量利用率評價指標,分析了艙內油品傳熱過程的熱損失和傳熱效率。三、數值研究了不同功率配比的復... 

【文章來源】：浙江海洋大學浙江省

【文章頁數】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

貨油復合傳熱示意圖

第二章建立貨油復合加熱過程的數值模型11ρref為參考密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2；μt為動力黏度，Pas。貨油加熱中引起的密度差變化較小，為了使數值計算結果有更好的收斂性，采用Boussinesq假設方程模擬由于自然對流運動而引起的浮升力項。β(Tρ)gρ(ρ)gT000(2-8)式中，ρ為流體密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2；ρ0為T0時流體的密度，kg/m3；β為流體的體積膨脹系數，10-6/K。2.3.2物理模型1)尺寸設定本文以某VLCC一個邊艙為研究對象，依據幾何相似原理，將長22m，寬20m，艙深30m的舷側艙[73,74]按照1:40的縮尺比簡化為長為0.55m、寬為0.5m、高為0.75m的模型艙[46]，模型艙雙殼寬度為0.06m，艙壁厚設定為5mm，如圖2-2所示。圖2-2三維物理模型艙示意圖Fig2.2Schematicdiagramofthree-dimensionalphysicalmodelcabin2)基本假設對模型作如下基本假設：（1）假定液貨艙油品維持在常溫靜水環(huán)境下進行加熱，保持波導輸入功率為恒定值，僅考慮分析單一微波源熱耦合的影響；（2）忽略加熱后油品濃度的變化和化學變化特征，僅考慮溫差引起的自然對流傳熱的影響；貨油蛇形盤管微波源

熱邊界條件設置Fig2.3Settingofthermalboundaryconditions外部自然對流換熱邊界

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微波采油技術研究現狀及展望[J]. 徐正曉,李兆敏,鹿騰,孟繁宇,黨法強.  科學技術與工程. 2019(35)
[2]油船貨油加熱過程中流動特性數值模擬研究[J]. 朱祥,盧金樹,鄧佳佳,吳文峰,張建偉,陳云.  浙江海洋大學學報(自然科學版). 2018(01)
[3]基于CFD的大型原油儲罐非穩(wěn)態(tài)傳熱數值研究[J]. 杜明俊,張志貴,徐雪飛,陳俠,董長福,楊健.  遼寧石油化工大學學報. 2016(04)
[4]大型原油浮頂儲罐蒸汽盤管加熱過程數值模擬[J]. 孫巍,成慶林,王沛迪,衣犀.  化學工程. 2016(07)
[5]沉船油艙抽油加熱過程的熱力學分析[J]. 周家海.  船舶工程. 2015(05)
[6]10×104 m3浮頂罐罐壁附近原油溫度分布數值模擬[J]. 劉佳,侯磊,陳雪嬌.  油氣儲運. 2015(03)
[7]基于FLUENT的儲罐內原油溫度分布規(guī)律研究[J]. 梁文凱,鄧文俊,叢潤芝,謝楠,呂宇玲.  遼寧石油化工大學學報. 2014(05)
[8]6300t油船熱媒油加熱系統的設計與計算[J]. 廖志義,葛富榮.  江蘇船舶. 2013(06)
[9]微波輻射稠油降粘機理的研究進展[J]. 張起豪,熊攀,丁魯振.  廣東化工. 2013(15)
[10]大型浮頂油罐溫度場數值模擬[J]. 李旺,王情愿,李瑞龍,李超,宇波,張勁軍,代鵬飛.  化工學報. 2011(S1)

博士論文
[1]原油罐儲過程傳熱與流動特性描述及有效能利用評價研究[D]. 孫巍.東北石油大學 2017
[2]塔河稠油乳化降黏及微波化學破乳研究[D]. 孫娜娜.西南石油大學 2016
[3]電容層析成像圖像重建與氣力輸送兩相流可視化測量研究[D]. 王澤璞.華北電力大學 2013
[4]微波對高粘高凝原油作用規(guī)律研究[D]. 蔣華義.西南石油學院 2004

碩士論文
[1]晃蕩狀態(tài)下極地油船貨油保溫過程研究[D]. 楊緣.浙江海洋大學 2019
[2]基于STAR CCM+的原油船貨油加熱過程仿真及能耗優(yōu)化[D]. 黎俊杰.大連理工大學 2019
[3]極地油船貨油加熱過程節(jié)能研究[D]. 朱祥.浙江海洋大學 2018
[4]微波加熱腔體的電磁熱模型研究[D]. 汪維軍.昆明理工大學 2018
[5]不同加熱方式下儲罐內原油傳熱特性研究[D]. 劉鳳榮.東北石油大學 2017
[6]微波加熱過程中熱點效應的試驗與模擬研究[D]. 王彪.山東大學 2017
[7]微波熱利用過程中能量利用效率及介質吸波特性的試驗研究[D]. 趙超.山東大學 2015
[8]高功率矩形微波反應器加熱效率及均勻性仿真研究[D]. 楊繼孔.云南師范大學 2015
[9]貨油微波加熱效率及微波泄漏規(guī)律研究[D]. 趙建華.大連海事大學 2014
[10]封閉腔體自然對流數值模擬研究[D]. 常建國.遼寧工程技術大學 2014



本文編號：3426080