本文關(guān)鍵詞：管輸原油熱質(zhì)耦合的蠟分子擴(kuò)散與沉積機(jī)理研究

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【摘要】：我國開采的大多為高粘易凝的含蠟原油,含蠟原油是一種復(fù)雜的混合物系,成分主要為芳香烴、石蠟、瀝青膠質(zhì)以及輕烴等。在管道輸送過程中,隨著溫度下降易發(fā)生蠟沉積現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致管道以及站場設(shè)備有效流通截面積變小,輸量降低,清管頻率增加,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)耆氯艿酪l(fā)停輸再啟動(dòng)事故。本文在總結(jié)前人實(shí)驗(yàn)及理論成果的基礎(chǔ)上,將含蠟原油管輸過程蠟沉積視為不可逆過程,應(yīng)用非平衡態(tài)熱力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué),通過管輸過程基本場平衡方程推導(dǎo)了熵產(chǎn)率方程;在熵產(chǎn)率方程的基礎(chǔ)上,利用居里定律、昂薩格倒易定律和線性定律,選擇蠟沉積過程的熱力學(xué)“力”和熱力學(xué)“流”,推導(dǎo)蠟分子擴(kuò)散的線性唯象方程組;依據(jù)質(zhì)量和能量守恒定律,建立管輸過程傳熱-傳質(zhì)微分方程組,并利用Henry變換等方法對方程進(jìn)行求解,得到蠟分子擴(kuò)散速率;結(jié)合結(jié)晶學(xué)、物理化學(xué)、界面化學(xué)等學(xué)科對蠟沉積物理化學(xué)過程進(jìn)行研究,分析附著過程蠟晶的受力,引入附著概率方程,建立了蠟沉積速率數(shù)學(xué)模型。以大慶某管道為例,計(jì)算了蠟分子擴(kuò)散系數(shù)、蠟沉積速率及凈蠟沉積速率。應(yīng)用室內(nèi)環(huán)道實(shí)驗(yàn)對所取油樣進(jìn)行蠟沉積速率測試,將環(huán)道實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與耦合計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對,分析熱質(zhì)耦合機(jī)理的正確性及適配性,為深入研究含蠟原油管輸過程蠟沉積問題提供理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：非平衡態(tài)熱力學(xué) 含蠟原油 結(jié)晶學(xué) 熱質(zhì)耦合 蠟沉積速率
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE832
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 管輸蠟沉積機(jī)理9-11
• 1.2.2 管輸蠟沉積量的測量11-13
• 1.2.3 管輸蠟沉積模型13-14
• 1.3 本文研究內(nèi)容14-16
• 第二章 管輸含蠟原油蠟沉積過程描述16-23
• 2.1 原油中的蠟及其性質(zhì)16
• 2.2 石蠟結(jié)晶16-18
• 2.2.1 晶核的形成和生長16-18
• 2.2.2 蠟晶顆粒的連接18
• 2.3 管壁結(jié)蠟的形成過程18-20
• 2.3.1 誘導(dǎo)時(shí)期18
• 2.3.2 傳遞18
• 2.3.3 蠟晶附著18-19
• 2.3.4 油流沖刷19-20
• 2.3.5 老化20
• 2.4 蠟沉積影響因素20-23
• 2.4.1 溫度20
• 2.4.2 原油組成20-21
• 2.4.3 壁表面化學(xué)性質(zhì)的影響21
• 2.4.4 流速21-23
• 第三章 原油管輸過程熱-質(zhì)耦合的蠟分子擴(kuò)散模型23-39
• 3.1 管輸過程系統(tǒng)熵產(chǎn)率分析23-25
• 3.1.1 基本場平衡方程23-24
• 3.1.2 熵產(chǎn)率方程24-25
• 3.2 含蠟原油管輸過程唯象分析25-29
• 3.2.1 唯象方程組25-27
• 3.2.2 唯象系數(shù)27-29
• 3.3 熱質(zhì)耦合的蠟分子擴(kuò)散模型29-39
• 3.3.1 傳熱——傳質(zhì)微分方程組29-31
• 3.3.2 方程組求解31-33
• 3.3.3 熱質(zhì)耦合的蠟分子擴(kuò)散規(guī)律33-39
• 第四章 基于熱—質(zhì)耦合機(jī)理的蠟沉積模型39-47
• 4.1 附著過程39-43
• 4.1.1 蠟晶的附著過程39-40
• 4.1.2 管壁的微觀表面40
• 4.1.3 顆粒的受力分析40-42
• 4.1.4 附著概率42-43
• 4.2 附著概率影響因素分析43-44
• 4.2.1 附著概率與流量的關(guān)系43
• 4.2.2 附著概率與管壁溫度的關(guān)系43-44
• 4.3 蠟晶沖刷速率44-47
• 4.3.1 沖刷速率模型44-45
• 4.3.2 相關(guān)參數(shù)的確定45-47
• 第五章 應(yīng)用實(shí)例分析47-62
• 5.1 蠟分子擴(kuò)散速率計(jì)算47-52
• 5.1.1 蠟分子擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算47-49
• 5.1.2 不同輸量下蠟分子擴(kuò)散速率計(jì)算49-50
• 5.1.3 不同環(huán)境溫度下蠟分子擴(kuò)散速率計(jì)算50-52
• 5.2 蠟沉積速率計(jì)算52-57
• 5.2.1 不同輸量下蠟沉積速率計(jì)算52-53
• 5.2.2 不同環(huán)境溫度下蠟沉積速率53-55
• 5.2.3 蠟凈沉積速率計(jì)算55-57
• 5.3 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對比分析57-62
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置57-58
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果58-59
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算對比59-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 作者簡介、發(fā)表文章及研究成果目錄67-68
• 致謝68-69

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1082774