發(fā)布時間：2022-08-12 10:02

　　隨著油氣的開采逐漸進入深海,在低溫高壓的深海環(huán)境下,油氣管道內(nèi)油液溫度的降低極易引起管道內(nèi)蠟結(jié)晶及水合物的生成,造成管道堵塞,故流動保障是確保深海油氣管道安全運行的重要前提。傳統(tǒng)的管道保溫方式主要為電加熱、熱流體加熱、添加降凝劑等。近年來,保溫材料由于其良好的儲放熱特性在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,借鑒了此思想,將相變材料應(yīng)用于深海管道中。本文以相變材料夾層管道為研究對象,通過理論分析、數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,研究了深水相變材料夾層管道的傳熱特性,主要內(nèi)容包括:首先通過建立二維及三維管道模型,研究了在穩(wěn)定輸油狀態(tài)下管道的沿程溫度分布及徑向溫度分布;其次利用瞬態(tài)傳熱,分析了停井狀態(tài)下相變材料自身參數(shù)、保溫層中相變材料占比大小、相變材料占比相同布局不同等對保溫性能的影響,以此得出最佳保溫材料及最佳保溫層布局;最后研究了再啟動狀態(tài)下,相變材料夾層管道的瞬態(tài)蓄熱過程及相變情況。研究結(jié)果表明相變材料保溫層的有效保溫時間接近非相變材料保溫層的1.4倍,此外熔點大小對保溫性能的影響不大,相變材料的位置越靠近內(nèi)管保溫效果越好,為相變材料夾層管道的設(shè)計及利用提出了指導(dǎo)。 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 相變材料夾層管道
        1.2.1 相變材料介紹
        1.2.2 相變材料夾層管道
        1.2.3 優(yōu)缺點分析
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要工作內(nèi)容
第2章 穩(wěn)定運輸狀態(tài)管道溫度場分析
    2.1 數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 傳熱模型
        2.1.2 凝固與融化模型
    2.2 建模要點
        2.2.1 模型建立
        2.2.2 主要模型參數(shù)的選取
        2.2.3 網(wǎng)格劃分
        2.2.4 邊界條件設(shè)置
        2.2.5 模型設(shè)置
    2.3 徑向溫度分布計算
        2.3.1 傳熱系數(shù)的計算
        2.3.2 徑向溫度分布
    2.4 軸向溫降計算
        2.4.1 蘇霍夫公式軸向溫降計算
        2.4.2 軸向溫降數(shù)值模擬計算
    2.5 本章小結(jié)
第3章 停輸狀態(tài)管道溫度場分析
    3.1 理論分析
    3.2 模型選取
    3.3 模型參數(shù)設(shè)置
    3.4 傳熱分析
        3.4.1 相變材料傳熱情況分析
        3.4.2 聚丙烯材料傳熱情況分析
        3.4.3 相變材料與聚丙烯材料結(jié)合的保溫層管道傳熱情況分析
        3.4.4 綜合分析
    3.5 擬合曲線計算
        3.5.1 初始溫度不同時溫度與時間的擬合公式
        3.5.2 熔點不同時溫度與時間擬合公式
    3.6 本章小結(jié)
第4章 停輸再啟動狀態(tài)蓄熱過程分析
    4.1 模型選取
    4.2 參數(shù)設(shè)置
    4.3 啟動狀態(tài)蓄熱過程
        4.3.1 石蠟材料夾層管道
        4.3.2 聚丙烯材料夾層管道
    4.4 管道升溫過程比較
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]相變材料應(yīng)用于墻體的數(shù)值傳熱研究[J]. 魏茂豐,陳寶明,李瑋,郜凱凱.  節(jié)能. 2016(06)
[2]“能源血管”大解密——海底油氣管道是怎樣建成的[J]. 孟偉.  石油知識. 2016(02)
[3]相變材料研究綜述[J]. 史巍,王傳濤.  硅酸鹽通報. 2015(12)
[4]油氣管道水合物解堵工藝及存在問題[J]. 宋光春,李玉星,王武昌,趙鵬飛,姜凱,魏丁,葉曉.  油氣儲運. 2016(08)
[5]相變儲熱材料及技術(shù)的研究進展[J]. 張賀磊,方賢德,趙穎杰.  材料導(dǎo)報. 2014(13)
[6]新型復(fù)合相變材料研究新進展[J]. 郭靜,張雨燕.  材料導(dǎo)報. 2013(13)
[7]相變控溫技術(shù)在橋梁防凍工程的應(yīng)用[J]. 楊獻章,胡柏學(xué),廖春芳,凌劍興,高英力,黃浩.  公路工程. 2013(01)
[8]保溫層失效對伴熱稠油管道安全停輸時間的影響[J]. 王雷,吳明,賈馮睿,姚堯,曹先慧,金盾.  油氣儲運. 2013(03)
[9]墻體相變儲能材料的研究[J]. 仇影,吳其勝,黎水平,劉學(xué)軍,荀和生.  墻材革新與建筑節(jié)能. 2011(11)
[10]海底單層保溫管線總傳熱系數(shù)分析[J]. 劉海超,相政樂,呂喜軍,顧艷,蔣曉斌.  管道技術(shù)與設(shè)備. 2011(05)

博士論文
[1]太陽能新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與控制方法研究[D]. 楊軍.北京郵電大學(xué) 2011

碩士論文
[1]泡沫鋁/石蠟復(fù)合相變材料蓄熱性能數(shù)值研究[D]. 成驥.北京交通大學(xué) 2016
[2]管道結(jié)蠟對停輸再啟動特性的影響研究[D]. 王燕.中國石油大學(xué)(華東) 2015
[3]潛熱儲能相變砂漿的制備及性能研究[D]. 方云.浙江工業(yè)大學(xué) 2015
[4]電加熱管流動性改進方法研究[D]. 高顏儒.東北石油大學(xué) 2014
[5]石蠟基復(fù)合相變材料的制備與研究[D]. 胡敏.大連理工大學(xué) 2012
[6]停輸管道介質(zhì)徑向傳熱研究[D]. 王海燕.東北石油大學(xué) 2011



本文編號：3675676