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域得到廣泛應用,借鑒了此思想,將相變材料應用于深海管道中。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計及利用提出了指導。 

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：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 邊界條件設置
        2.2.5 模型設置
    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
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
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
第5章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3675676