超声波原油管道除垢防垢技术研究

发布时间：2017-03-20 05:09

  本文关键词：超声波原油管道除垢防垢技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：原油管道输送是随着石油工业的发展而发展起来的。世界各国尤其是盛产含蜡粘性大的原油大国,都使用管道进行石油运输,随着输送管道应用的时间增长,管道结垢问题也日益明显。本文以原油管道中的污垢为研究对象,建立了原油管道结构形成的力学模型,通过求解模型得到结垢的主要原因,根据结垢原因建立相应的超声波除垢防垢的力学模型。提出新型超声波除垢技术,并通过软件和理论的双重分析,验证了超声波技术在原油管道除垢防垢方面应用的可行性。首先,根据课题的目的和意义,简要介绍了国内外对超声波除垢方面研究的应用和现状。本文主要研究了原油管道的结垢原因,建立了结垢的力学模型并求解得到影响结垢的因素主要是原油与管壁接触时间和管壁对原油的摩擦力造成。其次,根据结垢因素的分析,以数学、物理及力学的理论方程推导得到了超声波以平面波、柱面波形势下在原油管道内传播的波动方程,并通过这个波动方程得到了势函数、位移和应力的函数表达式。再者,由超声波的力学效应以平面波方程建立了超声波裂解原油的力学模型,提出了超声波裂解原油的能量算法,根据初始条件得到超声波原油裂解的功率值。从理论上验证超声波原油裂解防垢技术的可行性。然后由声学特性以柱面波方程建立超声波作用管壁形成剪切力的力学模型,根据边界条件和初始条件解得势函数和应力的解析解,在剪切力作用下,摩擦力的影响将大大减小,从理论上验证了超声波抑制结垢的防垢技术的可行性。最后,提出超声波管道共振的新型除垢技术,并通过软件模拟找到了最佳的除垢频率,从理论上确定了这项技术的可性行。
【关键词】：原油管道 结垢 防垢技术 力学模型 柱面波
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1．课题研究的背景和意义9-10
• 1.2．国内外在该方向的研究现状及分析10-14
• 1.2.1．国外研究现状10-12
• 1.2.2．国内研究现状12-13
• 1.2.3．国内外文献综述的简析13-14
• 1.3 论文的研究目的14
• 1.4 论文研究的主要内容14-15
• 第2章 污垢形成机理及防除垢方法探究15-24
• 2.1 污垢的形成机理15-19
• 2.1.1 常见管道结垢物形成机理研究15-17
• 2.1.2 原油管道污垢形成机理研究17-19
• 2.2 常见的防垢、除垢方法19-21
• 2.2.1 常见的除垢方法19-21
• 2.2.2 常见的防垢方法21
• 2.3 超声波防垢、除垢技术21-22
• 2.4 小结22-24
• 第3章 一维平面超声波传播基础理论推导24-36
• 3.1 超声波效应24-25
• 3.1.1 空化效应24-25
• 3.1.2 机械效应25
• 3.1.3 力学效应25
• 3.2 一维声波传播方程25-32
• 3.2.1 动力学方程26-28
• 3.2.2 连续性方程28-29
• 3.2.3 物态方程29
• 3.2.4 一维声波方程29-30
• 3.2.5 一维声波方程的解30-31
• 3.2.6 粘滞流体中的运动方程31-32
• 3.3 管内声波的反射与透射32-33
• 3.4 管中驻波33-34
• 3.5 小结34-36
• 第4章 柱面波管道防垢除垢技术机理研究36-44
• 4.1 管内固体和液体中声场分布36
• 4.2 管内周向波的传播36-39
• 4.3 管内纵向波的传播39-41
• 4.4 超声波原油管道共振防垢机理41-42
• 4.5 本章的小结42-44
• 第5章 超声波管道除垢防垢技术数值仿真模拟验证44-74
• 5.1 平面波能量方法数值计算44-50
• 5.1.1 理论计算44-47
• 5.1.2 软件仿真模拟47-50
• 5.2 柱面波应力数值模拟求解50-63
• 5.2.1 软件仿真模拟50-56
• 5.2.2 超声波沿周向传播管壁的应力求解56-59
• 5.2.3 超声波沿纵向传播下管壁应力的求解59-62
• 5.2.4 理论解与仿真结果的比对62-63
• 5.2.5 理论除垢防垢可能63
• 5.3 超声波直管仿真分析63-72
• 5.3.1 直管前50阶模态分析63-69
• 5.3.2 高阶管道固有频率仿真分析69-72
• 5.4 小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-79
• 附录 179-82
• 致谢82

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