双层输油管道内层泄漏介质传热传质规律研究

发布时间：2020-03-21 13:41

【摘要】：海底输油管道在连接海底油井和海上油气设备上起着非常重要的作用。海底输油管道相比埋地输油管道所处的环境更为复杂。海底输油管道发生泄漏造成的经济损失难以估量。双层输油管道相比于单层输油管道稳定性好,易于维修并得到广泛应用。因此,对海底双层输油管道泄漏介质传热传质规律研究也十分重要。本文以海底双层输油管道泄漏为主要研究内容,研究泄漏后的传热传质规律。泄漏介质在聚氨酯保温材料中的渗流属于多孔介质渗流的范畴。首先利用格子Boltzmann方法研究了泄漏介质在二维多孔介质中的渗流和传热传质规律。构造了不同孔隙率及不同粒径大小的二维多孔介质,计算求得了油、水在二维多孔介质渗流的阻力系数。当生长核分布概率相同时,随着孔隙率的增大,多孔介质的连通性变好。当孔隙率太小时,连通性较差。当孔隙率相同时,随着生长核分布概率的增大,多孔介质颗粒平均粒径减小。利用求得的多孔介质阻力系数进行了双层输油管道内层泄漏介质传热传质规律三维数值模拟。分析了孔隙率、泄漏时间、泄漏位置和泄漏速度对传热传质的影响。结果表明,随着孔隙率的增大,孔隙增多,流体渗流过程加快,泄漏介质从泄漏口冲出到达外管内表面后在重力作用下向下流动到管道底部并有效促进导热过程,使得双层输油管道外管管壁温度升高越快,高温区域面积较大。当孔隙率较小时,流体渗流缓慢,泄漏介质会在多孔介质孔隙部位残留时间较长,保温层起到了很好的保温作用,减少了热量散失。泄漏位置不同,受到重力的影响,泄漏介质流动轨迹有明显区别。随着泄漏速度的增加,同一时刻相同孔隙率泄漏量增加。当泄漏速度较小时,泄漏介质还未到达泄漏口正上方外管壁内侧便开始受到重力影响向下流动,对外管上表面温度影响较小。随着泄漏速度增加,泄漏介质可以到达双层输油管泄漏口正上方外管壁内侧,继而受重力影响向下流动。通过本文研究,利用格子Boltzmann方法和Fluent软件研究了双层输油管道内层泄漏介质传热传质规律,该方法和研究成果能够为今后研究海底双层输油管道泄漏检测及维护提供一定的参考。
【图文】：

技术路线流程图

图 2-2 非平衡态外推边界条件示意 为边界，，EBD 为相邻于边界的布函数 ( , ) f O t 。将其分解为两( , ) ( , ) ( , ) eq neqf O t f O t f O t
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973

【参考文献】

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3 郭恩s

本文编号：2593416