非稳态环境对埋地管道传热影响的研究

对加热输送的原油管道，降低输油温度是一项有效的降耗措施，但由于受外界非稳态环境的影响，不能准确地确定管道在不同地域、不同时期的温度场变化情况，造成目前输油温度普遍偏高。另外，加熟输送的原油管道在运行过程中，不可避免地会造成停输问题，这时油管内原油的粘度随油温下降而升高，当油温降到一定值后，会给管道的再启动带来极大的困难，为避免凝管事故发生，需要研究管道在停输时，其在外界非稳态环境影响下和不同敷设情况下的管内介质温降情况，准确计算出管道的停输温降及允许停输时间。 针对上述问题，本文研究了东北地区大地温度场在外界非稳态环境影响下的变化规律。在此基础上，进一步研究了埋地管道在外界非稳态环境影响下的稳定运行和非稳态停输工况下的传热问题，建立了符合工程实际情况的物理及数学模型，采用有限差分法以Visual Basic语言为开发平台，编写了在非稳态环境影响下的埋地管道的温度场分布求解和管道停输温降程序。该软件可以求解出一年四季任意时刻埋地管道温度场的分布，还可以求解出管道在任意时刻停输时管道内介质的温降。 在算法中全面考虑了埋设介质的变热物性对管道传热的影响。利用数值模拟方法模拟出具有非均匀热物性埋设介质的不同管道温度场；详细分析外界非稳态环境对大地温度场的影响，模拟出不同情况下的管道温度场。并对埋设介质变热物性进行了探讨。 软件的计算结果具有一定的精确性，为使其具有一定的可靠性，与现场实测数据结果进行了比较，对其进行了修正，从而能反映现场实际情况，可直接应用于工程计算中。 此项研究为实际生产管理提供了科学依据，可以直接应用于东北地区输油管道，对指导油田地区的输油生产、管道安全运行和节能降耗具有重要意义。