高黏油品热边界层减阻输转工艺及装置研究

油库高黏油品黏度大、凝固点高,在常温下管输水力损失大,必须加热升温降黏后才能实施管输、收发及灌桶作业.分析了黏油蒸汽加热的不利因素,研究了黏油热边界层减阻输转理论与工艺技术,开拓了热边界层理论与技术的应用领域.研制了基于热边界层减阻理论的黏液输转装置,建立了黏油热边界层减阻工艺水力和热力数学模型,并编制计算程序,通过热...     

油库高粘油品输转作业新方法

创造性提出了一种采用管道热边界层减阻与高粘泵匹配,实现油库高粘油品不升温直接输转作业的新方法,并在多个油库成功应用,取得了较好效果.该技术方法采用管道加热、储罐引油、高粘泵输送相结合,设备简单,能耗低,易于自动控制.该方法主要适用于短距离、小口径高粘油品管道输转作业,最佳范围是管长L≤5 km,管径D≤200 mm.目前,人们对利用热边界层进行减阻的意义认识还不深刻,随着管道热边界层减阻理论的建立和完善,该技术方法必将在更多短距离、小口径高粘性液体领域的管道输转作业中得到应用,并产生显著的社会和经济效益.     

热边界层减阻管道加热方式综合评判

人们还没有完全认识到利用热边界层进行减阻的重要意义.随着管道热边界层减阻技术的广泛应用,对于节约能源、降低投资、减少劳动强度、提高作业效率具有十分重要的意义.考虑到选择要素(如可靠性、经济性)指标具有不相容性和模糊性等特点,加之又没有相应的评价指标,为保证选用的科学性,采用综合评判法对其进行评判.从评判模型实例得出:管道电加热热边界层减阻的运行费用只有蒸汽加热的1/25～1/29,具有非常高的经济效益.电热带法能适应各种连接复杂的管道,对于输送距离较短的油库高粘性液体较佳.     

管道热边界层减阻理论的应用研究

全面研究了高粘性液体管道流动的热边界层减阻理论的应用。利用管道热边界层理论中关于边界层的温度分布及层流、紊流时热边界层厚度的计算表达式,推证了管壁热流量及定性温度的计算表达式,利用指数型的粘温特性方程,采用积分方法推出了管道热边界层流动中层流和紊流摩擦水头损失的计算公式,并给出了设计应用实例。计算结果表明,对于高粘液体短管输送,其流动一般均为边界层入口段,热边界层减阻的最佳范围大致是管长L≤5km,管径D≤200mm。     

管流速度边界层解析

采用动量积分方法推出了管道流动中的速度边界层方程,给出了管道层流和紊流时速度边界层和核心区中的速度分布、边界层厚度的解析结果,并与冯·卡门动量积分方程推出的结果进行了比较.得到了管道层流和紊流时速度边界层入口段长度的表达式,表明比现有教材中所给出的公式数值要小.证明了管流中速度边界层的发展要远远快于热边界层.因此在研究管道热边界层流动时假设速度边界层已充分发展是合理的.     

长管水击最大水击压强的解析

从管道水击微分方程的特征分析入手,提出了水击特征方程的黎曼不变量和网格分析解,建立了管道水击问题的近似解析解,给出了长管水击最大水击压强的计算表达式。通过实际算例对解析解和数值解结果进行了比较。对水击微分方程的重力项也进行了讨论。     

收缩管道装置层流热边界层理论及应用研究

研究了收缩管道装置层流热边界层理论及其应用。对于速度边界层提出了相似性解的解析结果,给出了速度分布、边界层厚度、摩擦阻力和水头损失的解析计算表达式。对于温度边界层利用管道热边界层方程,推出了温度分布、温度边界层厚度和热流量的计算关系式,并给出了设计应用实例。     

热边界层流动中管道的热损失

在高粘液体管道输送中,利用热边界层减阻需确定热流量的计算。热边界层流动中管道的各种热损失是总热流量的一部分。热损失有管内、管外及保温层三种形式。管外热损失是向周围的空气散发的,通过对流的形式发生。管内的热损失是导热或对流。保温层的热损失主要是导热。利用热边界层理论的成果,给出了各种传热系数和管道热损失的计算公式,并给出了多个计算实例。     

管道热边界层理论的研究

研究了高粘性液体管道流动的热边界层理论。利用圆柱坐标粘性流运动基本微分方程,提出了管道热边界层方程,推导出边界层中的温度分布以及层流和紊流时热边界层厚度的常微分方程和解析解计算表达式,并通过Matlab编程实例,给出了热边界层厚度解析解与数值解的比较。计算结果表明:1)粘性的影响将使得热边界层的发展加快,随着粘性和流量的增大,其影响将更加显著;2)紊流时热边界层的发展比层流时要慢。     

油水两相分层流层流流速分布计算分析

利用剪切力比模型,进一步讨论了油水两相分层流层流流动的速度分布规律,将水相流速假设为抛物线形式分布与实验结果有较大偏差,将水相分为拖曳和返流两段更接近实际情况,模型所得水相计算结果更接近实验数据。指出剪切力比模型能否适合于油水两相分层流动计算理论需要更多实验结果验证。