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《不同傾角下成品油順序輸送混油數(shù)值模擬.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、162016年12月不同傾角下成品油順序輸送混油數(shù)值模擬何顯榮1張引弟1楊建平2伍麗娟11．長江大學石油工程學院，湖北武漢430100；2．中國石油遼河油田公司SAGD開發(fā)項目管理部，遼寧盤錦124010摘要：為了能更好地認識管道成品油順序輸送停輸時混油段變化特性，應用Fluent軟件組分輸送模型，對不同傾角下的成品油順序輸送停輸進行了數(shù)值模擬，并對模擬結(jié)果和導出數(shù)據(jù)進行分析。研究結(jié)果表明：停輸時，重力和油品間的密度差是造成混油段特性變化的主要因素，管道傾角越大，柴油在重力勢能高處時產(chǎn)生的自然對流使混油段長度明顯增大且所需時間
2、更短，汽油在重力勢能高處時，管道傾角的增大對混油段的增加有抑制作用且混油段濃度分層與管道傾角一致。研究結(jié)果對減少和預防停輸時混油段的產(chǎn)生和增加有一定借鑒作用。關(guān)鍵詞：順序輸送；停輸；不同傾角；混油特性；數(shù)值模擬DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2016．06．0040前言成品油順序輸送過程中由于種種原因會造成管道停輸¨‘2o，而輸送管道常經(jīng)過地形復雜有較大落差的地段日。，一般為減少混油段產(chǎn)生，管道會在紊流狀態(tài)下運行，其雷諾數(shù)一般大于104。4。5。。而當管道停輸時，管道內(nèi)油品容易出現(xiàn)層流。61，管道中心
3、區(qū)域與管壁附近流速差增加，使混油段增加川，如蘇聯(lián)的古比雪夫一勃克斯克成品油管段，停輸幾小時的混油量比連續(xù)輸送216h形成的混油量還要多1倍‘8J。而在不同傾角和輸送順序下，油品間由于物性參數(shù)不同會使混油特性發(fā)生怎樣變化。在前人研究中，對管道順序輸送模擬大多采用VOF模型一‘1“，此模型多適用于兩種不同相態(tài)流體存在自由分界面的流動情況模擬，對兩種相同相態(tài)油品間混油特性的模擬效果并不理想‘1?。針對以上問題，本文采用Fluent軟件組分輸送(SpeciesTransport)模型，建立了成品油順序輸送控制方程，就不同傾角和輸送順序
4、下管道停輸對混油段特性進行模擬分析，對管道停輸時混油段的控制提供理論指導。模型建立1．1數(shù)學模型管道中混油濃度分布隨時間而變化，故對管道紊流計算采用雷諾時均法¨3
5、，通過Boussinesq假設(shè)，引入脈動造成的Reynolds應力和質(zhì)量輸送流率。選用物質(zhì)擴散模型，在考慮重力條件下，建立管道輸送與停輸?shù)臅r均控制方程組求得。1．1．1連續(xù)性方程業(yè)+∑塑盟=o(1)Ot‘一Ox、71．1．2Reynolds方程型+Y!!旦蘭!蘭：!ot爭Ox』2觸一老+莩毒[刖(墊Oxj+券)一贏可](2)1．1．3質(zhì)量輸送方程型Ot+莩掣Ox=莩
6、毒Ox[南Pr掣ax一麗]乍．L(c)’～‘。J(3)收稿日期：2016—05—27基金項目：中國石油科技創(chuàng)新基金(2015D一5006—0603)；長江青年科技創(chuàng)新團隊基金(2015cqt叭)作者簡介：何顯榮(1992一)，男，湖北荊州人，碩士研究生，主要從事多相輸送及流體傳質(zhì)傳熱。第34卷第6期OlLANDGASTRANSPORTATlONANDSTORAGE式中：戈i、菇，為空間坐標；ui、“，為空間時均速度變量，m／s；M：、U；為脈動速度分量，m／s；p為密度，kg／m3；g。為質(zhì)量力矢量，m／s2；P為壓力，Pa；
7、弘為層流動力黏度，Pa·s；c’為前行油品脈動濃度，％；c為前行油品的體積時均濃度，％；Prj(c)為層流Schmidt數(shù)。1．1．4物質(zhì)擴散模型Fluent中對物質(zhì)擴散守恒方程求解i組分的質(zhì)量擴散速率Z的方程¨41為：^一(pD。+告)wi(4)～t式中：肛。為紊流黏度，Pa·s；D油為物質(zhì)i的擴散系數(shù)；．sc。為紊流Schmidt數(shù)，默認值取0．7；7。為物質(zhì)i的質(zhì)量分數(shù)，％。式(1)～(4)應用于Fluent軟件中，對不同傾角下管道混油停輸工況進行模擬計算。1．2物理模型本文主要討論在不同傾角下停輸管道中混油段變化特性的
8、影響，以管徑為0．5m，管長為10m的管道作為研究對象，在傾角下管道內(nèi)油品的重力分解圖見圖1。圖1傾角下管道內(nèi)油品重力分解圖1．3油品參數(shù)以常見的0#柴油和90#汽油作為輸送油品”，其物性參數(shù)見表l二表1油品物性參數(shù)2數(shù)值模擬利用Fluent軟件模擬組分為成品汽油和柴油的順序輸送，應用PISO算法實現(xiàn)對壓力速度耦合數(shù)值計算求解，選擇雙方程湍流模型及標準固壁無滑移邊界條件，默認操作壓力，忽略溫度影響。管道進口條件設(shè)為速度進口，速度均設(shè)為1m／s；管道出口條件設(shè)為自由出口。不同傾角下重力因素的影響由戈、Y軸的重力分量替代。在前行油
9、品充滿管道的情況下，輸送后行油品。油品初始速度均為1m／s，考慮重力因素(不同傾角下)。當混油黽儲運17油段行進至管內(nèi)3m時，油品停止輸送(設(shè)此時t=0S)。2。1有無重力下管道停輸模擬首先研究重力對混油特性在水平管內(nèi)的變化情況，先輸汽油后輸柴油。管道充滿汽油后，柴油在管道內(nèi)
