新疆石河子职业技术学院-中秋节周记

第ｌ１卷第２２期２０１１年８月　
科学技术与工程　
Ｖｏ１．１１　Ｎｏ．２ ２　Ａｕｇ．２０１１　
１６７ｌ一１８１５（２０１１）２２—５２７８—０４　
Ｓｃｉｅｎ ｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　
＠２０１　１　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ． Ｅｎｇｎｇ．　
输油管道对流换热系数模型　
尹铁男　宫敬　张金波王磊　
（中国石油 大学（北京），城市油气输配技术北京市重点实验室，北京１０２２４９）　
摘要　热油管道能耗巨大， 其散热问题的研究具有极高的工程应用价值。尽管在很多情况下流体与管壁间的对流换热系　
数很大，可 以在总传热系数计算中忽略对流换热系数的影响，但并不总是如此。主流与近壁边界间的过渡区、即热边界层内　
的换热是不可忽略的。采用动量热量比拟的方法建立输油管道对流换热系数模型，并在此基础上对总传热 系数进行了分析　
计算。计算结果表明，边界层内的对流换热系数对管道的总传热系数具有较大影响。　
关键词　管道　
中图法分类号
对流换热　温度分布　
文献标志码Ａ　ＴＥ８３ ２．３１；　
油品的管输过程就是一个能量不断供给和消　
耗的过程，其中通过管壁向外界的散 热是最主要的　
能量耗散渠道之一。对于陆地管道，热损耗带来的　
经济损失相当巨大。在我国 东北地区７２０　ｍｍ的管　
道在满负荷运行时，年平均每千公里用于加热的油　
料接近输油量 的０．４％。海底油气的输运也在面对　
更复杂的散热问题。海底管道的施工难度大，很多　
情 况下难以采取必要的保温措施，管道大多直接暴　
露于海底低温环境中，也几乎不能够建设加热站对　< br>油流进行加热，所以其散热问题更为突出。因此掌　
测。从事长输管道水力热力研究的学者也对管 流　
换热问题进行着不懈的努力，其研究内容侧重于工　
程应用，所公布的数据信息都非常有实 际价值。Ｂ．　
ＧｕｏＩ３　对管段微元进行热平衡分析，结合所提出的　
隔热层内温度梯度模 型建立了管内温度分布模型，　
并结合管线实际运行问题进行了稳态、瞬态模拟。　
Ａ．Ｃｈｅ ｂｏｕｂａ　采用ａｎｔ　ｃｏｌｏｎｙ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＡＣＯ）格　
式对由压缩机和管 线组成的输气系统的运行进行　
了模拟。Ｐ．Ｄ．Ｔｈｕｃ　在研究管线内的高普朗特数　
和施 密特Ｓｃｈｍｉｄｔ数的含蜡油和高凝油的热质交换　
过程中，对管线的传热进行了研究。　
目 前工程上常常根据管线多年的运行数据对　
总传热系数进行反算，但根据测量数据反算的传热　
系数即使适用于某些工程应用的计算结果，但从长　
远角度，理论方法的发展是必要的。只有成熟的理　
握管流换热机理无论是从经济角度还是从流动安　
全保障的角度都具有重大意义。　
管 流换热问题是一个涵盖太多复杂因素的问　
题，很难从纯理论的角度去研究，有些学者在管流　
的换热研究中引入了某些理论手段进行尝试。Ｍ．　
论才能避免大量的实验验证，节省人力物力。　Ｓ．Ｃｈｉｔｔｉ　综合利用普朗特混合理论、Ｖａｎ—Ｄｒｅｉｓｔ　
假设和雷诺比拟得出了预测 水平管局部对流冷凝　
换热系数的模型。Ｐ．Ｋ．Ｓａｒｍａ【２　采用了均相流模　
１模型建 立　
在管流的边界层即层流底层内，切应力可表　
示为　
型对水平冷凝管内蒸汽对流冷 凝换热问题进行了　
理论研究，并据此对对流冷凝换热系数进行了预　
２０１１年４月２０日收 到　国家科技重大专项课题子课题　
吾＝（ｐ　　
边界层内动量方程为　
＋　一　ｏ≯　（１）　
（２００８ＺＸ０５０２６－００４－０３）２ｏｌ　１ＺＸ０５０２６－００４－ ０３资助　
第一作者简介：尹铁男（１９８２一），辽宁朝阳人，博士生，研究方向：　
多相管 流及油气田集输技术。　
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