埋地管道在热力作用下土壤干燥或解冻的Stefan分析

作     者：李长俊 骆建武 廖晓蓉 Li Changjun (Southwest Petroleum Institute),Luo Jianwu (Qinghai Petroleum Administration),Liao Xiaorong (Southwest Petroleum Administration)

作者机构：西南石油学院 青海石油管理局管道输油处 西南石油局川西采输处 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2003年第23卷第6期

页      面：140-143页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 082003[工学-油气储运工程] 

主　　题：埋地管道 热力作用 土壤干燥 土壤解冻 Stefan分析 油气管道 

摘      要：埋地油气管道通过潮湿地区或永冻地带时 ,由于管内介质与周围土壤相互热力作用 ,使管道周围土壤中水分汽化或冰土解冻 ,出现干燥圈或融化圈现象 ,进而使得土壤和管道发生不均匀的下沉 ,使管道受力发生变化 ,有时甚至会破坏管道结构的完整性 ;同时 ,在干燥圈或融化圈内的土壤热物理性质也将发生变化 ,若不考虑这种变化 ,必然会影响热力计算的合理性。因此分析管道周围土壤干燥圈或融化圈变化对管道系统的设计、施工和管理是十分必要的。文中考虑油气管道对其周围土壤的影响和半无穷大土壤的传热 ,提出了描述土壤传热的数学模型。由于该模型涉及到相变及相变界面的变化 ,属于斯特凡 (Stefan)问题。通过一定的数学处理得到了计算干燥圈或融化圈的特征线方程 ,并采用差分法进行求解特征线方程 ,获得了满意的结果 ,表明该计算方法是可行的。