检索结果-南通市图书馆

作者：赵砚锋东北石油大学

学位级别：硕士

污水沉降罐是油田对于含油污水处理过程中重要的沉降设备,伴热盘管是沉降罐的重要组成构件,而在低温、腐蚀等条件下盘管传热效率降低并可能发生变形和损坏,直接影响污水处理效果。本文开展污水沉降罐运行过程分析,太阳辐射下沉降罐传热... 详细信息

污水沉降罐是油田对于含油污水处理过程中重要的沉降设备,伴热盘管是沉降罐的重要组成构件,而在低温、腐蚀等条件下盘管传热效率降低并可能发生变形和损坏,直接影响污水处理效果。本文开展污水沉降罐运行过程分析,太阳辐射下沉降罐传热计算,伴热盘管的多相耦合结构强度分析,基于高传热低应力的盘管结构优选与支撑改进等研究,具有充分的学术价值和工程应用前景。本着从浅入深的原则,开展如下研究工作:1.以一次污水沉降罐为研究对象,对罐内沉降-收油的过程进行了分析,并对沉降罐所受的热运动进行了相应说明,基于ASHRAE晴空模型得到了太阳辐射下罐体温度计算方法。通过热力学计算公式,对盘管瞬态传热以及沉降罐稳态传热进行说明,建立了稳态-瞬态相结合的全过程传热计算方法。同时,分析了盘管在沉降-收油过程受到的外部载荷,得到了盘管结构的多相耦合载荷传递计算方法。2.针对太阳辐射下污水沉降罐内温度场分布问题,介绍了污水沉降罐及三套不同结构形式伴热盘管的结构设计与材料工艺参数,建立了太阳辐射下罐外流场-沉降罐-罐内流场以及管外流场-盘管-管内流场的多相耦合数值模型。通过建立的有限元模型对结构一形式盘管在不同月份沉降-收油过程温度场进行分析,得到了不同太阳辐射对沉降罐传热效率的影响。3.对伴热盘管在沉降-收油过程中的受力状态与附加载荷进行了分析,考虑焊缝结构建立了盘管多相耦合数值模型,根据JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》得到了盘管结构热应力强度评定方法。对结构一形式伴热盘管在不同月份进行热力耦合计算,并评定盘管结构强度,分析不同太阳辐射对伴热盘管结构强度的影响。4.对比不同结构形式伴热盘管的温度场与结构强度计算结果,分析伴热盘管结构形式对传热效率与结构强度的影响,得到了不同结构形式伴热盘管的传热效率与结构强度差异性,其中,结构二形式盘管在传热效率与结构强度方面皆优于其余盘管。基于高传热低应力的原则,从改进盘管结构支撑固定方式的角度来提高结构二形式盘管的结构强度,提高伴热盘管运行寿命。本文研究成果可为提高伴热盘管换热效率以及保障污水沉降罐收油效果提供一定参考。

关键词：污水沉降罐伴热盘管太阳辐射传热特性结构优选

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污水沉降罐伴热盘管传热特性与结抅应力影响因素研究

污水沉降罐伴热盘管传热特性与结抅应力影响因素研究

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作者：王学勇东北石油大学

学位级别：硕士

随着油田通过大规模注水开采,采出原油含水率增加,污水回收站对油水混合物处理量剧增。油水混合物主要经过污水站中的重力式污水沉降罐进行油水分离,通过收油槽对分离之后的污油进行收集,由于污油粘度大,流动性差,需要伴热盘管对其加热... 详细信息

随着油田通过大规模注水开采,采出原油含水率增加,污水回收站对油水混合物处理量剧增。油水混合物主要经过污水站中的重力式污水沉降罐进行油水分离,通过收油槽对分离之后的污油进行收集,由于污油粘度大,流动性差,需要伴热盘管对其加热进行采收。长期以来,污水沉降罐内伴热盘管的设计没有很准确或理想的计算公式和方法,导致在外界环境温度较低等情况下极有可能会造成无法收油等情况。并且在伴热盘管投产一段时间后,受换热介质、污油及外力作用等因素均会出现不同程度的损坏、变形、腐蚀穿孔泄露等问题,导致污水站外输水质下降。因此,本文以传热学理论为研究基础,建立污水沉降罐及伴热盘管热分析模型,通过对伴热盘管进口流速、进口温度等因素的分析,确定污水沉降罐内污油温度变化,并分析在改变以上因素对伴热盘管结构应力状态及疲劳寿命的影响,确定伴热盘管在高传热低应力下的运行参数,并进行传热效率和结构计算,在现场可实施条件下改变伴热盘管固定方式,进而提高伴热盘管的运行寿命。具体开展的研究工作如下:（1）污水沉降罐伴热盘管传热特性及结构强度分析。建立了污水沉降罐液位举升过程和收油过程中温度场分析热耦合有限元模型,通过计算得出了以下结论:在液位举升过程中污水沉降罐内温度场分析时得到收油槽底部温度在0°位置达到最高值332.3K,在210°位置达到温度最小值318.7K,并且随着收油槽高度的增加温度逐渐降低。在收油过程中污水沉降罐内温度场分析时收油槽底部温度范围为317.6K～330.7K;其次是建立了伴热盘管结构耦合模型,根据伴热盘管在污水沉降罐内的固定方式及所受载荷,确定了伴热盘管的受力状态及边界条件进行计算得到以下结论:伴热盘管在第五圈盘管与出水汇管连接处达到最大应力值,数值为431MPa,对各圈盘管进行强度校核结果均符合强度要求。对伴热盘管最大应力点进行疲劳寿命分析得到疲劳寿命次数为18900次。（2）污水沉降罐伴热盘管传热特性的影响分析。通过对污水沉降罐运行参数、外界环境等因素进行计算。结果表明:进口温度由52℃升高至62℃时收油槽下端温度升高了5.89℃～9.1℃。在改变伴热盘管进口流速以后,第五圈和第六圈盘管温度升高幅度较大。在外界环境温度由-24℃升高到24℃时收油槽低端温度升高了0.6℃～5.1℃。在增加保温层厚度之后,沉降罐180°位置处的污油温度升高了10.7℃～23.7℃。改变管径之后收油槽底部温度增加了5℃～6.7℃。（3）污水沉降罐伴热盘管结构应力与疲劳寿命影响分析。对污水沉降罐运行参数、外界环境等因素进行强度分析与疲劳寿命计算后得到如下结论:在降低伴热盘管进口温度以后,伴热盘管最大应力数值会有所下降,疲劳寿命次数会有所增加。在增加进口流量以后,伴热盘管的最大应力数值变化较小,在进口流速为3m/s和2m/s分别对应的疲劳寿命次数为18830次和18960次。在外界环境温度由0℃增加至24℃以后伴热盘管的应力数值略有增加,疲劳寿命次数由19180次减小到19040次。在增加保温层之后伴热盘管的最大应力数值减小,疲劳寿命次数为19200次与无保温层的18900次相比会有增加。在改变管径以后伴热盘管最大应力有所增加,经过疲劳计算后得到管径为60mm和89mm的疲劳寿命次数分别为18850次和18480次。（4）基于高传热低应力的污水沉降罐伴热盘管结构改进。根据优选出的最优运行参数及伴热盘管结构尺寸,进行伴热盘管改进后传热效率分析得到:在优化以后罐壁处污油温度明显升高,此外收油槽下端温度也升高了0.5℃～6.5℃。同时根据改进后参数进行伴热盘管低应力的改进分析,通过改变固定方式得到:伴热盘管应力从435.7MPa降低到311.9MPa,疲劳寿命次数由18990次增加至34550次。本文通过对污水沉降罐运行参数等因素进行计算,并分析伴热盘管的传热效率以及结构应力状态和疲劳寿命后提出如下建议:首先是伴热盘管可以在满足条件的情况下提高进口流速,进口温度和增加污水沉降罐的保温层,在满足生产的前提下对第四和第五圈伴热盘管环向转动进行限制,通过以上方法可以有效增加污水沉降罐的收油效率并且增加伴热盘管使用寿命。

关键词：污水沉降罐伴热盘管传热分析结构优化疲劳分析参数优选

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污水沉降罐伴热盘管传热特性与影响因素分析

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化工机械 2023年第5期50卷 698-709页

作者：丁宇奇赵砚锋芦烨杨明张佳贺徐鹏超王学勇东北石油大学机械科学与工程学院

在沉降罐液位举升与收油过程中,采用稳-瞬态相结合的全过程传热计算方法,建立了污水沉降罐稳态-瞬态传热温度场分析三维有限元耦合模型,对污水沉降罐和伴热盘管全运行过程传热特性进行分析,得到沉降罐与伴热盘管的温度分布。结果显示:... 详细信息

在沉降罐液位举升与收油过程中,采用稳-瞬态相结合的全过程传热计算方法,建立了污水沉降罐稳态-瞬态传热温度场分析三维有限元耦合模型,对污水沉降罐和伴热盘管全运行过程传热特性进行分析,得到沉降罐与伴热盘管的温度分布。结果显示:在收油过程中,各圈盘管温度由进水侧向出水侧逐渐降低,盘管环向温降在0.1℃/m左右,盘管同一角度径向温降在每圈1℃左右;通过研究不同影响因素可知,进口温度、环境温度的升高以及盘管直径的增大都能有效提高伴热盘管传热特性,而保温层厚度的增大和进口流速的提高对伴热盘管传热特性影响很小,影响因素敏感程度排序为进口温度>环境温度>盘管直径>保温层厚度>进口流速。

关键词：污水沉降罐伴热盘管稳-瞬态传热特性全运行过程

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隔油罐浮油回收装置的改进与应用

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油气田地面工程 2022年第10期41卷 114-118页

作者：李金永马文娟薛李强朱治国张兰苗彦平牛忠晓中国石油华北油田分公司第三采油厂

华北油田第三采油厂里一联含油污水处理站隔油罐内部的固定收油装置只有在液面高于收油槽时才能实现收油,且收油过程繁琐,存在收油不及时、不彻底的情况,罐内浮油停留时间较长后形成老化油、凝固油,对水处理系统造成严重影响。为此,在... 详细信息

华北油田第三采油厂里一联含油污水处理站隔油罐内部的固定收油装置只有在液面高于收油槽时才能实现收油,且收油过程繁琐,存在收油不及时、不彻底的情况,罐内浮油停留时间较长后形成老化油、凝固油,对水处理系统造成严重影响。为此,在原有设备的基础上安装了一种连续收油装置,根据罐内结构、液相性质进行整个系统受力分析,并对其浮子、收油槽、回转接头、工艺设备进行设计改造,同时安装了伴热盘管,实现了高低液位均可及时收油,避免老化油的产生。连续收油技术提高了隔油罐浮油回收效率,不但提升了该节点的出水水质,降低了净水剂等药剂用量,减少了过滤器滤料更换周期,还提高了污水处理站的综合处理水质,降低了员工工作强度,具有广泛的推广价值和良好的应用前景。

关键词：污油回收隔油罐连续收油水质伴热盘管

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