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成品油管内颗粒团一维运移模型的建立及验证

成品油管内颗粒团一维运移模型的建立及验证

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作者：李东泽中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

我国成品油管道运行期间经常发生由于杂质堵塞设备导致的管道停输事故,例如兰-成-渝成品油管线、齐-宿成品油管线、青-济-邯成品油管线等。对兰-成-渝成品油管道中的堵塞物取样分析,腐蚀产生的铁的氧化物约占70%,其余为管道施工时存留... 详细信息

我国成品油管道运行期间经常发生由于杂质堵塞设备导致的管道停输事故,例如兰-成-渝成品油管线、齐-宿成品油管线、青-济-邯成品油管线等。对兰-成-渝成品油管道中的堵塞物取样分析,腐蚀产生的铁的氧化物约占70%,其余为管道施工时存留的石子及焊渣。随着管道的运行,清管杂质中氧化铁的量并未随清管操作的不断进行而显著减少。由此可见,杂质中的氧化铁不仅来源于施工期间管道暴露于大气中产生的浮锈,也来源于管道的内壁腐蚀。究其原因,中国大部分成品油管道采用水联运的方式投产,即在正式运行前,检验管道在装水条件下的严密性及强度。当碳钢表面被水相预润湿后,碳钢表面形成一层油相难以驱除的水膜,为腐蚀提供了电解质溶液环境。成品油管道内腐蚀问题给生产带来了很大的经济损失。本文分析了移动床流时颗粒团在管道内的受力,基于力平衡原理建立了成品油管道内固体颗粒团的一维运移模型,通过理论推导得到石英砂颗粒团在管道中所受到的剪切力、阻力以及自身内力的表达式,并建立移动床流状态下的颗粒团一维运移模型。设计并搭建成品油携杂质试验环道系统,观察并记录石英砂颗粒团在成品油管道中处于移动床状态下的运移速度变化情况。利用部分实验数据拟合模型中的未知参数,并用其余实验数据验证模型的准确性。结果表明,该模型可以较好地描述颗粒团由非平衡态向平衡态转化的过程,并能较好地预测不同工况下颗粒团的临界流量以及处于稳定运移段时的运移速度,为实际成品油管道清除腐蚀杂质提供理论基础和计算方法。

关键词：成品油管道固体颗粒团运移模型运移速度多相流

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