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    低温管道保冷结构传热的影响研究

    2019-04-29   来源:   点击数:0次 选择视力保护色: 杏仁黄 秋叶褐 胭脂红 芥末绿 天蓝 雪青 灰 银河白(默认色)   合适字体大小:
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    中国钢管信息港资讯部获悉:高含硫天然气输送管道可能出现金属氢致开裂和硫化物应力开裂。由于氢的存在致使管道的断裂韧性及材料的物理、化学及机械性能下降,在运行中容易产生管道损伤现象,从而破坏管道的安全性,影响管道的使用寿命。酸气集输管道选用合适的碳钢管材经过相应的抗硫限定和试验,再配合缓蚀剂加注、腐蚀监测等措施是完全可行的。本工程采用抗硫碳钢管线(L360MCS)加缓蚀剂作为酸气集输管材。
      
      分析含水对低温管道保冷结构传热的影响,能够为今后低温装置及管道保冷相关改造提供科学依据。通过建立含水低温管道保冷结构传热模型,分析不同保冷厚度、不同管道介质温度下含水对低温管道保冷结构传热的影响。研究结果表明:(1)同一管径及介质温度下,随着保冷结构中含水率的增大,热流密度变大,冷损失变大;同样,含水率相同时,随着保冷厚度的增大,热流密度减小,冷损失减小。(2)在管径、保冷厚度及介质温度相同情况下,随着保冷结构中含水率的增大,热流密度变大,冷损失变大;同样的,含水率相同时,随着管道中介质温度的降低,热流密度变大,冷损失变大。
      
      影响中图法分类号TE832.34;标志码A我国面临长期的能源问题,节能降耗任务十分关键。由于天然气处理装置低温单元与外部环境存在较大温差,设备及管道内天然气与外部空气存在120°C的传热温差,传热动力较大。而低温设备及管道保冷效果的好坏,直接影响到装置的能耗以及轻烃产量。通过现场调研发现,在分公司15套天然气处理装置低温设备及管道外表面,均不同程度的存在结冰现象,可见环境空气对其具有吸热作用,系统存在一定的冷量损失。
      
      孙丰海1从保冷材料的性能和经济等选用原则入手,重点介绍了-30 C以下的情况下选用泡玻璃和硬质聚氨酯复合保冷结构的优点,并结合实践经验,论述了在施工中常见保冷失效的主要原因。东北石油大学的吴国忠教授25根据管道热损失测试过程中存在的问题,进行了一系列研究,提出了测量过程中的热电偶标定原则、红外成像仪误差修正原理、管道传热评价模型。本文通过建立含水低温管道保冷结构传热模型,分析含水对低温管2012年1月12日收到第一:代勇(1975―),男,高级工程师,研究方向:天然气com.道保冷结构传热的影响,为今后低温装置及管道保冷相关改造提供科学依据。
      
      1含水低温管道保冷结构传热模型1.1物理模型以含水保冷结构的管道为分析对象,其结构的传热过程由外到内分别为流体与管道内壁的对流换热,管道内壁、保冷结构外表面的导热过程及与大气环境的对流和辐射传热过程。为便于计算,将模型简化为保冷材料内壁到外壁的导热过程及外壁与大气环境的对流换热过程。
      
      中国钢管信息港资讯部获悉:含水低温管道保冷结构物理模型1.2数学模型其边界条件为:外部环境温度,°C为对流换热系数,WKmK);为黑度;为黑体辐射常数,值为5.67x10-8W/(m2 K4);A为含水的保冷层材料在使用温度下的导热系数,WmK);A1为保冷层材料在使用温度下的导热系数,WmK);A2为水在使用温度下的导热系数,WKmK);X1,2分别为保冷材料、水的质量占含水的保冷结构总质量的比例;r,r1分别为管道、圆筒形设备半径及保冷层半径,m. 2数值模拟2.1不同保冷厚度下含水对低温管道保冷结构传热的影响模拟条件:低温管道管径为DN200mm,保冷结构为单层,采用丁腈橡胶聚合物。管道导热系数为43Wmk),密度为7790kg/m3,比热容为470/(kg.K),介质温度为-60°C;管道保护层导热系数为81.1WmK),密度为7 870kg/m3,比热容为455/(kgK);保冷结构导热系数为保冷材料导热系数与水或冰的导热系数进行加权平均,分别对保冷厚度为25mm、75mm、100mm、150mm,含水为0、0.1、0.5、0.8的低温管道进行保冷结构传热数值模拟计算。
      
      由可知,同一管径及介质温度下,随着保冷结构中含水率的增大,热流密度变大,冷损失变大;同样,含水率相同时,随着保冷厚度的增大,热流密度减小,冷损失减小。国际上规定标准冷损为32W/m263,因此,当介质温度为-60°C,保冷厚度为150mm、100mm、75mm,含水率为0.1及保冷厚度为150mm,含水率为0.5时,保冷结构暂未失效。
      
      不同保冷厚度下的热流密度变化图不同介质温度下的热流密度变化图随着保冷厚度的降低及含水率的升高,保冷结构逐渐开始失效。
      
      2.2不同介质温度下含水对低温管道保冷结构传热的影响模拟条件:基本条件同2.1.取低温管道保冷厚度为100mm,分别对管道介质温度为-20°C、-60°C、-100°C、-200°C,保冷结构含水率为0、0.1、0.5和0.8时进行数值模拟计算,其热流密度变化如所示。
      
      中国钢管信息港资讯部获悉:由可知,在管径、保冷厚度及介质温度相同情况下,随着保冷结构中含水率的增大,热流密度变大,冷损失变大;同样的,含水率相同时,随着管道中介质温度的降低,热流密度变大,冷损失变大。管道介质温度在-20°C、-60°C、-100C,含水率为0.1及管道介质温度在-20C,含水率为0.5时,保冷结构暂时未失效。随着温度降低及含水率的升高,保冷结构逐渐开始失效。
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