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北京中惠普发生器结构优化

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-05-16 22:57【
中国稠油资源丰富,但稠油运输是困扰多年的难题。稠油在管道运输中,由于其高黏特性,不仅需要消耗大量的能量来克服沿程摩阻,而且对管道材质的承压要求很高,同时会增大管道的事故发生概率。加热、稀释及乳化是目前常用的稠油输送方法,但均存在着能耗高、建设成本高、油品质量变化大等问题。因此,稠油运输领域迫切需要一种高效、经济的运输方法。

采用水来润滑管道实现黏性流体的输送,该方法可以有效减少摩擦损失,适用于管道输送高黏原油。两不相溶液体在平行板间及同心圆管中的环状流动理论模型,推导得到了体积流量与压力梯度的关系方程式,并与单一液体满管输送工况进行对比,结果发现环状流动压降明显,环状流具有良好的节能效果,为稠油水环输送理论奠定了基础。从流动状态、流速分布、流量大小等方面分析了水环输送原油的流动特性,建立了水环输量与摩阻的函数关系。目前,水环输送技术存在的主要问题是水环失稳,即随着运输距离的增加,低黏度流体(水)包裹高黏度流体(稠油)的环状水膜会逐渐消失。失稳原因是由于水和油存在密度差,导致同心环状流逐渐变为偏心环状流,进而失去环状流形状,水与油混合,油流接触管壁导致摩阻增加,减阻能力降低。综上,建立了水环输送高黏油数值模型,据此对新型水环发生器进行了维稳特性和输油效率研究,从而确定水环发生器最佳间隙厚度,为水环发生器的结构优化提供了理论参考。
 
1 水环理论
 
1.1 水环形成原理
水环输送中,输送油品在管道核心流动,用与该油品互不相溶的水充满油品和管壁间的环形空间,形成水环。该技术可以有效降低油品输送过程中的摩阻,减少运输能耗。当形成稳定水环时,输送稠油的摩阻等于单独输送水时的摩阻,有效降低了稠油管输能耗,经济效益显著。
 
1.2 水环形成条件
水环形成的条件有 4 点:
①两种液体互不相溶;
②若使油在水的包裹下稳定地流动,需要满足黏度和
含油率条件,其表达式为公式 1~公式 3;
③若想得到稳定的水环,还必须满足界面张力条件,其适应于
水平流,如果此条件不被满足,则在管路中很可能发生层流而无法形成水环。其表达式为公式;
水环低黏相为湍流,核心油流部分为层流。
 
2 结论
(1)当中惠普水环发生器间隙厚度一定时,核心油流部分流速基本相同,水环区域距离管道壁面越近,速度变化越大。由此证明,剪切最强烈的地方发生在水环区域,即水环的存在大幅降低了稠油输送摩阻。
 
(2)水环输送高黏油技术在输送过程中并不能一直保持环状流状态,在运行一段距离后会逐渐失稳,减阻效果也随之消失。当水和油的入口流速为 1 m/s 时,在直径为 19 mm 管道中,水环发生器间隙厚度为1.0 mm、1.2 mm、1.4 mm 时所产生的水环较稳定,在模拟管道长度范围内未失稳;水环发生器间隙厚度为 0.6 mm 时所产生的水环容易失稳,在运行不久后就失去稳定中心环状流形状。
 
(3)通过计算最佳输油效率得到的水环最佳间隙厚度为 0.6 mm,但此时产生的水环稳定性欠佳,没有实际应用的意义。当水环间隙厚度过小时,生成的水环太薄,紊动能过大,不利于稳定水环的生成;当水环间隙厚度过大时,其输油效率会随着间隙厚度的增大而减小。因此,在模拟条件下,水环间隙宽度为1.2 mm 时输送效果最佳,既能使水环维持相当长的时间,又可以提高输油效率。