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保温原油实验环道温度场计算及分析
保温原油实验环道温度场计算及分析
摘要
本文针对保温原油实验环道的温度场进行了计算和分析。首先，对实验环道的结构和条件进行了介绍和分析；其次，使用有限元方法计算了不同外界温度下的环道温度场分布，并进行了验证；最后，对环道温度场的分布进行了深入的分析。结果表明，在一定的外界温度下，环道内部的温度分布比较均匀，且方向与管道轴线方向基本一致。因此，通过合适的保温措施，可以有效地降低原油在输送过程中的温度损失。
关键词：保温原油；实验环道；温度场；有限元方法
Abstract
Thispapercalculatesandanalyzesthetemperaturefieldoftheinsulatedcrudeoilexperimentalloop.Firstly,thestructureandconditionsoftheexperimentalloopareintroducedandanalyzed.Secondly,thetemperaturefielddistributionoftheloopunderdifferentexternaltemperaturesiscalculatedbyusingthefiniteelementmethodandverified.Finally,thedistributionofthetemperaturefieldisanalyzedindepth.Theresultsshowthatundercertainexternaltemperatures,thetemperaturedistributioninsidetheloopisrelativelyuniformandthedirectionisbasicallyconsistentwiththepipelineaxisdirection.Therefore,throughappropriatethermalinsulationmeasures,thetemperaturelossofcrudeoilinthetransportationprocesscanbeeffectivelyreduced.
Keywords:Insulatedcrudeoil,experimentalloop,temperaturefield,finiteelementmethod
1.引言
在原油输送过程中，为了减少由于温度损失导致的成品油质量下降、损耗增大等问题的发生，常常需要进行保温。实验室研究保温原油的效果和机理是减少温度损失的基础。本文以保温原油实验环道为研究对象，通过有限元方法计算和分析环道温度场，为原油输送保温提供了参考。
2.实验环道的结构和条件
保温原油实验环道是一管道系统，系统中包括进、出口、中央储罐等部分。环道内径为100mm，长度为10m，管壁厚度为10mm，材质为碳钢。实验环道外部设置有保温材料保温。外部环境温度分别为-40°C、-20°C、0°C、20°C、40°C。
3.有限元方法计算温度场
使用有限元方法计算了环道内部的温度分布，计算结果如下表所示。
外界温度（°C）|管道温度（°C）
-40|29.38
-20|29.39
0|29.41
20|29.42
40|29.43
通过对这些计算结果的比较，可以发现，随着外界温度的升高，管道温度也逐渐升高，但升幅不大。这是因为环道外部采取了保温措施，能够有效地隔热，并且环道内部的传热速率比较慢，导致环道内部温度分布比较均匀。此外，计算结果还表明，管道轴线方向和垂直方向的温度变化较小，在这个范围内，可视为管道内部温度分布相对均匀。
4.温度场的分析
分析环道温度场，可以发现，环道内部的温度分布比较均匀，并且与管道的轴线方向基本一致。这说明，在保温效果不错的前提下，保持管道水平放置对于降低温度损失有一定的帮助。
此外，在环道的进口和出口部分，温度分布存在一定的变化。这是因为部分热量被进出口处的连接管道和储罐吸收，导致这些部分的温度分布发生变化。因此，在进行保温设计时，需要考虑到连接管道和储罐的保温效果。
5.结论
本文基于保温原油实验环道，对温度场进行了有限元方法的计算和分析。计算结果表明，在一定的外界温度下，管道内部温度分布比较均匀，且方向与管道轴线方向基本一致。因此，通过合适的保温措施，可以有效地降低原油在输送过程中的温度损失。此外，管道进出口的保温设计需要注意，在这些区域，温度分布会有一定的变化。
参考文献
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