湛茂输油管道混油数值模拟研究

《湛茂输油管道混油数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第25卷第6期广东石油化工学院学报Vo1．25No．62015年12月JoumalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyDecember2015湛茂输油管道混油数值模拟研究林康，施雯，王琪，杨玉洁，李丹(1．广东石油化工学院，广东茂名525000；2．辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113000；3．中国石化胜利油田孤东采油厂，山东东营257000)摘要：用同一管道输送不同种类的原油又不允许互相混合输送时，就需要用到顺序输送。不同种类的油品在同一管道内顺序输送过程中，难免会发生混油现象，对混油段的跟踪、混油量的控制是顺序输送管道

2、运行的重要问题。针对湛茂输油管道，利用Fluent软件建立了原油顺序输送管道混油的数学模型，对水平管、弯管工况下的混油特性进行了数值研究。文章中分析了输送次序、重力、管径及流速因素对混油的影响，以便为混油的检测和处理提供理论依据。关键词：冷热原油；顺序输送；混油；数值模拟中图分类号：TE83文献标识码：A文章编号：2095—2562(2015)06—0038—040引言随着我国国民经济的快速发展，对石油的需求量持续增长，原油的进口量逐年增多。不同种类的原油，其组成和物理性质有时差别很大。为满足炼厂对原油加工的要求，常采用顺序输送。顺序输送管道的相邻批次油品之间必然产生混油，混

3、油段的跟踪和混油量的控制是顺序输送管道的关键技术。冷热原油顺序管道中混油的影响因素繁多，混油界面的运移情况也非常复杂⋯。现有的混油量计算公式都存在一定程度的局限性，基于CFD软件的数值模拟给混油问题的研究提供了有效手段。1980年10月，湛茂输油管道建成投产以来主要担负从湛江港接卸下来的原油，输送进茂名炼油厂_2]。湛茂线输送二十余种原油，流变特性差异之大，在国内管道中是少见的J。文章利用Fluent软件建立了原油顺序输送管道混油的数学模型，以湛江至茂名输油管道为例，分别对水平管、弯管工况下的混油特性进行了数值研究。1混油模型1．1物理模型利用Fluent分别建立水平管、弯管

4、模型。模拟的水平管道长20m，直径1m；模拟弯管道为9o度弯管，管道直径1m，水平管段和竖直管段管长均为n6m，弯头处曲率半径2m，如图1所示。流动介质为a直管模型a弯管模型苇杜里油和马力布油，油品的物理参数如表1所示。图1管道模型表1油品的物性参数密度(20℃)凝固点粘度(50℃)人口温度密度(20℃)凝固点粘度(50oC)人口温度油品名．称油⋯品名．称，／(kg／m3)，℃／(m2／s)／~C／(kg／)／℃／(m2，s)／℃苇杜里866．443O．0520755马力布811—10O．0016925收稿日期：2015—07—17；修回日期：2015—11—24基金项目：广

5、东省大学生创新创业训练计划项目(1165613003)；茂名市科技计划项目(2104076)作者简介：林康(1991一)，男，海南海口人，本科，主要研究方向为石油化工。通讯作者：施雯(1983一)，女，辽宁本溪人，讲师，研究方向为从事油气储运工程专业教学与研究工作。第6期林康等：湛茂输油管道混油数值模拟研究391．2数学模型[4当原油以流速=2m／s，从Inlet方向流入圆管，可计算出苇杜里原油雷诺数Re=16638．9，经核算马力布原油Re=480769，两种原油都满足Re>4000，故管内流动为紊流。(1)控制方程①质量守恒方程a+。a+。3+=0tv。a一u②动量守恒方

6、程+++=()+()+(爱)+『一!：旦(：曼(：：2]一一一dxdYdz—dx+++=)+(+c爱)+r一!：旦i：一一曼(：：)1一Ldxddz—dy+++=(笔)+()+()+r一(：：2(：：2(：2_)]一一一Laxddz—dz③湍动能方程+++=[(+)]+[(+)]+[(+)]+Gk-④湍能耗散率方程3t+3++3=[(+)3。x。ay。—a’x]J+’ay[(＼+‘)雾3y]+‘[(+)笔]十G一C2EP式中：』D为密度，kg／m~；u、、W是流速矢量在、Y和z方向的分量，m／s；P为流体微元体上的压强，Pa。方程的求解采用双精度求解器，非定常流动，标准k一￡

7、模型，Simple算法。(2)定义混合组分相关物理陛质①密度：混油段密度遵循简单的比例相加规律，混油段密度为每种油品体积分数与其密度乘积之和。PM=CBPB+(1一CB)PA式中：IDlDlD分别为A油品、B油品和混油的密度，kg／m3；C为B油品的体积分数。②粘度：混油粘度不可以用简单的组分比例计算，但其组分仍接近线性关系。uM=aBCBuB+dA(1一CB)uA式中：uA、uu分别为A油品、B油品和混油的运动粘度，m2／s；口¨口为待定因数。(3)边界条件与初始条件在Fluent中边界条件简化为：人