管输含蜡原油不可逆熵产特性分析及应用研究

【摘要】本文受到国家自然科学基金项目(No.51174042,No.51106020)及中国石油科技创新基金项目(2012D-5006-0610)的资助。我国所产原油大多为“三高”原油,即高粘、易凝以及高含蜡,“三高”原油在输送时必须采用加热输送工艺,使得连续运行的管道成为耗能大户。国内油品需求的不断增长,促使管道必须向着更安全更经济的方向迈进。从热力学的角度看,原油管道输送过程包含扩散、传热、流体流动等多种互有交叉、相互作用的不可逆现象,有必要运用非平衡态热力学的相关理论和方法系统研究管输含蜡原油不可逆熵产特性,为保证管道安全经济运行提供理论和技术支持。论文的主要研究内容包括：(1)以大庆油田某输油管道为例,详细研究原油的粘温变化特征、流变特征、净化油的析蜡特征参数及温度对析蜡量的影响、热历史和剪切历史对净化外输油流动性能影响,从非平衡态热力学的角度分析含蜡原油管输过程所面临主要问题的本质原因。(2)运用基本守恒定律,结合吉布斯方程,推导得到适合管输原油的熵产率方程。分别分析扩散、传热以及流体流动这三种不可逆过程的熵产率及总熵产率随温度的变化趋势,研究管径、输量及保温层厚度等运行参数的变化对熵产率的影响,并与热经济分析结果进行了对比。(3)依据管输过程熵产率方程中的“力”与“流”,导出表示含蜡原油管输过程中传热、扩散以及粘滞等三种不可逆现象相应的“力”对“流”作用强度的唯象系数,并分析其随温度的变化趋势,在此基础上导出了蜡分子的扩散速率,并与实验测量出来的蜡分子沉积速率进行了对比。(4)在热力学能质概念基础上,对管输原油过程的各种(?)流进行了推导和计算,尤其侧重于使原油由管段起点推进到管段终点消耗的推动(?),并分析了推动(?)随管径、输量、保温层厚度等参数的变化规律,得出推动(?)损值与管径、输量成正比及与保温层厚度成反比的关系。(5)在(?)流分类的基础上,对管输原油过程进行(?)经济分析,根据热(?)耗和压(?)耗,确定(?)耗费用及剩余(?)费用,研究了(?)耗指标随管径,输量和保温层厚度的变化规律,确定了(?)耗指标最小对应的相关参数。
【作者】李贤丽；
【导师】刘扬；
【作者基本信息】东北石油大学，石油与天然气工程，2014，博士
【关键词】含蜡原油；熵产率；唯象方程；(?)；推动(?)；

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