基于动态规划的原油管道运行能耗优化技术研究

随着管道老化和站内设备劣化,原油管道整体能耗呈逐年上升趋势。在考虑泵状态、加热炉状态、变频器状态、泵转速、加热炉功率、节流阀压降等决策变量的基础上,建立了以总运行费用最小为目标函数的原油管道运行能耗优化模型,结合总传热系数和水力摩阻系数修正值,采用动态规划算法对最优运行方案进行求解。结果表明,参数修正后,进站温度的平均相对误差为3.41%,进站压力的平均相对误差为3.60%,满足后续优化需求;水力优化结果考虑了沿程站场电价的影响,站内节流阀均保持常开,说明站间没有剩余压力浪费;热力优化结果保证了进站温度均高于原油凝点2~5℃,没有剩余进站温度浪费;总运行费用较优化前降低了12.4%,经济效益明显。研究结果可为原油管道节能运行方案的制定和实施提供理论依据。

基于集肤电伴热的集输管道节能评价研究

为实现集输管道热力消耗方面的节能挖潜,在热油管道温降理论计算基础上,根据集中加热和集肤电伴热两种原油加热输送方式的不同,探讨了不同因素对节能比的影响,研究了停输工况下集肤电伴热的加热效果趋势,掌握运行能耗、维温效果等多项技术参数。结果表明,理论上集肤电伴热恒优于集中加热方式;节能比与总传热系数、管径、管道长度呈线性负相关,与质量流量、原油比热容呈指数正相关,在一定条件下集肤电伴热的节能效果显著;现场管道中的电伴热停止工作后,38 h后温度才突破设定的下限温度,每年可节约热能15543.55 kW,相当于关停13台1160 kW的管式加热炉,可年减少碳排量10.215 t CO_(2)。

喷雾时刻对等温压缩空气储能系统性能的影响

为了研究压缩过程与喷雾换热过程的耦合关系,首先对喷雾换热等温压缩空气系统数学模型进行建立;其次通过实验数据验证了模型的准确性;最后研究了喷雾启闭时刻对系统总效率的影响,同时分析了不同压缩比和活塞速度与喷雾关闭时刻的关系。研究结果表明:给定0.12 m的气缸行程,当压缩比为2,活塞速度为0.1 m/s时,在下止点开启喷雾,0.3 s后关闭,系统总效率最优为87.73%,相对于压缩过程一直喷雾情况下的效率提高了7.63%。当活塞速度为0.15 m/s时,压缩比从2增大为5,最优喷雾关闭时刻从0.3 s增大为0.5 s。当压缩比为3时,活塞速度从0.1 m/s提升为0.2 m/s,最优喷雾关闭时刻从0.5 s减小为0.3 s。

石墨烯板翅式全热换热器性能试验研究

针对空调系统运行时存在新风能耗大的问题,对小型热回收新风机组用石墨烯板翅式全热换热器性能进行了试验研究。搭建了全热回收新风机组试验平台,以层高为2.0 mm的石墨烯芯体为试验研究主体,常规高效的瓦楞纸芯体和层高为3.0 mm的石墨烯芯体为试验对照组,进行了冬、夏季标准工况下不同迎面风速下热湿交换效率和阻力试验研究,并对石墨烯芯体进行了室外新风干球温度和相对湿度变化对热湿交换效率影响的试验研究。结果表明,石墨烯芯体单位风量和面积下全热换热量比瓦楞纸芯体高50%,并且瓦楞纸芯体的流道摩擦系数要比石墨烯芯体大21.5%;在环境温湿度提高时,夏季工况下,石墨烯芯体的温湿度效率分别提高了4.1%和6.7%,冬季工况下,湿度效率提高了8.9%。综上所述,相同的热回收新风机组尺寸和风量情况下,采用石墨烯芯体替代目前高效的瓦楞纸芯体,风机运行能耗更低,风量调节性能更好,有更为突出的热湿交换性能。

输油管道运行能耗优化技术研究

随着油田的深入开发,油品物性参数、原油产量和工况参数等均发生变化,造成运行能耗大幅上升,整体能耗费用逐年增长。针对这一问题,以总运行能耗费用最低为目标函数,在考虑水力、热力计算模型的基础上,通过约束函数限制开泵方案集合,并对总传热系数及水力摩阻系数进行校正,利用蚁群算法实现从开泵方案到运行参数的整体优化。结果表明,对总传热系数和水力摩阻系数进行线性修正,修正后热力模型和水力模型的计算误差分别小于3%、5%,可满足后续优化求解的要求;优化后各热站的出口温度有所降低,全线的压能得到有效利用,全线加热炉开启数量减少3台,输油泵开启数量减少2台,合计每日可节约运行能耗0.53万元。

原油稳定装置换热器运行节能探讨与实践

随着油田的持续开发,原油产量逐年递减,原油稳定装置的负荷低于设计处理量,原油换热器中原油流速降低,湍动程度差,传热效率下降。为达到工艺要求的温度,需要提高加热炉热负荷,这不仅增加了能源的消耗,且加热炉长期处于高负荷运行状态,易造成炉管的变形烧穿。通过应用连续螺旋折流板换热器,以及对管箱和小浮头盖的改造,将换热器由2管程改为4管程,减小了原油通量口径,提高了原油流速,传热系数提高了30%以上。改造后加热炉耗气每天减少约5000 m3,年可节约燃料气165×104 m3。

船用板式换热器的脉动流强化换热研究

针对板式换热器效率低和易结垢等问题,采用脉动流强化板式换热器。利用数值模拟的方法对脉动流场下板式换热器通道内流体的流动和换热特性进行分析研究,并采用相关试验数据对数值模拟结果进行验证。研究结果表明:船用板式换热器的总传热系数随着质量流量的增加而增加,而强化换热因子则表现为先增加后减小的状态,各脉动频率下的强化换热因子均大于1.000,其最大值为1.258,这表明脉动流的加入有利于提高板式换热器的强化换热效果。同时,利用自主设计的试验台,将试验结果与模拟的努谢尔特数和压降进行对比分析,发现其表现出一致的规律性,最大偏差分别为12%和10.6%。研究结果可为脉动流强化换热的工程应用提供重要参考。

积尘对板式换热器性能影响的实验研究

通过实验对颗粒物在新风换气机换热器表面的沉积规律及积尘对换热器性能的影响进行了研究。结果表明:对于相同结构的换热器,风量越大,相同粒径颗粒物的沉积分数越小;风量为250~350 m^(3)/h时,在0.3~10.0μm粒径范围内,颗粒物的沉积分数随着粒径的增大而增大;随着运行时间的增加,积尘量增大,积尘30、70 d后,换热器的平均全热交换效率比未积尘时分别降低2.314%和5.613%。对减少颗粒物在换热器表面的沉积提出了建议。

逆流式蒸发冷凝型烟气全热换热器的数值模拟研究

为解决空气-烟气全热换热过程中,以喷淋水作为中间流体,因3股流体热容不匹配,导致系统换热效率受限的问题,提出了适用于烟气余热回收的逆流式蒸发冷凝型全热换热器,用流量极低的水膜代替中间流体,解除其对换热效率的限制。通过建立换热器的二维模型,对其热湿传递过程进行数值模拟计算,研究了气体流动方式、烟气入口流速、喷淋水质量流量、换热板长宽比及通道间距对全热换热器性能的影响。结果表明:当气体流动方式为烟气上进下出、空气下进上出,烟气入口流速为2.5~3.5 m/s,换热板长宽比在3—5,通道间距为5~7 mm时,全热换热器换热性能较好;在满足空气保持饱和状态条件下,喷淋水质量流量越小,全热换热器性能越好。

整流罩结构对电机机座表面对流传热特性的影响

为了尽可能地降低全封闭风扇冷却(TEFC)电机各部件的温升,避免过高温升对绝缘结构的破坏,采用数值计算方法研究了整流罩结构对TEFC电机机座表面对流传热特性的影响。首先,对一台样机进行温升试验,绕组温升的仿真值与试验值的误差为6.2%,验证了数值计算方法的可行性。其次,在数值计算时将样机三维模型做必要的简化,着重研究了整流罩外径、整流罩端面与翅片端面的间距以及电机转速对机座表面横向平均努塞尔数的影响。最后,结果表明机座表面翅片结构一定时,存在一个最佳的整流罩外径值使机座表面的对流传热效果最佳;整流罩端面与翅片端面接触时,机座表面的横向平均努塞尔数最大,同时机座表面的对流传热能力随着风扇转速的增大而增大。

新疆严寒C区高性能铝合金外窗热工性能研究

建筑外窗是外围护结构重要组件之一,其能耗占建筑总能耗近50%,是建筑外围护结构节能的薄弱环节,并且新疆的节能型外窗与国内外先进区域存在差距,所以要改善其热工性能,降低外窗能耗。本文主要通过运用MQMC软件对新疆高性能85系列铝合金外窗进行型材、中空玻璃系统研究,分析其影响因素,改善热工性能。

海上油井井口温度计算方法探讨

渤海地区油田早期研究阶段井口温度预测结果与实测结果相对误差在15％～25％。利用PIPESIM软件，针对地层段、海水段和空气段分别建立模型，分析了海水段和空气段高度、总传热系数，以及海水、空气温度对井筒温降的影响；在此基础上，基于热力学、传热学理论，推导出了考虑海水和空气影响的井筒温降表达式，讨论了丛式井对井筒温度的影响。实例计算分析表明，本文方法计算结果与实测结果的相对误差值平均为7．7％。

一种适用于柴油机结构温度场计算的缸内传热模型

基于量纲分析式h(Ф,i)=C(Ф)d-0.2 p0.8 w0.8 T-0.8μ-0.47eλ0.67ec0.33p分析了柴油机的缸内三维局部传热情况,其特征参数选取缸内瞬态流动传热参数,并通过Woschni模型计算传热总量,在每个曲轴转角条件下,保证局部传热计算中对全部壁面网格热流求和所得传热总量与Woschni模型的计算值相等,以确定待定系数C(Ф).同时,将改进的缸内传热模型应用于一款单缸水冷自然吸气式四冲程直喷柴油机的缸内传热计算,所得模拟结果与实验结果吻合.

带有小螺旋角的内外螺旋翅片管高压加热器的工业试验

工业现场试验的结果表明，带有小螺旋角的内外螺旋翅片管（简称内外螺旋翅片管或ＩＯＳＦ管）用于电站高压加热器有着显著的传热强化效果，其实测总传热系数是光滑管加热器的１．４３倍，可相应节省换热面积３０％。在等面积下使用，则可收到明显的节能效果。

沼气工程罐内盘管加热传热速率与效率分析

国内沼气工程中广泛采用的加热方式——罐内盘管加热。从热力学角度出发,基于热力学第一、第二定律,对影响罐内加热的各因素从传热速率与传热效率方面进行分析。研究表明,从传热速率-总传热系数角度分析,选用热导率在15 W·m-1·K-1以上的厚管壁管径,同时采用低转速的搅拌方式能实现最大化的传热速率。另外,从传热效率-有效能角度对传热过程进行能耗分析,在逆流搅拌下,提高冷物料进口温度可以减少换热的不可逆性,可增加传热过程有效能的利用率。研究结果为实现沼气工程罐内加热过程传热速率与效率统一,达到能量的最优化利用提供理论参考。

绥中36-1油田外输管道总传热系数理论计算分析

以绥中36-1油田外输海底双层保温管道设计数据和现场运行数据为基础,通过理论计算,对影响管道总传热系数的主要因素进行了分析,给出了用于渤海辽东湾南部海域、保温层厚度为50mm的海底双层保温管道总传热系数选取值,强调了在设计海底双层保温管道时应着重考虑的影响因素。

建筑外壁面换热系数分析

分别分析了建筑外壁面对流换热系数、长波辐射换热系数、蒸发换热系数的计算方法,给出了总换热系数简化经验算式.发现蒸发换热对总换热系数有明显地影响,壁面潮湿概率每增加10%,总换热系数约增大6 W/(m2.K),我国目前统一推荐的外壁面换热系数为23 W/(m2.K)相当于潮湿概率为0.1的潮湿表面的总换热系数,是干燥壁面总换热系数的2倍左右;迎风外壁面的总换热系数大于背风面,夏季外壁面总换热系数大于冬季.

吸收式热泵及直接接触换热在燃气锅炉全热回收中的应用

从天然气特性和锅炉热效率影响因素出发,分析了实现燃气锅炉烟气全热回收的理论要求。总结了国内外已有的关于燃气锅炉烟气冷凝热回收的研究,指出实现烟气全热回收的关键技术是获得低温的冷源和保证充足的换热能力。针对北京市集中供暖系统回水温度较高的现状,提出了一种使用吸收式热泵和直接接触式换热技术的热回收系统,该系统能有效回收烟气中的显热和冷凝热资源,并能克服以往热回收技术存在的问题。实际案例分析表明,该技术具有有效性和经济性。

绥中36-1CEP至终端上岸管道总传热系数分析

首先分别用理论分析法和管道实际运行数据反算的方法计算出了绥中36-1CEP至终端上岸管道的总传热系数,对计算结果进行了比较和分析,建议采用管道实际运行数据反算确定总传热系数。然后,进一步计算分析了总传热系数对管道温降及起输压力的影响,结果表明总传热系数对管道的起输压力和终点温度影响很大,总传热系数越小,管道的终点温度越高,所需的起输压力越小。因此,该管道在运行过程中,应根据管道的运行数据合理确定总传热系数值,以便正确掌握管道的实际温降和所需的起输压力,保证管道起输泵处于高效区内工作,从而降低管道的运行费用。

窗传热损失的计算方法

由自洞口引起的传热损失不仅同窗构造有关，还同与其相连结的墙的构造及连接方式有关，应用自编的二维计算软件，计算不同构造形式的窗洞口的传热损失，并引进线传热系数的概念对计算进行简化。同时给出不同结构墙体及不同窗户类型情况下整窗传热系数，以供设计者参考。