机械搅拌对原油储罐射流加热过程传热特性的影响规律研究

以射流加热和机械搅拌协同作用下,大型浮顶储油罐内的传热和流动过程为研究对象构建物理和数学模型,并采用滑移网格技术对搅拌叶轮作用区域建模,基于有限体积法对强、弱浮力射流加热过程的流动和传热规律进行了数值模拟研究。结果表明:相比强浮力射流,弱浮力射流加热时的升温速率可提升74%,达到相同温度所需的加热时间缩短42%。对于强浮力射流加热过程,增加机械搅拌可以使计算域内的整体速度显著升高,加强冷热介质间的热交换,使升温速率提高9.6%,也可令计算域内的油温分布更加均匀,温度方差降低17%。对于弱浮力射流加热过程,增加搅拌作用虽仅可令升温速率提高0.9%,但可使温度方差降低29%。机械搅拌对强浮力射流加热时的升温速率提升更显著,而对弱浮力射流加热时促使温度均匀分布的效果更显著,同时发现机械搅拌可使强浮力射流的加热效率提升0.7%。此外,进一步研究发现搅拌器的安装高度对于消除实际储罐底部的低温区域、调控油温分布具有重要作用,数值模拟结果可以为机械搅拌器的结构设计提供重要的参考依据。