水下硷储油罐温度场数值模拟与温度效应分析

        进行水下硷储油罐油水置换工艺的传热分析研究时，首先确定研
究的对象主体是内注原油的罐体;其次确定研究的范围是油罐体及包
括海水体在内的外环境。注入原油的油罐体及其周围硷壁、硷夹套、
夹套内介质等部分，组成热力学系统。油罐体及其外围系统是一个简
中热力系一一它们之间只有能量交换，而没有物质交换。
       由于硅油罐体原油的温度高出外界环境许多，使该热力系呈现出
扮种不同的状态。其中具有特别意义的是平衡状态，平衡是暂时的、
j{{对的，它是解决问题的必要环节;不平衡是永恒的、绝对的，能引
学利学的发展和复杂问题的解决。当油罐系统内介质之间有温差存在
ll’lj发生热传递时，则必然有热自发地从高温物体传向低温物体，这时
系统不会维持状态不变，而是不断产生状态变化，直至温差的消失。
}!丁见，温差是驱动热流的某种不平衡势，而温差的消失则是系统建立
起平衡的必要条件。
      油罐系统温度场是瞬态非稳定传热，为研究的方便，将圆柱体油
罐系统简化成轴对称平面，并按一定要求划分成网格。当网格微团分
得足够小，以致可将此微团视为一平衡力系时，这样的微团可以用状
态参数来描述。在热力系中，我们把介质视为连续体，网格化的微团
使此连续体离散化了。在此连续体内所谓一点处的热力学量，实际上
是指围绕此点的某微团所具有的热力学量。当空间体可简化为平面问
题时，微团厚度相对于其四周边较小，可忽略不计。
      当热力系与外界之间温度不等时，彼此将产生能量的交换，热力系
，J外界之间依靠温差传递能量。根据热力学第一定律，参与热过程的
呆一部分物体，得到的能量QI应等于另一部分物体失去的能量QZ，
即Ql=QZ，然而单纯依靠热力学第一定律来分析油罐体系统的传热过
程是不够的，还必须利用相关的传热学理论来补充。
      根据传热学理论，导热现象不仅在固体和静止的流体中存在，在
流动的流体中也同样存在。导热系数是衡量物质导热能力的重要参数，
是物质的固有属性之一，其值与材料的几何形状无关，主要取决于材
大连理工大学硕士学位论文第三章数模建立的理论
料的成分、内部结构、密度、温度、压力和含湿量等，就一般情况而
言，在物质的三态中，固体的导热系数较大、液体次之、气体最小。
      当物质的种类一定时，影响导热系数的因素主要是温度和压力，在
一般工程应用范围内，可以认为导热系数仅与温度有关，如温差不甚
大，可取其在该温度范围内的平均值作为定值计算，如硷、饱和砂、
海水等介质的导热系数就作为定值考虑。但还有许多材料在低温时的
导热系数值明显地随温度而变，故在低温工程计算中，将导热系数入
值取为定值常会导致不能允许的误差。据此本文计算程序中所选试验
介质的导热系数均建立了其与温度的关系式。
 

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