匯報人：趙彤導(dǎo)師：教授專業(yè)：環(huán)境與生物科學(xué)生物監(jiān)測（Biologicalmonitoring

）1/35利用生物個體、種群或群落對環(huán)境污染或改變所產(chǎn)生反應(yīng)說明環(huán)境污染況，從生物學(xué)角度為環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和評價提供依據(jù)。生物檢測（biologicalmonitoring

）Usingofindividualorganisms2/35思路研究背景伴熱工藝簡介集氣管道輸送水力熱力分析伴熱管道輸送水力熱力分析程序運(yùn)行結(jié)果的討論與總結(jié)3/35抑制水合物生成方法1除水技術(shù)2壓降控制3添加抑制劑4管線加熱技術(shù)5新型抑制方法4/35管線加熱：電伴熱蒸汽伴熱熱水伴熱二.伴熱工藝介紹5/35熱水伴熱熱水作為伴熱熱源，適合用于操作溫度不高或不能采取高溫伴熱介質(zhì)管線。熱水伴熱不但能有效利用余熱，節(jié)約大量蒸汽，而且可控制熱源介質(zhì)溫度,既能預(yù)防天然氣變質(zhì)，又易操作。優(yōu)點：溫度控制較為準(zhǔn)確，基本不受管線長度影響。缺點：溫升較慢，溫度可控范圍較窄，復(fù)雜管線安裝不便，另外還存在冬季停車倒空問題。6/35設(shè)輸氣管道AB長為L，起、終點壓力為PQ和Pz，起點溫度為，周圍T0介質(zhì)溫度為Tf，其上一點M壓力為Px，AM段長為x，輸氣管流量為Q(以下列圖所表示)。

三.集氣管道熱力計算7/35總傳熱系數(shù)K值指當(dāng)氣體與周圍介質(zhì)溫差為1℃時，單位時間內(nèi)經(jīng)過單位傳熱面積所傳遞熱量，它表示氣體至周圍介質(zhì)散熱強(qiáng)弱。對于天然氣集氣管道，其傳熱過程由三部分組成：氣體至管壁對流放熱，管壁，保溫層傳熱?？倐鳠嵯禂?shù)K確定8/35天然氣與管道對流放熱：管道，保溫層導(dǎo)熱：9/35天然氣與管道總傳熱：又因為氣體在同一時間經(jīng)過單位表面?zhèn)鬟f給周圍介質(zhì)熱量為:10/35整理后可得理論表示式：D對于直徑較大管道，可近似認(rèn)為

11/35

若已知管道起點x=0處溫度T=TQ可得到沿管道溫度計算基本公式：其中為了方便:12/35假如不考慮焦耳-湯姆遜效應(yīng)影響

這就是著名蘇霍夫公式13/35第4章熱水伴熱集氣管道水力熱力分析

14/35現(xiàn)取井口為坐標(biāo)原點，氣流方向為坐標(biāo)軸正方向建立坐標(biāo)系，取軸向微元體，氣流和水流溫度分充滿足下面微分方程組15/35K值計算16/35氣體空間溫度是依據(jù)熱水伴熱管熱平衡求出，即熱水伴熱管供熱等于輸送介質(zhì)得到熱量與加熱空間散失于土壤熱量之和，可計算以下：整理得：17/35五.程序運(yùn)行結(jié)果討論與總結(jié)實例：某地天然氣管道集輸中，天然氣至管壁對流傳熱系數(shù)是331W/m2·K，管道外壁至周圍介質(zhì)傳熱系數(shù)是1.772W/m2·K，天然氣管壁厚度是0.013m，管壁導(dǎo)熱率為45W/m·K，保溫層厚度是0.05m，防護(hù)層導(dǎo)熱率是0.018W/m·K，天然氣質(zhì)量流量是0.556kg/s，管道直徑是0.083m，定壓比熱容是2598J/kg·K，管道起始溫度是20℃，年大氣平均溫度是2℃，水合物生成最高溫度是12℃。18/35集氣管道程序計算頁面

19/35從頁面上可看出：

K=0.511108W/m2·Ka=0.000074T=14.43322℃

又因為在此壓力和溫度改變范圍內(nèi)湯姆遜效應(yīng)所產(chǎn)生溫度影響改變T′是5℃左右。故終點溫度應(yīng)是:Tz=T-T

′=9.466096℃

這么經(jīng)過終點溫度可導(dǎo)出a實際數(shù)值是0.000176。20/35集氣管道程序繪圖頁面:21/35伴熱管道能耗優(yōu)化方案計算：

當(dāng)管道采取熱水伴熱輸送時，水流與管壁對流傳熱是761.84W/m2·K.兩管間氣體介質(zhì)與保溫層內(nèi)壁對流傳熱系數(shù)是8W/m2·K.天然氣氣流與管內(nèi)壁對流傳熱系數(shù)是331W/m2·K.兩管間氣體介質(zhì)與管內(nèi)壁對流傳熱系數(shù)是15W/m2·K.保溫層與大氣傳熱系數(shù)是1.772W/m2·K.鋼管導(dǎo)熱系數(shù)是45W/m·K.保溫材料保溫系數(shù)是0.036W/m·K.水垢導(dǎo)熱系數(shù)是0.8W/m·K.氣管厚度是0.013m.水管厚度是0.011m，水垢厚度是0.001m.保溫層厚度是0.005m.伴熱天然氣管道氣流起始溫度是20℃.伴熱熱水管道水流起始溫度是60℃.當(dāng)?shù)啬甏髿馄骄鶞囟仁?℃.天然氣管道直徑是0.083m.水管直徑0.083m.管長5000m.天然氣定壓比熱容是2217J/(kg·K).熱水定壓比熱容是4200J/(kg·K).天然氣熱值是35281.75J/Nm3.加熱爐效率是90%.伴熱熱水能量消耗是關(guān)于熱水溫度改變和熱水流量兩方面關(guān)聯(lián).22/35方案一：熱水溫度為15℃,運(yùn)行程序：首先：確定熱水質(zhì)量流量0.2222kg/s（0.8m3/s）優(yōu)化伴熱熱水溫度23/35從以上界面可讀出：天然氣管道終點溫度：T=9.655℃伴熱熱水管終點溫度：t=9.306℃繪制天然氣管道沿程溫度曲線24/35方案二：熱水溫度為20℃：一樣運(yùn)行程序，得溫度以下：天然氣管道終點溫度：T=12.519℃伴熱熱水管終點溫度：t=12.116℃繪制天然氣管道沿程溫度曲線25/35依據(jù)下面公式計算能耗：方案二伴熱天然氣集輸管道每秒消耗0.23Nm3天然氣26/35方案三：熱水溫度為25℃：一樣運(yùn)行程序，得溫度以下：天然氣管道終點溫度：T=15.383℃伴熱熱水管終點溫度：t=14.925℃繪制天然氣管道沿程溫度曲線27/35依據(jù)下面公式計算能耗：方案三伴熱天然氣集輸管道每秒消耗0.3Nm3天然氣28/35

確定熱水質(zhì)量流量，當(dāng)提供熱水溫度為20℃時，能耗消耗量最少，故確定熱水溫度為20℃。優(yōu)化伴熱管內(nèi)熱水質(zhì)量流量方案四：熱水質(zhì)量流量為0.139kg/s（0.5M3/s）一樣運(yùn)行程序，得溫度以下：天然氣管道終點溫度：T=10.178℃伴熱熱水管終點溫度：t=9.124℃29/35繪制天然氣管道沿程溫度曲線方案五：熱水質(zhì)量流量為0.222kg/s，和上面方案二中參數(shù)相同，故可行30/35方案六：熱水質(zhì)量流量為0.278kg/s（1M3/s）一樣運(yùn)行程序，得溫度以下：天然氣管道終點溫度：T=13.46℃伴熱熱水管終點溫度：t=13.373℃繪制天然氣管道沿程溫度曲線31/35依據(jù)下面公式計算能耗：方案六伴熱天然氣集