Numerical Simulation on the Thermal and Hydraulic Behaviors of Batch Pipelining Crude Oils with Different Inlet Temperatures
Simulations numériques sur les règles thermiques et hydrauliques du transport discontinu par pipeline du pétrole brut à différentes températures d'entrée
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Beijing Key Laboratory of Urban Oil and Gas Distribution Technology, China University of Petroleum (Beijing), Beijing, 102249 - P.R. China
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SINOPEC Pipeline Co., Xuzhou, Jiangsu, 221008 - P.R. China
Corresponding authors: wang163kai163@163.com zhangjj@cup.edu.cn yubobox@yahoo.com.cn zjxx-004124@163.com qianjh@gdcygs.com qiudp@gdcygs.com
An unsteady hydraulic and thermodynamic model is proposed to describe the heat and fluid flow characteristics of batch pipelining of crude oils in buried pipeline with different inlet temperatures, and the control volume method combined with finite difference method is used to discretize the governing equations. The numerical model and computer code are verified by field test data of a pipeline in China, and the resulting simulations are in good agreement with experiments. The periodic behaviors of heat flux density, oil temperature, heat storage of soil and friction loss are presented and explained, and the strong coupling relations within them are clarified. For two kinds of crude oils transported in batches, three heating schemes are proposed and the economy and safety are evaluated. The simulation results show that the heating scheme, in which only a small portion of the low-pour-point crude oil just traveling before the high-pour-point crude oil is heated and all the high-pour-point crude oil is heated to a uniform temperature, costs the smallest heating energy.
Résumé
Un modéle instable hydraulique et thermodynamique est utilise pour décrire les caractéristiques de la conduction de la chaleur et de l'écoulement du fluide dans le transport discontinu par pipeline enterré du pétrole brut à différentes températures d'entrée ; la méthode du contrôle de volume, combinée a la méthode de la différence finie, est employée pour discrétiser les équations de contrôle. Le modéle numérique et le code d'ordinateur sont vérifiés à travers les données des tests sur le terrain d'un pipeline en Chine ; le résultat des simulations est conforme au résultat des essais. Les changements périodiques de la densité du flux de chaleur, de la temperature du pétrole, du stockage thermique du sol et de la perte par frottement sont présentés et expliqués, et la relation de couplage entre eux est clarifiée. Pour le transport alternatif de deux sortes de pétrole brut, trois plans de chauffage sont proposés, leurs économie et sécurité sont déjà évaluées. Les résultats des simulations montrent que le plan de chauffage le moins coûteux en énergie est celui dans lequel seule une petite portion de pétrole à bas point d'écoulement, qui se déplace juste avant le pétrole à point d'écoulement élevé, est chauffée à la même température que ce dernier.
© IFP, 2009