管道用于在冷环境中长距离运输石油产品和天然气。因此，在精炼过程开始之前在管道中运输后可能需要预热石油混合物。然而，当油被泵送通过管道时，随着流体流动，热量产生热量。为了保持成本下降和管内的热量，可以使用模型和仿真优化管道绝缘。
绝缘在管道中的重要性
管道是一种经济方法，可以将流体像油，天然气和水一样运送陆地和海洋，尽管它们的建造昂贵。这些结构由钢或塑料管包括，钢或塑料管通常在海底埋下或运行，其中泵站分布在整个系统中以保持流体移动。
当石油混合物通过管道泵送时，它产生由于内部摩擦力而产生的热量。该热量的起源是泵供应的能量。如果管道穿过冷环境，则会快速消散这种热量。最终，如果管道未被绝缘，则混合物的温度达到与环境相同的温度。在较低温度下，油变得更加粘稠，这增加了泵的能量消耗。在此之上，冷石油混合物需要预热，然后再炼油厂。预热过程消耗能源，需要投资来建立和维护。
管道用于在全世界运输流体。
绝缘管道是一种简单而明显的事情，以避免通过管内部的泵供应的能量来避免油的温度降低。诀窍是将管道饱和，但不是更多，因此投资回报激励了绝缘的成本。如果石油混合物温度可以保持在足够高的水平，则可以消除预热过程的成本，并且可以大大降低泵的能量消耗。减少这些费用的成本必须激励对保温的投资。
管道中的流体流量和传热过程可以使用COMSOLMultibySics®软件精确建模和模拟。188金宝搏优惠该模型可用于设计尽可能便宜的绝缘，但是根据需要保持高效以使油保持在所需温度。
使用COMSOLMultiPhysics®设计和优化管道的绝缘材料188金宝搏优惠
我们的管道部分的绝缘教程模型采用150公里的管道部分，入口温度为25°C。进入管道的油以2500米的速度流动3./H。要设置和解决描述管道内流体运输的能量和流动方程，我们使用非等温管道流量界面。
这种特殊情况涉及分析一个管壁和一个绝缘层，如下面的示意图所突出显示。这里，暗和浅灰色层代表双层壁，而浅蓝色表示壁的内部和外部的薄膜电阻。请注意，在此示例中，管壁厚度为2厘米。
管道截面的原理图，其中H㈡和H.ext.是管内外的薄膜传热系数和kins.和K.墙是绝缘和壁的导热率。
在第一项研究中，我们沿着两种不同情况计算沿管道的温度：假设完美绝缘的温度，并且管道没有绝缘的一个。下面的曲线表明，由流体中摩擦力引起的热量导致其温度超过150公里的温度增加约3℃。当没有将绝缘添加到管道时，出口温度类似于周围环境的出口温度。
在管道（绿色）上有完美绝缘时，绘制流体温度并没有绝缘（蓝色）。
通过了解流体流动和传热过程，我们可以执行优化计算以识别在整个管道中保持油温以恒定水平保持油温所需的最小绝缘厚度。该特定优化研究的结果表明最小绝缘厚度约为8.9厘米。我们还可以进行类似的优化研究，但是在管道末端的最小可接受的油温水平，这可能会更低，甚至可能降低绝缘厚度（和成本）。
用仿真-ED设计改善管道的绝缘
基于计算的绝缘的计算最小厚度，我们可能估计投资成本并确定这些成本是否受到减少的泵送和预热成本的动机。我们可以降低泵送过程中的能耗并消除预热，使该过程更加高效和环保。
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