碳纤维电伴热在输油管道保温系统中应用研究

项目年度编号：1600270177

完 成 人：李刚 彭月明 习金峰 尹慧杰 于华丽 李卫娟 丁帅帅 王连宝 张志伟 路增印 郭雅萍 刘斐 范文辉 张振强 王在磊 吴帅 田平 高晓东 黄佳 王金成 

完成单位：河北省建筑科学研究院 

省　　市：河北

公布年份：2016年

成果类别：应用技术

关 键 词：碳纤维 发热 温度 电伴热 保温系统 

摘      要：本课题主要技术说明及技术系能指标如下： (1)分析了传统蒸汽管道伴热的缺点,及目前流行了主要伴热阻抗伴热、电磁感应伴热、柔性材料伴热及集肤效应伴热技术特点和其各自的应用特点,同时,提出碳纤维伴热作为一种新型的伴热系统具有很好的应用空间。 (2)对碳纤维电热性能进行实验室测试得出在不同测试功率的情况下,碳纤维达到稳定温升的时间大约在2000s左右,该产品升温速度快,稳定性高。 (3)通过碳纤维发热线温升试验测试,分析了碳纤维原丝、硅胶外被发热线及PVC外被发热线在不同线功率下的温升特点及稳定温度,并对比硅胶外被发热线及PVC外被发热线表面耐温情况,综合得出本文在控制管道流体温度在40℃～60℃之间,采用型号为12kPVC外被碳纤维发热线(以下简称发热线)作为石油管道伴热的发热线材。 (4)本文对于埋地石油管道传热性能及温度场的情况进行了详细的理论分析,通过实际情况对建立的数学模型进行简化,给出了计算温度的计算方法。 (5)针对石油管道运输的特性及运输的石油的物理特性,设计出伴热系统具体的安装方法;同时提出了石油管道伴热温度控制策略,在整个输送管道分区段上布置多个温度传感器,结合石油运输最佳温度,通过多个传感器采集的温度,与最佳温度进行比对分析,控制石油各管段分段进行加热,保证石油高校率运输的情况下,减少伴热能耗。 (6)通过MATLAB软件进行编程计算,模拟实际运行管道的情况,在温度控制策略的情况,保证运输的前提下,可以节省运行费用大约在16%。