[发明专利]一种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法

说明书

本发明涉及的是一种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法，它包括：模拟储油罐管式加热过程，实时记录管式加热过程的三维温度场与速度场数据；确定影响因素及评价指标；设计影响因素的组合方案并开展基础实验，对每组方案进行实验并记录各影响因素数值，计算评价指标；将得到的若干组影响因素值与评价指标输入神经网络，计算得到基于当前数据下影响因素与评价指标的函数关系；得到最优的评价指标数值；对影响因素与评价指标的函数进行求解，得到最优评价指标数值对应的影响因素数值；根据粒子群算法预测的影响因素数值进行实验，将计算的评价指标数值与预测值进行对比。本发明能获得最优的管式加热工艺参数与加热管结构。

技术领域：

本发明涉及的是采用管式加热储存原油或成品油的储罐内的传热和流动规律的研究技术领域，具体涉及的是一种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法。

背景技术：

石油作为工业发展的心脏，制约国家的发展。随着我国经济的不断发展，对石油的需求不断增加，我国已经成为进口石油和消费石油的大国。近年来，我国为了有效应对世界石油形式，开展石油战略储备库的建设。至2017年中，我国当年共计建设完成二期石油战略储备库3810万立方米库容。

我国进口与生产的石油大多为易凝高粘原油，在储存过程中极易产生胶凝行为，因此必须对原油进行加热储存。管式加热是目前对储油罐内原油进行加热的首选方式，具有安装方便，加热效果好的特点。但每年用于管式加热的加热费用巨大，因此对现有的管式加热的加热管结构与加热方式进行改进与优化，从而在保证加热安全的前提下降低加热费用是十分重要的。

目前，对储油罐管式加热过程加热参数优化的方法，主要采用数值模拟的方式，通过现有成熟的CFD软件，对管式加热过程进行模拟，但是已有研究主要针对管式加热的传热过程，并没有将石蜡融化造成组成变化与传热过程相耦合，且通过数值模拟方式得到的结果并没有与实验进行验证，同时缺乏高效的数值求解算法，导致数值模拟计算缓慢，计算结果存在较大误差。对于室内实验，已有的室内实验大多针对固定类型的加热管的加热效果，并且实验介质单一，并没有一种可以实时记录不同加热参数的加热过程温度场与速度场数据的实验装置，同时也没有一种评价管式加热效果的指标。综上所述，目前并没有较为成熟的对储油罐管式加热过程加热参数优化的方法。

因此，建立一套针对储油罐管式加热过程加热参数优化的方法，实现对管式加热过程进行优化并寻找最优管式加热方案是十分有必要的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法，这种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法用于解决目前没有较为成熟的对储油罐管式加热过程加热参数优化的方法的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种对储油罐管式加热工艺参数及加热管结构优化的方法包括如下步骤：

一、利用模拟储油罐管式加热过程的试验装置，模拟储油罐管式加热过程，实时记录管式加热过程的三维温度场与速度场数据，模拟储油罐管式加热过程的试验装置包括实验储罐、PIV装置，实验储罐内设置加热管；

二、确定影响因素及评价指标，以加热管的类型、规格、加热管位置、加热管内加热介质的温度和流量作为影响管式加热效果的因素，称为影响因素；提出均匀度理论与场协同理论，以实验储罐内介质的温度场均匀度、协同角、升温速率以及加热效率作为评价管式加热效果的指标，称为评价指标；

三、设计影响因素的组合方案并开展基础实验，对每组方案进行实验并记录各影响因素数值，计算其温度场均匀度、协同角、升温速率与加热效率；

均匀度：