石油作为国家的战略资源,是社会经济可持续发展的基础。随着油气资源开发的不断深入,大型货油船数量迅速增加,为使油船在靠泊时能安全快速卸载,航行中需要对油舱货油进行加热和保温。然而,传统蒸汽盘管加热方式存在热效率低,总耗油量大等问题,会造成能源浪费以及油船运输成本的增加。微波加热技术具有加热快、均匀且高效等特点,已被广泛应用于石油开采,稠油降黏领域。本文基于微波加热技术,提出一种以传统蒸汽盘管为主,微波辅助加热的复合加热思路,并对货油复合加热过程进行传热分析,论文的主要研究内容如下:一、以大型货油船舷侧舱为原型,以高凝点的货油为研究对象,通过对国内外货油加热过程的传热特性进行总结,选取合适的无量纲数,确定缩尺后的油品物性,并根据麦克斯韦方程组,能量守恒、质量守恒、动量守恒等微分方程描述加热过程中油品的传热过程,通过合理简化缩尺模型,进行数值方法准确性的验证,确定所建立数值模型的准确性和可靠性。二、在选定数值模型的基础上,研究常温静止状态下油舱货油复合加热过程温度场和速度场的传热变化规律。通过建立有效能量利用率评价指标,分析了舱内油品传热过程的热损失和传热效率。三、数值研究了不同功率配比的复合加热方案,分析微波功率对传热效率的影响规律;最后分析了复合加热过程不同加热顺序对热损耗和传热效率的影响规律,以获得较优化的复合加热节能方案。数值研究结果表明:与货油传统蒸汽盘管加热方式相比,微波复合加热过程具有一定的节能效果;且加热过程中微波功率较小时,将有利于油品吸热升温,提高加热过程的平均传热效率;此外,加热过程中采用微波对舱顶上层货油整体加热,再传统盘管加热对整舱货油加热,能提高货油传热效率,降低过程中的热量损耗。