【摘 要】
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石油作为国家的战略资源,是社会经济可持续发展的基础。随着石油资源的不断开发,大型油船的数量也急剧上升,为了使油船在入港停靠时能安全迅速的卸油,在海上行驶过程中必须对油舱内货油进行加热和保温。目前,油船上货油加热都是利用蒸汽加热,由于油舱结构的限制,加热盘管只能布置在油舱底部附近,导致蒸汽盘管与油舱油舱底之间区域的货油加热非常困难,这对油船卸油和后续扫舱工作造成一定程度的影响。微波加热具有易控性、加
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石油作为国家的战略资源,是社会经济可持续发展的基础。随着石油资源的不断开发,大型油船的数量也急剧上升,为了使油船在入港停靠时能安全迅速的卸油,在海上行驶过程中必须对油舱内货油进行加热和保温。目前,油船上货油加热都是利用蒸汽加热,由于油舱结构的限制,加热盘管只能布置在油舱底部附近,导致蒸汽盘管与油舱油舱底之间区域的货油加热非常困难,这对油船卸油和后续扫舱工作造成一定程度的影响。微波加热具有易控性、加热选择性、高效性等特点,在原油降黏以及石油开采等方面有着广泛的应用。本文基于微波加热技术,采用蒸汽盘管和微波同时加热的技术并对货油复合加热过程进行传热分析。以某VLCC一侧的舷侧舱为原型,以高凝点的货油为研究对象,通过相似准侧确定缩尺模型后油品的物性参数,根据连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及麦克斯韦方程组进行数值仿真,并通过网格无关性验证确保数值仿真结果的的准确性。以选定的数值模型为基础,研究常温静态环境下微波加热位置以及微波频率对蒸汽盘管与油舱舱底之间货油加热过程的影响,建立有效能量利用率和有效加热体积评价指标,对比不同加热方案的传热效率,得到了具有参考价值的结果。主要结论如下:(1)根据传热效果评价指标,当微波加热位置位于油舱底部时,蒸汽盘管与油舱舱底之间货油的升温效果最优;当微波加热位置位于油舱舱壁时,升温效果最差。(2)根据传热效率评价指标,位于油舱舱底的微波加热装置能有效地提高蒸汽盘管下方货油的有效能量利用率,传热效率最高。(3)微波频率越大,越有利于货油的吸热升温,蒸汽盘管与油舱舱底之间货油的温度提升的越快,温度场均匀性越高,但是对油品的流动速度基本上没有影响。(4)根据有效加热体积率评价指标,当微波频率越大,加热过程中的传热效率越高。
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