李少华，尚增辉，公茂柱，王洪亮，叶 昆

（中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司, 河北 沧州 062550）

当加热原油进入温度等于埋深处自然地温的冷管路中时，原油与管壁和周围土壤的温差很大，冷管路及周围土壤将从初始的油流中吸收大量的热量，使热油温度急剧下降[1]。由于土壤导热系数小和热容量大的特点，土壤温度场达到稳定需要很长一段时间，在此过程中土壤将大量蓄热。本文采用原油参数进行模拟预热过程的热力计算[2]，当模拟预热流体的进站温度和水力条件满足启输条件时，记录下相应的土壤蓄热量。写作该文的目地以期对原油管道启输时的热水预热和冷热原油交替输送的预热提供参考。

1 热力计算模型

埋地管道散热的物理模型如图1所示，为了简化计算，做如下假设：忽略油品温度沿径向的变化，即认为同一时刻在管道的同一横截面上油温相同；由于钢管的导热系数较大，进行传热计算时可忽略壁厚；在以管截面为中心圆截面上，沿圆周各个方向的散热量相等； 在管路周围存在矩形热影响区域，在热影响区域内土壤温度受热油管道的影响；未启动时，管道初始温度为埋深处土壤地温。由此建立数学模型[3]。

图1 埋地管道物理模型Fig.1 The buried pipelines physical model

采用二维导热偏微分方程对原油管道在土壤中的传热进行描述。土壤的导热方程为：

当r=R时，边界条件为：

当y=H0时，边界条件为：

当 x= ±L /2时，边界条件为：

当y=H0-L时，边界条件为：

式中：Ts，Ts0—土壤任意……