1、1水套炉加热盘管传热特性实验研究摘 要：近年来，随着社会经济的发展和科学技术的进步，石油开采的工程崛起，水套炉以其高度的安全可靠性在此工程中得到了较大范围的应用。但是，水套炉的加热盘管的传热特性目前还没有形成一定的规律，对于水套炉加热盘管的设计大体上都是基于以往所得的经验基础上进行的大致的计算，这就可能导致在对加热炉进行计算设计的时候，具有一定的盲目性和滞后性，特别是水套炉的加热盘管在同原油进行交换热量的时候，在一定程度上大大影响了水套炉加热盘管传热的能力。本文通过对水套炉加热盘管传热特性进行实验，从而分析出影响水套炉加热盘管传热特性的原因，从而提高加热盘管传热的能力，促进水套炉技术的改进和油
2、田开采事业的发展。 关键词：水套炉 加热盘管 传热特性 实验 研究 水套炉技术在现今的油田事业中应用越来越重要，而直接用火筒进行加热以及用管状介质进行加热的技术使用的越来越少。虽然在最近几年中，水套炉设备中燃料燃烧时通过的烟管和加热盘管的材质都已经有了很大的提高，不再仅仅局限于普通的管道了，形式多种多样，但是因为没有对加热盘管的传热特性进行系统的探究，还仅仅依靠以往传统的经验进行设计，因而有的时候误差比较大，无法更好地对水套炉进行技术上的革新和改善，原油的类型对传热特性的影响也非常重要，在这些方面，现今都没有进行很深入的研究和探讨，总结出规律和计算公式，2本文即对此类问题进行实验并加以探讨研究
3、。 一、水套炉的结构和工作原理 水套炉的结构主要分为燃烧器、烟管、烟囱、加热盘管以及筒体等，烟管和筒体一般在整个水套炉的下方，加热盘管在其上方，一般呈蛇的形状，为了最大程度地增加加热盘管表面的面积，因而其直径比较小，另外两部分，即燃烧器和烟囱，一般置于水套炉的前方，用于有效地排烟。 水套炉加热盘管传热的工作流程是：首先，作为介质的液态水，其水面不可以太高，必须要使加热盘管在水面以上，受到燃料燃烧以后产生的烟气的非常高的温度的影响，通过吸收烟气的热量而汽化成水蒸气，并且是饱和状态下的水蒸气，而水蒸气因为密度比较低就会上升，高度达到了加热盘管，这时候水套炉加热盘管中有等待加热的介质，水蒸气使等待加
4、热的介质的温度升高，而水蒸气本身因为接触到了温度较低的等待加热的介质，因而凝结成液态水，而返回到原处，按照这样的程序，循环往复地进行下去，由此可知，水套炉加热盘管传热的过程就分为两个阶段，第一个阶段是燃料燃烧产生的烟气影响液态水的温度和形态，另一个阶段是水蒸气影响了盘管中介质的温度，盘管中介质的温度也同时影响了水蒸气的温度和形态。当加热盘管被水蒸气所包围的时候，也即处于水套炉加热盘管传热过程的第二个阶段时，水蒸气提升了盘管的温度，此时盘管的外壁和内壁的导热性能以及盘管内壁对等待加热的介质的温度的传导的性能以及等待加热的介质的特性在传热特性中都起着非常关键的作用。 3二、水套炉加热盘管传热特性的
5、实验内容 此次实验包括了四个实验设备，分别是用于加热换热的器材，循环泵以及泵入口罐和出口时的缓冲器。将含水油选用为等待加热的介质。实验开始时，将含水油置于用于加热换热的器材中，使其温度有所提升，然后使用温度计和压力计测算用于加热换热的器材的出口地方的温度和压力，然后让加热过的含水油进入到泵入口罐，等待泵入口罐中的含水油的温度下降到一定程度后，放松压力，通过循环泵这一实验设备使含水油的成分均衡后，将含水油置于出口时的缓冲设备当中，因为这一设备的另一头是连接有含有氮气这一气体的瓶子的，因而可以通过调节氮气瓶上的开关来选择适当的气体压力，通过调节气体的压力，可以减轻甚至消除出口处因压力的不稳定导致的
6、波动，然后缓缓地让含水油从缓冲设备中流出，然后测量出含水油的油量，接着使其再次流入用于加热换热的器材中，将其置于加热盘管中，再次使用温度计和压力计测算加热盘管的温度和压力，如此以往，循环往复。 本次实验使用了计算机进行实验数据的采集，在负责加热换热的装置的进出口都安置有传感器，用于及时地测算含水油的温度和压力的数值，以及含水油的油量。 在这一实验中，含水油的两次温度分别测算为五十度和七十度，加热盘管的材质选用无缝钢管，外径控制在二十三点二五毫米，加热盘管的壁厚为二点八五毫米，通过对温度和压力的测量，可以得出一个结论，就是在加热炉中的含水油的温度每升高十摄氏度，在用于加热换热的器材的进出口所测算
7、的压力就下降零点二兆帕斯卡。由此可知，一般水套4炉加热盘管的材质选择镀锌的钢管比较合适，长度选取一点六米左右，数量一般在十根为好，使加热盘管能够保持交叉错列的形状，当然，为了方便维护和管理，应当选用可以随意拆卸的结构，泵入口罐应当选用冷却性能较好的盘管，经过测算，得出，选用冷拔钢管比较容易冷却含水油。 将含水油换成白色的矿物油以及乳化剂，测算出油在负责加热换热的装置进出口的温度和压力，可知，根据乳化剂的热力实验进行计算时，火筒式加热炉热力阻力计算方法不适用，同时通过实验得出的规律和公式，即 ln= 2.062 箑 0.5671lnRe+0.3161lnPr-0.9629ln （/w ） +0.
8、7563In，还需要水平更高的实验去测算。 三、总结 水套炉的加热盘管的传热特性目前还没有形成一定的规律，这就可能导致在对加热炉进行计算设计的时候，具有一定的盲目性和滞后性，大大影响了水套炉加热盘管传热的能力。本文通过上述实验可知，盘管的传热特性受到其本身材质的影响，同时如果等待加热的介质是原油，因为原油有浓稠度之分，因此原油的影响也非常大，因此本文通过实验，在盘管的材质的选择和构造上提出了一些建议，总结了一些规律，从而为提高水套炉的加热技术水平尽了一些微薄之力。 参考文献 1 王群章，刘明尧，周学东.水套加热炉真空相变技术改造方法及应用J. 石油机械. 2013（08） . 2 张亚君，李军，邓先和，李志武.几种强化传热管的流阻和传热5性能J.石油化工设备.2012（05） . 3 陈鲁，甄东胜，刘青，刘玉喜.提高水套加热炉热效率的方法与实践J.节能. 2012（02） . 4 牛春庆，别如山，朱利民.相变换热技术在水套加热炉节能改造上的应用J.节能.2010（05）.
