为了降低海底输油管道初投资费用,保障管道投产后的安全、经济运行,在管道投产运行之前,需要对比验证各种管道设计方案,确定合适的管道设计参数和经济运行参数。海底输油管道热力系统设计需要完善的实验数据作依据,并且需要验证设计管道在不同环境下的运行状态和土壤温度场。然而,在管道投产之前,难于实现对海底输油管道温度场的现场测试。考虑到上述情况,本文对海底输油管道的稳态运行及停输过程进行了传热分析,通过对边界的假设建立了海底输油管道传热物理模型,在此基础上,依据传热学和相似理论的知识设计并研制了海底输油管道传热实验装置。该实验装置可对海水温度、海水流速、原油温度、管道尺寸及保温层厚度不同条件下的海底输油管道传热过程进行模拟实验,可对海底输油管道周围土壤温度场的分布情况及管内介质的温度变化情况进行实时监测。在海底输油管道传热实验台上,利用热工测试手段对稳态运行时的土壤温度场、水平热力影响区域及停输时的土壤温度场、介质的停输温降等参数进行了实验测试并实现了计算机对数据的自动采集。通过对实验数据的处理及对实验图象的分析得出影响海底输油管道传热的主要因素及管道在不同运行工况下的水平热力影响区域和允许的停输时间。另外,采用准稳态法测试了不同含水率和不同容重下海底砂的有效导热系数及有效比热,为海底输油管道数值计算提供了相关的设计参数。通过模拟实验研究为海底输油管道的热力工艺设计及数值计算提供相关的验证参数,起到验证和完善数学模型的目的,亦为预测海底输油的停输时间提供现实依据。