книги из ГПНТБ / Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ

факторов автором были получены зависимости, достаточно удоб­ ные для использования в инженерной практике проектирования и сооружения заглубленных изотермических хранилищ.

Рис. 23. График теплопритока из грунта к заглубленному полусфе­ рическому резервуару радиусом 10 м:

1-Ю 210і т.год

Переменный по времени (нестационарный) теплоприток к ледогрунтовому изотермическому хранилищу цилиндрической формы

ском сжатии 1 кг рабочего тела расходуемая работа измеряется разностью энтальпий

Из компрессора пар высокого давления Рк поступает в конден­ сатор, где за счет отдачи тепла QK окружающей среде происходит изобарический процесс конденсации рабочего тела. Количество тепла, отдаваемое 1 кг рабочего тела в этом процессе,

Як­ ії*)

Образовавшееся в конденсаторе рабочее тело поступает в рас­ ширитель. В процессе адиабатического расширения 3—41 давле-

дачи работы А1 р температура его снижается от tK до to, после чего оно поступает в испаритель.

Процесс охлаждения в данном случае осуществляется за счет

мальным значением холодильного коэффициента є=———и ми-

А1К

нимальным значением работы А1. Отличие действительного холо­ дильного цикла от цикла Карно заключается в следующем.

1. В современных холодильных машинах вместо детандера устанавливают дроссельный вентиль, так как величина работы детандера при адиабатическом расширении рабочего тела незна­ чительна, а выполнить детандер для парожидкостной смеси кон­ структивно трудно.

В процессе дросселирования давление рабочего тела резко сни­

Для сокращения необратимых потерь холодильного цикла при­ меняют различные способы повышения термодинамической эф­ фективности. Основным методом борьбы с необратимыми поте­ рями является переохлаждение жидкого рабочего тела перед дроссельным вентилем. В этом случае температура жидкого ра­ бочего тела снижается от температуры конденсации до темпера­

В ряде случаев сокращения необратимых потерь цикла с дрос­ сельным вентилем достигают путем применения регенерации, т. е. дополнительного теплообменника, где за счет теплообмена с хо­ лодным паром, поступающим из испарителя в компрессор, сни­ жается температура жидкого рабочего тела перед дроссельным вентилем.

Регенерация целесообразна в случае, когда она приводит к воз­ растанию холодильного коэффициента, что целиком зависит от термодинамических свойств среды, предназначенной для хране­ ния в резервуаре-испарителе. Это условие удовлетворяется для большинства сжиженных газов лишь при сравнительно низких температурах кипения (хранения), когда применение односту­ пенчатого сжатия становится нерациональным.

чения дроссельных потерь, а также потерь, обусловленных повы­

Высокая температура конца сжатия недопустима и по некото­ рым иным причинам (образование нагара на клапанах компрес­ сора, термическое разложение смазочных масел и пр.). При по­ нижении температуры кипения увеличивается отношение давле­ ний что приводит к ухудшению коэффициента подачи компрессора.

Рис. 27. Схема циркуляционного холодильного цикла изотермического хранилища сжиженных газов:

При всех прочих равных условиях в работе при низких темпе­ ратурах испарения агента холодопроизводительность односту­ пенчатых компрессоров резко падает.

Таким образом, за исключением хранения бутанов и пропано-

бутановых смесей, во всех случаях при отношении—1 1 - > 8 целе- м>

сообразно осуществлять двухили многоступенчатое сжатие. Применение двухступенчатого холодильного цикла (рис. 27)

обязательно требует промежуточного охлаждения паров рабочей среды между ступенями, которое, как правило, осуществляется за счет частичного испарения потока, идущего от конденсатора. Эти пары, идущие из ступени низкого давления, вновь отсасы­ ваются ступенью высокого давления. Процесс происходит в спе-. циальном промежуточном сосуде. Таким образом, через ступень высокого давления циркулирует большее по весу количество ра­ бочего тела.

Ранее упоминавшееся переохлаждение конденсата перед дрос­ сельным вентилем целесообразно осуществить также в промежу­ точном сосуде. В последнем случае возможны два варианта схемы: с последовательным дросселированием жидкости в двух регулирующих вентилях и пропуском основного потока через полость промежуточного сосуда либо с устройством в нем змее­ вика и одноступенчатым дросселированием перед испарителем.

Двухступенчатая установка может быть скомпонована и по схеме, в которой отбор рабочей среды в промежуточном сосуде комбинируется с водяным переохлаждением. Такой вариант при­ водит к некоторому снижению общего расхода охлаждающей воды на конденсатор, однако в схеме появляется лишний аппарат.

Ориентировочные значения А при ^т = —10, —20, —30, —40 и —50° С, соответственно равны 800, 580, 440, 360 и 280.

следует понимать снеговую «шубу». Толщина такой «шубы»

ВЫБОР КОМПРЕССОРА

В процессах изотермического хранения сжиженных газов наи­ более общеупотребительным можно считать двухступенчатые холодильные машины. Дл я такого случая и приведены следую­ щие методические рекомендации.

где Яо т — коэффициент подачи компрессора, выражающий отно­

а следовательно, и температура могут быть определены из соот­ ношения:

Объем паров, всасываемых ступенью высокого давления уста­ новки,

При наличии в промежуточном сосуде теплообменной поверх­ ности для переохлаждения рабочей среды тепловая нагрузка на нее, ккал/ч,

Полученные указанным способом значения поверхности змее­ вика и диаметра обечайки аппарата позволяют выбрать проме­ жуточный сосуд по каталожным данным.

РАСЧЕТ КОНДЕНСАТОРА И ПЕРЕОХЛАДИТЕЛЯ

Тепловая нагрузка на конденсатор

ния, ккал/кг.

Поверхность охлаждения конденсатора (ориентировочно)

при наличии отдельного переохладителя

А к

где Кк — средняя холодоотдача 1 м2 поверхности конденсатора, изменяющаяся в пределах 3000—4000 ккал/м2-ч.

Приведенная методика дает представление об объеме необхо­ димых проработок при расчетах компрессорно-холодильного обо­ рудования изотермического хранилища сжиженных газов.

§ 4. Выбор геометрической формы хранилища

Важнейшими технико-экономическими показателями, на ос­ новании которых определяется сравнительная эффективность различных вариантов (по геометрической форме) изотермиче­ ских хранилищ сжиженных газов, являются объем капитальных вложений и размер ежегодных эксплуатационных расходов. Кроме того, большое значение в процессе эксплуатации имеет безаварийная работа.

Рассмотрим факторы, от которых зависит стоимость строитель­ ства и эксплуатационные расходы:

на стоимость строительства существенно влияют: глубина за­ ложения хранилища, объем замороженного грунта для вывода хранилища на эксплуатационный режим и площадь перекрытия, так как стоимость перекрытия для грунтовых хранилищ состав­ ляет значительный процент от стоимости всего сооружения;

на эксплуатационные затраты значительное влияние оказы­

надежность работы хранилища по условиям техники безопас­ ности должна быть весьма высокой. Лучшей гарантией безава­ рийной эксплуатации является качественное изготовление узлов и деталей перекрытия хранилища, что возможно только в завод­ ских условиях. На площадке строительства следует производить только сборку элементов сооружения, в особенности перекрытия.

Наилучшей конструктивной геометрической формой храни­ лища будет равновеликий цилиндр D=H, где D — диаметр ци­ линдра, Н — высота цилиндра. Равновеликий цилиндр имеет минимальную внутреннюю поверхность, наименьшую площадь перекрытия, для него требуется наименьший объем заморожен­ ного грунта для вывода хранилища на эксплуатационный режим. Однако среди всех других геометрических форм глубина заложе­ ния такого хранилища может достигнуть весьма значительной величины, что нередко приводит к удорожанию строительных ра­ бот и росту эксплуатационных затрат по извлечению продукта.

Сооружение перекрытия круговой формы увеличивает разно­

это в какой-то мере снижает надежность эксплуатации. храни­ лища данной конфигурации.

С точки зрения надежности работы, применения поточных ме­ тодов строительства, использования унифицированных элемен­ тов хранилище црямоугольной формы (параллелепипед) более приемлемо.

Могут быть приняты следующие геометрические размеры хра­ нилища прямоугольной формы: