Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Температурный режим хранения нефтепродуктов в резервуарах. Учебное пособие
.pdf
Зависимость
СТ
Наименование
СТ
Алюминий шероховатый
0,055
Железо шероховатое
0,242
Железо литое необработанное
0,87…0,96
Сталь окисленная шероховатая
0,94…0,97
Чугун обточенный
0,6…0,7
Чугун шероховатый, сильно окисленный
0,95
Асбестовый картон
0,96
Кирпич красный шероховатый
0,93
Известковая штукатурка шероховатая
0,91
Сажа ламповая
0,95
..
K F +K .F
K=
F
СТ ВОЗД ВОЗД СТ ГР ГР
СТ
СТ
.СТ ВОЗД
К
.СТ ГР
К
ВОЗД
F
ГР
F
1
.1
1 1 1
2
n
i
Г
i
СТ Г СТ i ГР о
H
K
Г
H
ГР
о
2
11,63 /
о
Вт м К
Т
К
30СТ
от материала и вида поверхности
Для полуподземных вертикальных цилиндрических резервуаров ко-
эффициент теплоотдачи через стенку
Таблица 4.2
где
Вт/(м
Вт/(м
2
2
К);
К);
духом, м2;
– коэффициент теплопередачи через стенку в воздух,
– коэффициент теплопередачи через стенку в грунт,
–поверхность стенки резервуара, соприкасающиеся с воз-
–поверхность стенки резервуара, соприкасающиеся с грун-
том, м2.
Коэффициент теплоотдачи через стенку в воздух определяют по
формуле (4.5), а в грунт – по выражению
где
глубление резервуара в грунт), м;
– расстояние от поверхности грунта до днища резервуара (за-
– коэффициент теплопроводности
грунта, окружающего резервуар, Вт/(мК);
, (4.15)
, (4.16)
– коэффициент теплоотдачи
от поверхности грунта в воздух, принимаем равным
Для подземных горизонтальных цилиндрических резервуаров коэффициент теплоотдачи
принимают приближенно равным коэффициенту
теплоотдачи через стенку (см. формулу 4.4), в этом случае
.
.
21
Коэффициент теплоотдачи
2СТ
2
2
ГР
2
22
2
=
Н8
ln 4 +1 +
R
4
ГР
СТ
ГР ГР
о ГР
Н
RH
ГР
Н
Т
К
1СТ
2СТ
0,8
2
0,032 Re
ВОЗД
СТ ВОЗД
Ц
L
возд
Re
Re
ЦЦ
ВОЗД
ВОЗД
D
Ц
Ц ВЕТ ПОЕЗДА
Ц
D
Ц
L
г
р
n
1i
i
i
д1д
8
D
1
K
1
д1
i
i
р
D
.
1
1 2 3
1 1 1
n
Г П i
i
К К Э i К К
h
K
определяют по формуле
, (4.17)
где R – радиус резервуара, м;
– глубина заложения резервуара до
оси, м.
Для железнодорожных цистерн при движении поезда коэффициент
теплопередачи
принимают равным коэффициенту теплопередачи через
стенку (см. формулу 2.4), коэффициент теплоотдачи
формуле (4.8), а коэффициент теплоотдачи
– по формуле
, (4.18)
где
– число Рейнольдса при обдувании цистерны ветром
вычисляют по
, (4.19)
где
наружный диаметр цистерны, мм;
– сумма скоростей ветра и поезда,
– длина котла цистерны, м.
Коэффициент теплопередачи через днище емкости, установленной
на грунте, находят по следующей зависимости
где
емый по формуле (4.8);
отложений, воды и т.д., мм;
ных слоев, Вт/(мК);
– коэффициент теплоотдачи через днище емкости, определя-
– толщина гидрофобного слоя, днища емкости,
– коэффициенты теплопроводности указан-
– диаметр резервуара, мм.
Коэффициент теплопередачи через крышу резервуара
, м/с;
–
, (4.20)
, (4.21)
22
где
1К
72
п
h
102...105PrGr
3
1.
5,466
К З Г П
TT
7
п
h
102PrGr
3
1.
1,14
К З Г П
TT
З
Т
.ГП
Т
.
146,5 0,5
Г П З
TT
.ГП
h
э
Э С К
С
1 . 1
(1 )
С ВОЗД П Н
CC
ВОЗД
.ПН
1
С
1
С
С ВОЗД
/
К Э С
3
0,25
3
1 Pr 10
0,18 Pr Pr 10
h
П
К
hh
ПП
при Gr
Gr при Gr
– коэффициент теплоотдачи от зеркала нефтепродукта в га-
зовое пространство резервуара:
– при
; (4.22)
– при
где
– температура зеркала нефтепродукта;
, (4.23)
– температура га-
зового пространства резервуара ориентировочно принимают
, (4.24)
где
– высота газового пространства резервуара, м;
– эквива-
лентный коэффициент теплопроводности газовоздушной смеси, Вт/(мК),
определяется по формуле
, (4.25)
где
– коэффициент теплопроводности газовоздушной смеси,
Вт/(мК), определяется по формуле
, (4.26)
где
коэффициент теплопроводности паров нефтепродукта, Вт/(мК);
– коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(мК);
–
– со-
держание паров нефтепродукта в газовом пространстве резервуара.
При отсутствии данных о величине
допускается принимать
.
Так как циркуляция жидкости в этом случае обусловлена разностью
плотностей нагретых и холодных частиц газовоздущной смеси, данный
конвективный теплообмен рассматривается как элементарное явление теплопроводности, характеризуемое коэффициентом конвекции
равным
,
. (4.27)
23
Если при расчете по формуле (4.27) получается, что
К
К
Gr
.ГП
h
2К
К ВОЗД
ТТ
2К
0
1
0,961
0,193
1 . 0
77,45
ВОЗД
ДН Ж
ВЗЛ ВОЗД
T
I
HT
0,668
2
0,843
1 . . 0
95
ВОЗД
ВЕТ Г
ДН Г П
Г ВОЗД Р
H
I
H Д
3,32
1,76
1 . 0
0,00022
ВОЗД
ДН К
Р ВОЗД
T
I
ДT
ВЗЛ
Н
Г
Н
0
I
ВОЗД
С ВОЗД
ВОЗД
, то
принимается равным единице. В качестве линейного размера при вычислении параметра
резервуара
. Физические константы газовоздушной смеси берут при ее
в данном случае берут высоту газового пространства
средней температуре.
При отсутствии ветра коэффициент теплоотдачи от крыши в воздух
определяют по формулам (4.22) или (4.23) с учетом разности темпера-
тур
формулам вынужденной конвекции или принять его равным
. При наличии ветра коэффициент
можно определить по
.
Для резервуаров типа РВС (резервуар вертикальный стальной) при
расчете внешней теплоотдачи Р.Ш. Латыповым рекомендовано пользоваться интегральным коэффициентом теплоотдачи, одновременно учитывающим теплоперенос как конвекцией, так и излучением. В результате обработки данных промышленных экспериментов получены следующие
формулы для вычисления
днем:
– область жидкости
; (4.28)
– область газового пространства
; (4.29)
– крыша
, (4.30)
где
зового пространства, м;
– высота взлива жидкости в резервуаре, м;
– критерий, характеризующий отношение теп-
– высота га-
лового потока, получаемого стенкой за счет солнечной радиации, к конвективному потоку теплоты;
– кинематическая вязкость воздуха, м2/с;
– разность температур стенки (крыши) и воздуха, К
, (4.31)
где
– температура воздуха днем, К.
24
Величина
0
I
0
0
ВОЗД РВОЗД ВЕТ
i
I
CT
0
i
,
ВОЗД РВОЗД
С
С
0,381 0,199
1.
135,5
ВЕТ ВЗЛ
Н
НЖ
Р ВОЗД ВОЗД
H
Д
0,333 0,8
1 . .
0,035 Pr Re
ВОЗД
Н Г П ВОЗД ВОЗД
Р
Д
11
1
24
24
ДН ДН Н ДН
23СТ СТ
1
2
7...9,3 /
Т
К Вт м К
2
1,5...6 /
Т
К Вт м К
вычисляется по формуле
где
лачности, Вт/м2;
(см. приложение табл. 1);
– интенсивность солнечной радиации в полдень с учетом об-
– плотность и удельная теплоемкость воздуха
– температура стенки (кровли), К.
Расчеты интегрального коэффициента теплоотдачи в ночное время
выполняются по следующим зависимостям:
– область жидкости
– область газового пространства (стенка и кровля)
Усредненная (за сутки) величина интегрального коэффициента теп-
лоотдачи находится по формуле
, (4.32)
; (4.33)
. (4.34)
, (4.35)
после чего находится полный коэффициент теплоотдачи через соответствующую поверхность (стенку, кровлю (крышу), днище) по формуле
(4.4), в которой вместо
подставляется
.
При проведении ориентировочных расчетов для железнодорожных
цистерн
, а для резервуаров
.
4.2. Определение температуры подогрева нефтепродуктов
Конечная температура подогрева определяется условиями тех опера-
ций с нефтепродуктом, которые необходимо произвести. При осуществлении сливо-наливных операций температура подогрева должна обеспечивать всасывание нефтепродукта насосами и перекачку его на заданное расстояние или слив в заданные сроки. Если нефтепродукт подогревается для
его отстоя, то температура подогрева должна определяться из условия
быстрого оседания отстаиваемых частиц.
25
Минимально необходимая температура подогрева
min.под
вс
г
m2
m
*
m2
*min.под
H
d
Q
ln
mu
1
TT
,m
*
*
,ld
г
05,1...1г
6,1...4,1г
вс
Н
Z
К323Т
зал
Км/Вт40
ст
К253Т
возд
с/м
3
293
м/кг890
с/м108,28
24
293
К/1108,0u
К275Тгр
Км/Вт6,1
гр
ч5,8tдн
2
0
м/Вт200i
м2,34Др
м92,11Hр
м3Hк
при выкачке
нефтепродукта из железнодорожных цистерн, нефтеналивных судов или
резервуаров с помощью насосов зависит от их всасывающей способности и
может быть найдена по формуле
, (4.36)
где u – коэффициент крутизны вискограммы;
ки режима движения; Q – подача насоса;
продукта при температуре
провода;
– поправка, учитывающая неизменность потока (
при турбулентном режиме,
всасывающая способность насоса;
;
– длина и внутренний диаметр трубо-
при ламинарном режиме);
– разность геодезических отметок
– известная вязкость нефте-
– характеристи-
–
приемного патрубка емкости и насосной.
Температура подогрева мазутов не должна превышать 363 К, а масел
– 333 К. Для остальных нефтепродуктов она должна быть ниже температуры вспышки их паров в закрытом тигле не менее, чем на 25 градусов.
4.3. Пример расчета
Определить вероятную температуру нефти после 30 суток хранения в
нетеплоизолированном резервуаре РВС 10000 со сферической кровлей.
Высота взлива нефти 9 м. Температура закачки нефти в резервуар
. Средняя толщина стенки резервуара 9 мм, кровли – 4 мм. Ко-
эффициент теплопроводности стали
. Температура воз-
духа в районе размещения резервуара в период хранения нефти
, скорость ветра на уровне кровли 2
. Характеристики
нефти таковы: плотность и кинематическая вязкость при 293 К
;
мы
. Температура грунта под днищем резервуара
коэффициент его теплопроводности
жительность дня
, интенсивность солнечной радиации в полдень
; коэффициент крутизны вискограм-
. Принять продол-
.
Решение
1. По приложению (см. табл. П.3) для резервуара РВС 10000 находим
;
;
.
,
26
2. Площадь поверхности днища резервуара, кровли и стенки, контак-
2
2
Д
м918
4
2,3414,3
F
2
2
2
К
м6.1864
2
2,34
314,3F
2
Ж.СТ
м5.96692,3414,3F
2
Г.СТ
м6,313992,112,3414,3F
2
м7,40626,3135,9666,1864918F
918 275 1864,6 966,5 313,6 253
258
4062,7
о
T К
/
0,5 323 258 290,5
СР
T К
'
СР
T
3
6
5,290
м/кг7,891
2935,290107461
890
Ккг
Дж
18485,29039,3762
890
56,31
C
5,290р
с/м107,37e108,28
242935,290108,04
5,290
тирующей с нефтью и газовым пространством
;
;
;
.
3. Общая площадь поверхности резервуара
.
4. Так как резервуар контактирует с двумя средами, то приведенная
температура окружающей среды определяется по формуле
.
5. Предварительная оценка средней температуры нефти за период
хранения
.
6. Плотность, удельная теплоемкость, кинематическая вязкость, ко-
эффициенты тепло- и температуропроводности при температуре
формулам
;
;
;
по
27
Км
Вт
152,05,29000047,01
890
6,156
5,290н
;
с/м102,92
7,8911848
152,0
a
29
5,290
'
СР
T
40871
102,92
107,37
Pr
9
4
п
кг1037,799187,891G
6
К5,269Тст
К2805,2695,2905,0
П.Г
К/11057,3
280
1
3
П.Г
п.г
Т
км
Вт
0249,0
273283
273280
0244,00251,00244,0
возд
706,0
273283
273280
705,0707,0707,0Pr
возд
с/м109,13
0
1,142801,0
1
10
26
6
возд
.
7. Параметр Прандтля при температуре
8. Масса нефти в резервуаре
Расчёт коэффициента теплопередачи через крышу
9. Задаемся ориентировочной температурой крыши
10. Средняя температура газового пространства
11. Коэффициент объемного расширения паровоздушной смеси в га-
зовом пространстве
по формуле
.
.
.
.
.
12. Теплофизические параметры воздуха при температуре
приложению табл. 1 с использованием метода линейной интерполяции
;
.
13. Кинематическая вязкость воздуха определяется по формуле
.
по
28
14. Вычислим параметр Грасгофа, предварительно заменив сфериче-
2
2
3
2 3 0,25 1,49
3 34,2
э
h м
м41,449,1992,11h
п.г
9
2
6
33
102,163
109,13
5,2692801057,381,941,4
Gr
99
возд
102,115706,0102,163PrGr
9
возд
10PrGr
Км/Вт49,22805,29014,1
2
3
к1
9,104102,11518,0
25,0
9
к
Км/Вт61,29,1040249,0
э
с/м102,11
0
1,142531,0
1
10
26
6
253возд
скую кровлю ровным по объему цилиндром.
Эквивалентная высота цилиндра
Полная высота газового пространства
Параметр Грасгофа
15. Произведение параметров Прандтля и Грасгофа для газового
пространства
.
.
.
.
16. Так как
, то коэффициент теплоотдачи от «зеркала»
нефти в газовое пространство резервуара определяется по формуле
.
17. Коэффициент конвекции по формуле
.
18. Эквивалентный коэффициент теплопроводности газового про-
странства
.
19. Кинематическая вязкость воздуха при температуре 253 К опреде-
ляется по формуле
.
29
20. Число Рейнольдса при обдувании резервуара
6107143
102,11
2,342
Re
6
возд
)Км/(Вт0228,0
253возд
Ккг/Дж1009C
253р
3
253возд
м/кг395,1
3
0
1031,4
2535,26921009395,1
200
I
К)Вт/(м0,14
253
2535,269
1031,4
2,34
0228,0
00022,0
2
22,3
76,1
3
нIд
Км/Вт58,56107143706,0
2,34
0228,0
035,0
28,0333,0
Iн
Км/Вт56,8
24
5,82458,55,80,14
2
I
Вт
Км
21,2
56,8
1
40
004,0
61,2
41,4
49,2
1
K
1
2
к
КмВт453,021,2/1К
2
к
.
21. Коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость и плот-
ность воздуха при температуре окружающей среды находим по приложению:
;
;
.
22. Критерий, характеризующий соотношение тепловых потоков, по-
лучаемых кровлей за счет солнечной радиации и конвекции
.
23. Интегральный коэффициент внешней теплоотдачи от поверхно-
сти крыши к воздуху в дневное время по формуле
24. Та же величина, но в ночное время определяется по формуле
25. Усредненная (за сутки) величина интегрального коэффициента
внешней теплоотдачи для крыши определяется по формуле
.
26. Коэффициент теплопередачи от нефти к воздуху через крышу ре-
зервуара
.
.
.
Следовательно,
30
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]