4.2. Определение температуры подогрева нефтепродуктов

Конечная температура подогрева определяется условиями тех операций 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.

Минимально необходимая температура подогрева 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 – коэффициент крутизны вискограммы; – характеристики режима движения; Q – подача насоса; – известная вязкость нефтепродукта при температуре ; – длина и внутренний диаметр трубопровода; – поправка, учитывающая неизменность потока ( при турбулентном режиме, при ламинарном режиме); – всасывающая способность насоса; – разность геодезических отметок 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. Коэффициент теплопроводности стали . Температура воздуха в районе размещения резервуара в период хранения нефти , скорость ветра на уровне кровли 2 . Характеристики нефти таковы: плотность и кинематическая вязкость при 293 К ; ; коэффициент крутизны вискограммы . Температура грунта под днищем резервуара , коэффициент его теплопроводности . Принять продолжительность дня , интенсивность солнечной радиации в полдень .

Решение

1. По приложению (см. табл. П.3) для резервуара РВС 10000 находим ; ; .

2. Площадь поверхности днища резервуара, кровли и стенки, контактирующей 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, коэффициенты тепло- и температуропроводности при температуре по формулам

;

;

;

;

.

7. Параметр Прандтля при температуре по формуле

.

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 газовом пространстве

.

12. Теплофизические параметры воздуха при температуре по приложению табл. 1 с использованием метода линейной интерполяции

;

.

13. Кинематическая вязкость воздуха определяется по формуле

.

14. Вычислим параметр Грасгофа, предварительно заменив сферическую 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 пространства

.

19. Кинематическая вязкость воздуха при температуре 253 К определяется по формуле

.

20. Число Рейнольдса при обдувании резервуара

.

21. Коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость и плотность воздуха при температуре окружающей среды находим по приложению:

; ; .

22. Критерий, характеризующий соотношение тепловых потоков, получаемых кровлей за счет солнечной радиации и конвекции

.

23. Интегральный коэффициент внешней теплоотдачи от поверхности 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 резервуара

.

Следовательно, .

27. Проверяем правильность выбора температуры крыши

.

Так как расхождение ранее принятой температуры крыши и найденной в результате расчетов составляет

,

то требуется повторить расчеты при новой величине .

28. Задаем и уточняем величины параметров

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

;

;

;

;

;

.

Так как

,

то дальнейшего уточнения температуры крыши резервуара не требуется.

Расчёт коэффициента теплопередачи через стенку, контактирующую

с газовым пространством резервуара

29. Так как средняя температура газового пространства нами уже найдена , то величины , , , при ней пересчитывать нет необходимости.

30. Задаемся ориентировочной температурой стенки .

31. Параметр Грасгофа

.

32. Произведение параметров

.

33. Так как , то коэффициент теплопередачи от «зеркала» нефти в газовое пространство резервуара по формуле при допущении, что ,

.

34. Коэффициент конвекции

.

35. Эквивалентный коэффициент теплопроводности газового пространства определяется по формуле

.

36. Величина критерия определяется по формуле

.

37. Интегральный коэффициент внешней теплоотдачи от поверхности стенки к воздуху в дневное и в ночное время, а также в среднем за сутки

;

;

.

38. Коэффициент теплопередачи от нефти к воздуху через стенку резервуара, контактирующую с газовым пространством

.

39. Проверяем правильность выбора температуры стенки

;

Так как расчётная величина температуры стенки отличается от ранее принятой на

,

то дальнейшего уточнения не требуется.

Расчёт коэффициента теплопередачи через стенку,

контактирующую с нефтью

40. Задаемся температурой стенки .

41. Параметры нефти при данной температуре

;

;

;

;

.

42. Параметр Прандтля при температуре стенки

.

43. Параметр Грасгофа

.

44. Произведение параметров

.

45. Так как , то коэффициент теплоотдачи

.

46. Величина критерия определяется по формуле

.

47. Интегральные коэффициенты внешней теплоотдачи резервуара к воздуху в дневное и ночное время, а также в среднем за сутки по формулам

;

;

.

48. Коэффициент теплопередачи от нефти к воздуху через стенку, смоченную жидкостью определяется по формуле

Откуда .

49. Проверяем правильность выбора температуры стенки

.

Так как отклонение расчетной температуры от принятой

,

то больше уточнять величину нет необходимости.

Расчёт коэффициента теплопередачи через днище резервуара

50. Задаемся ориентировочной температурой внутренней поверхности днища .

51. Плотность, удельная теплоёмкость, кинематическая вязкость, коэффициенты тепло – и температуропроводности нефти при этой температуре

;

;

;

;

.

52. Параметры Прандтля и Грасгофа при температуре

;

.

53. Величина произведения

.

54. Величина коэффициента теплоотдачи через днище из формулы

.

55. Коэффициент теплопередачи через днище из формулы

,

что даёт .

56. Проверка правильности выбора температуры днища

Так как

,

то температура днища задана верно.

Расчёт вероятной температуры нефти к концу периода хранения

57. Коэффициент теплопередачи от нефти в окружающую среду определяется по формуле

.

58. Вероятная температура нефти к концу периода хранения определяется по формуле

59. Расчётная средняя температура нефти определяется по формуле