Материал: Температурный режим хранения нефтепродуктов в резервуарах. Мартыненко Г.Н., Тульская С.Г

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)

Если при расчете по формуле (4.27) получается, что , то принимается равным единице. В качестве линейного размера при вычислении параметра в данном случае берут высоту газового пространства резервуара . Физические константы газовоздушной смеси берут при ее средней температуре.

При отсутствии ветра коэффициент теплоотдачи от крыши в воздух определяют по формулам (4.22) или (4.23) с учетом разности температур . При наличии ветра коэффициент можно определить по формулам вынужденной конвекции или принять его равным .

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 – высота взлива жидкости в резервуаре, м; – высота газового пространства, м; – критерий, характеризующий отношение теплового 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.

Величина вычисляется по формуле

, (4.32)

где – интенсивность солнечной радиации в полдень с учетом облачности, Вт/м²; – плотность и удельная теплоемкость воздуха (см. приложение табл. 1); – температура стенки (кровли), К.

Расчеты интегрального коэффициента теплоотдачи в ночное время выполняются по следующим зависимостям:

– область жидкости

; (4.33)

– область газового пространства (стенка и кровля)

. (4.34)

Усредненная (за сутки) величина интегрального коэффициента теплоотдачи находится по формуле

, (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 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

.