
О проекте
- Теплогидравлический расчет погружного подогревателя змеевикого типа для вертикального резервуара
- ООО «ЗЭОТЭК»
- Нефтегаз
Теплогидравлический расчет погружного подогревателя змеевикого типа для вертикального резервуара
ООО «Завод энергоэффективного и емкостного оборудования» – инжиниринговая компания, предоставляющая услуги по производству оборудования и внедрению на объект заказчика. Специализируется на производстве емкостного и технологического оборудования как в стандартном исполнении, так и по индивидуальному техническому заданию заказчика.
Одной из специализаций ООО «ЗЭОТЭК» является выпуск противопожарного оборудования, такого как: бак-дозатор; бак запаса пенообразователя; пеносмеситель диафрагменный (mix) и широкого диапазона (межфланцевый); эластичная мембрана для пенообразователя к баку-дозатору; мембранный расширительный бак пожаротушения; шкаф пенного пожаротушения.
Также компания изготавливает прочные металлические емкости, применяемые для хранения жидкостей (в том числе питьевой воды) и газов, светлых и темных нефтепродуктов, масел.
В 2023 г. компания ООО «ЗЭОТЭК» обратилась к специалистам АО «МЦД» для выполнения теплового расчета с целью определения необходимой площади поверхности подогревателя (подогревательных элементов или секций) битума в резервуаре, а также расчета необходимого расхода теплоносителя (в данной случае – масла).
Подогрев битума в резервуарах необходим для поддержания его постоянной температуры с целью предотвращения застывания, обводнения и лучшей выдачи. Битумные резервуары независимо от своей конструкции постоянно отдают теплоту в атмосферу или грунт. Кроме того, вновь загружаемый битум может иметь различную температуру в зависимости от климатических условий, способа подачи или загрузки его в резервуар, а также длительности доставки.
Расчет тепловых процессов в резервуаре состоял из двух основных этапов. На первом этапе определялось количество теплоты Q, необходимое для покрытия потерь от резервуара в окружающую атмосферу или грунт и для дополнительного подогрева битума в резервуаре до необходимой температуры. На втором этапе выполнялся поверочный расчет способа подогрева битума с целью определения его основных характеристик (выбиралась конструктивная схема змеевика).
Поверочный расчет проводится при условии, что способ подогрева и (или) теплообменное оборудование должны компенсировать все теплопотери и обеспечить постоянный подогрев битума до необходимого заданного уровня.
Основными целями первого этапа расчета были:
- определение начальной (вероятной) температуры битума в резервуаре;
- определение потерь теплоты в окружающую среду независимо от конструкции резервуара и способа его размещения;
- определение количества теплоты , которое должно компенсировать потери и обеспечить постоянный дополнительный подогрев битума до заданных конечных температур.
Начальная температура битума – это температура, которую он имеет при подаче в резервуар или в конце длительного хранения в резервуаре. Вероятной начальную температуру называют потому, что при ее определении стараются учесть все многообразие факторов, влияющих на интенсивность охлаждения нефтепродукта. К таким факторам относятся: 1) способ перевозки (железнодорожными цистернами, водным или трубопроводным транспортом); 2) температура битума при его наливе в резервуар; 3) температура окружающей среды (наружного воздуха или грунта); 4) размеры емкости, определяющие площадь поверхности охлаждения; 5) уровень заглубления резервуара (наземный, подземный и полуподземный); 6) коэффициент теплопередачи через стенки резервуара; 7) продолжительность охлаждения; 8) количество битума в резервуаре и его теплофизические свойства.
Конечная температура зависит от того, для каких целей производится подогрев битума. Для каждой технологической операции в битумном хозяйстве имеется свое наиболее выгодное значение температуры подогретого битума, в том числе и для хранения в резервуаре.

Методика первого этапа теплового расчета состояла из пяти расчетных блоков, обозначенных римскими цифрами I-V, при этом расчетный блок V являлся подпрограммой и использовался для расчетов как во II, так и в III расчетных блоках методики.
I расчетный блок: определение характерных площадей поверхности резервуара.
II расчетный блок: определение вероятной температуры битума tx при его хранении в резервуаре в течение времени τ0.
III расчетный блок: определение потерь теплоты от битума в резервуаре в окружающую среду за единицу времени при нагревании его от tx до t2м.
IV расчетный блок: определение количества теплоты, необходимое для подогрева битума в резервуаре от tx до t2м.
V расчетный блок: определение коэффициента теплопередачи от битума в резервуаре в окружающую среду при .
На втором этапе, после того, как была рассчитана суммарная площадь поверхности теплообмена и длины трубы змеевика, был создан эскиз геометрии змеевика (рис. 1), на основе которого вычислялась площадь поверхности теплообмена и гидравлические потери.
Для обеспечения нагрева битума в заданных интервалах температуры заказчику было рекомендовано увеличить толщину изоляции на стенках резервуара на 50 мм для снижения теплопотерь.

Дополнительно специалисты АО «МЦД» провели расчет напряженно деформированного состояния змеевика с учетом вычисленного ранее температурного состояния змеевика, внутреннего давления (1,6 МПа) и веса битума (при заданном уровне налива).


Рисунок 3 – Напряженно-деформированное состояние подогревателя при расчетных нагрузках.
Список литературы
- Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. Москва, Издательство МЭИ, 2002.
- Лопухов В.В. Разработка комплексной методики расчета процессов подогрева мазута в резервуарах мазутных хозяйств ТЭС. Казань, КГЭУ, 2002.
- ГОСТ 17375-2001 (ИСО 3419-81).
Есть подобная задача? Звони!
+7 (495) 644-06-08
info@digitaltwin.ru
Пн-Пт 9:00 – 18:00
Другие проекты по теме
Отправить сообщение
Свяжитесь с нами
+7 (495) 644-06-08
info@digitaltwin.ru
Пн-Пт 9:00 – 18:00