Яндекс Метрика
Теплогидравлический расчет погружного подогревателя змеевикого типа для вертикального резервуара

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.

Рисунок 1 – Расчетная блок-схема первого этапа теплового расчета процесса подогрева битума в резервуаре.
Рисунок 1 – Расчетная блок-схема первого этапа теплового расчета процесса подогрева битума 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 t.
IV расчетный блок: определение количества теплоты, необходимое для подогрева битума в резервуаре от tx до t.
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.

Рисунок 2 – Эскиз геометрии подогревателя с указанием основных размеров.
Рисунок 2 – Эскиз геометрии подогревателя с указанием основных размеров.

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).

Теплогидравлический расчет погружного подогревателя змеевикого типа для вертикального резервуара
Теплогидравлический расчет погружного подогревателя змеевикого типа для вертикального резервуара

Рисунок 3 – Напряженно-деформированное состояние подогревателя при расчетных нагрузках.

Список литературы

  1. Назмеев Ю.Г. Мазутные хозяйства ТЭС. Москва, Издательство МЭИ, 2002.
  2. Лопухов В.В. Разработка комплексной методики расчета процессов подогрева мазута в резервуарах мазутных хозяйств ТЭС. Казань, КГЭУ, 2002.
  3. ГОСТ 17375-2001 (ИСО 3419-81).

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты по теме

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00

    Есть подобная задача?
    Отправьте запрос и ТЗ!

      Приложите ТЗ. Разрешенные форматы: pdf, doc, docx, rtf. Размер не более 4Мб.

      У вас остались вопросы?

        Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех!
        Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта. Нажимая «Принять», вы соглашаетесь с использованием нами таких инструментов для рекламы, аналитики и организации поддержки.