第四章  油库加热系统设计
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第四章 油库加热系统设计. 第一节 油品加热目的及方法 第二节 油罐罐式加热器设计 第三节 蒸汽管路的计算 第四节 油罐及管路的保温. 第一节 油品加热目的与方法. 油品加热的目的:降粘 油罐及管线保温的目的: 经济目的:减小热损失,降低能耗 生产目的:方便操作,减少事故发生. 第四章 油库加热系统设计. 第一节 油品加热目的与方法. 油品加热方法 油罐(车)加热方法 蒸汽直接加热法 蒸汽间接加热法 热水垫层加热法 热油循环加热法 电加热法 油管线加热方法 蒸汽伴随加热法(内伴随、外伴随) 电加热法(直接加热、间接加热、感应加热).

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第四章 油库加热系统设计

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第四章 油库加热系统设计

第一节 油品加热目的及方法

第二节 油罐罐式加热器设计

第三节 蒸汽管路的计算

第四节 油罐及管路的保温


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第一节 油品加热目的与方法

  • 油品加热的目的:降粘

  • 油罐及管线保温的目的:

    • 经济目的:减小热损失,降低能耗

    • 生产目的:方便操作,减少事故发生

第四章 油库加热系统设计


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第一节 油品加热目的与方法

  • 油品加热方法

    • 油罐(车)加热方法

      • 蒸汽直接加热法

      • 蒸汽间接加热法

      • 热水垫层加热法

      • 热油循环加热法

      • 电加热法

    • 油管线加热方法

      • 蒸汽伴随加热法(内伴随、外伴随)

      • 电加热法(直接加热、间接加热、感应加热)

第四章 油库加热系统设计


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第二节 油罐管式加热器设计

  • 油罐管式加热器种类

    • 全面加热器

      • 分段式加热器

      • 蛇管式加热器

    • 局部加热器

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 油品加热温度的确定

    • 加热终了温度tyz

      • 油品性质

      • 作业性质

      • 地区及气温

      • 节约能源

      • 安全因素

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 加热起始温度tys

式中:

tys:油品加热起始温度

tyz:油品加热终了温度

tj:油罐周围介质温度

K:从油品到油罐周围介质的总传热系数

∑Fi:油罐总散热面积

τ:冷却时间

G:油罐内油品总质量

c:油品比热容

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 周围介质温度

    • 地上固定顶罐

    • 地上卧罐

    • 埋地油罐

式中:

ttu:最冷月地表平均温度;

tqi:最冷月油罐周围大气的平均温度;

φ:油罐的高度和直径的比值

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 公式推导假设条件

    • 在整个冷却过程中,油温处处均匀一致

    • 在整个冷却过程中,油品无蜡析出

    • 在整个冷却过程中,油罐的总传热系数为常数

    • 油品的比热容为常数

  • 根据能量平衡:

    油品冷却放出的热量=油罐向周围介质的散热量

    dQ1=- Gcdt

    dQ2=K∑Fi(t-tj)dτ

    dQ1=dQ2

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 油罐全面加热器加热面积的计算

式中:

F:加热器加热面积,m2;

Q:单位时间内加热器向油品提供的热量,W;

K0:蒸汽通过加热器对油品的总传热系数;

t1:蒸汽在加热器进口处的温度,℃;

t2:蒸汽在加热器出口处的温度,℃;

ty:加热过程中罐内油品的平均温度,℃。

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 关于t1和t2

    • 加热器入口是饱和蒸汽,出口是饱和水,又忽略加热管中的压降,则有:t2= t1

    • 加热器进口为饱和蒸汽,出口为过冷水,则加热器的加热面积为:

式中: φ为过冷系数

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 罐内油品平均温度ty

时,

时,

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第二节 油罐管式加热器设计

  • K0的计算

式中:

α1:蒸汽对加热管内壁的换热系数(内部放热系数);

di (i=1,…,n):管子内径,水垢、油污等各层的直径;

λi:加热管、水垢、油污等的导热系数;

α2:加热器最外层到油品的换热系数(外部放热系数);

d:加热器管外径。

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 定性尺寸的选取

    • 管线内部放热,取内径

    • 管线外部放热,取外径

  • 定性温度的选取

    • 受迫对流换热,取流体温度

    • 自然对流换热,取流体和换热壁面温度的平均值

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第二节 油罐管式加热器设计

  • Q的计算

    加热器向油品提供的总热量Q包括:

    • 油品升温所需的热量

    • 融化蜡结晶所需的热量

    • 通过油罐散失于周围介质中的热量

      总热量:

式中:

æ:蜡的溶解潜热

K:油品至油罐周围介质的

总传热系数

τ:油品加热时间

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第二节 油罐管式加热器设计

  • K 的计算

其中 为油罐的装满系数

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 加热器总长

  • 蛇管式加热器分段长度

式中:

D:加热器管外径,m;

C=0.00005 m-1;

P1:加热器进口蒸汽压力,Pa;

P2:加热器出口蒸汽和冷凝水压力,Pa;

tZ:饱和蒸汽温度,℃;

λH:汽水混合物的摩阻系数。

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 蒸汽耗量的计算

式中:

GZ:加热器蒸汽耗量,kg/s;

Q:加热所需总热量,W;

iZ:加热器进口处干饱和蒸汽的热焓值,J/kg;

iN:加热器出口处饱和冷凝水的热焓值,J/kg;

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 铁路油罐车的加热计算

Q1:油品升温及溶解蜡结晶所需要的热量, J;

Q3 :单位时间内蒸汽通过加热套传递给油品的热量,W;

q1:通过油罐车上表面散失于周围大气中的热量,J;

q2:通过加热套散失于周围大气中的热量,J;

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第二节 油罐管式加热器设计

  • 油罐车加热时间

  • 加热一辆油罐车所需要的蒸汽量

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 输油管路的伴随加热

    • 内、外伴随的含义

    • 伴随管管径和根数的确定

    • 热力计算:蒸汽温度的确定

    • 伴随管路敷设的要求

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 蒸汽管路的水力计算

    • 管径的确定

式中:

d:蒸汽管内径,m;

GZ:蒸汽的质量流量,kg/s;

vZ:蒸汽的流速,m/s,pp.204 表4-25

ρZ:蒸汽的密度,kg/m3;

ρZ1:蒸汽管起点处蒸汽的密度,kg/m3;

ρZ2:蒸汽管终点处蒸汽的密度,kg/m3;

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 管路压降的计算

(mmH2O)

式中: λ:水力摩阻系数(阻力平方区)

蒸汽管:e=0.2mm;

冷凝水管:e=0.5mm

L计:蒸汽管路计算长度,m;

GZ:蒸汽的质量流量

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 蒸汽管路的热力计算

    • 蒸汽管路的热损失Q=1.25qL

式中:

q:单位管长上的热损失,

tZ:蒸汽的平均温度,

tj:蒸汽管路周围介质温度,

对于地上管路,tj=最冷月大气平均温度

对于埋地管路及管沟敷设的管路,tj=最冷月土壤平均温度

∑R:蒸汽到管路周围介质的总热阻

L:蒸汽管路总长

1.25:考虑了支架、法兰、阀门等处的附加热损失。

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 蒸汽管路中的冷凝水量

式中: 为汽化潜热,J/kg

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第三节 蒸汽管路的计算

  • 疏水器(阀)

    • 作用:排水阻汽

    • 类型:

      • 机械型:利用蒸汽和冷凝水的密度差

      • 恒温型:利用蒸汽和冷凝水的温度差

      • 热动力型:利用蒸汽和冷凝水的热动力学性质的差异

第四章 油库加热系统设计


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第三节 蒸汽管路的计算

  • 疏水器选择的依据

工作压差:ΔP=P1-P2

设计排水量:

P1:疏水器进口压力

P2:疏水器出口压力

Gsh:疏水器的设计排水量;

G:计算求得的疏水器排量;

即:蒸汽管路中的冷凝水量;

K:排量倍率;

连续操作时,K取2~3;

间歇操作时,K取3~4。

h:冷凝水管摩阻;

ΔZ:回水箱液面到疏水器

出口间的位差;

P3:回水箱液面上的压力。

第四章 油库加热系统设计


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第三节 蒸汽管路的计算

  • 疏水器的选择

    • 查样本,满足在工作压差ΔP下,G样本≥Gsh

    • 疏水器的工作压力小于等于疏水器允许最大承压

    • 选择疏水器时,注意不同类型疏水器的适用条件

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第四节 油罐及管路的保温

  • 保温管路的热损失率:

    • 地上保温管路

    • 埋地保温管路

式中:

qb:保温管路单位管长上的热损失,W/m

q:在同样外界条件下,不保温管路单位管长上的热损失

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第四节 油罐及管路的保温

  • 保温层厚度的确定

    • 根据最优经济条件确定

    • 根据限定的保温层表面温度确定

    • 根据限定的温降值确定

第四章 油库加热系统设计

END


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