第四章 油库加热系统设计

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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 第四章 油库加热系统设计

5. 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 第四章 油库加热系统设计

6. 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 第四章 油库加热系统设计

7. 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 第四章 油库加热系统设计

8. 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 第四章 油库加热系统设计

9. 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，℃。 第四章 油库加热系统设计

10. 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 第四章 油库加热系统设计

11. 第二节 油罐管式加热器设计 • 罐内油品平均温度ty 时， 时， 第四章 油库加热系统设计

12. 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。 第四章 油库加热系统设计

13. 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 第四章 油库加热系统设计

14. 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 第四章 油库加热系统设计

15. 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 第四章 油库加热系统设计

16. 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。 第四章 油库加热系统设计

17. 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； 第四章 油库加热系统设计

18. 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； 第四章 油库加热系统设计

19. 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 第四章 油库加热系统设计

20. 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 第四章 油库加热系统设计

21. 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； 第四章 油库加热系统设计

22. 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 第四章 油库加热系统设计

23. 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。 第四章 油库加热系统设计

24. 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 第四章 油库加热系统设计

25. 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

26. 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

27. 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 第四章 油库加热系统设计

28. 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 第四章 油库加热系统设计

29. 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