油庫課程設計--某中轉-分配油庫的的工藝設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本小組課程設計總題目為某中轉-分配油庫的的工藝設計，本部分設計主要是加熱器的選擇計算和管路保溫計算。參考石油庫設計規(guī)范等文獻資料，結合給出的油庫基本資料，考慮經(jīng)濟適用、安全等因素針對不同油品不同油罐選擇合理的加熱器。并對加熱器的一些結構參數(shù)和工作參數(shù)進行了計算，并選擇了蒸汽鍋爐的型號。油庫中還需對管路保溫，本設計中根據(jù)資料針對地

2、計算出保溫層厚度并對保溫層厚度對減少熱損失進行分析。</p><p>　　關鍵字：加熱 保溫 蒸汽管路</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　總則3</b></p><p><b>　　引言4</b></p><p>

3、<b>　　1 基礎資料5</b></p><p><b>　　1.1原始數(shù)據(jù)5</b></p><p>　　1.2由原始數(shù)據(jù)初步得到的基本數(shù)據(jù)5</p><p>　　2 加熱目的及方法7</p><p>　　3 加熱器的選擇8</p><p>　　3.1全面加

4、熱器8</p><p>　　3.2分段式加熱器8</p><p>　　3.3蛇管式加熱器8</p><p>　　4 加熱器結構計算9</p><p>　　4.1油罐總傳熱系數(shù)9</p><p>　　4.2單位時間內加熱油品所需的總熱量17</p><p>　　4.3加熱器的加熱面積

5、計算20</p><p>　　5 管路保溫27</p><p>　　5.1 概述保溫結構作用27</p><p>　　5.2保溫結構27</p><p>　　5.3 油罐和管路保溫的熱力計算28</p><p>　　6 蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量33</p><p>　　6.1 鍋

6、爐的用途33</p><p>　　6.2 蒸汽鍋爐的分類33</p><p>　　6.3蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量33</p><p><b>　　7 結語36</b></p><p>　　8 參考文獻37</p><p><b>　　附錄38</b></p&

7、gt;<p><b>　　總則</b></p><p><b>　　設計依據(jù)：</b></p><p>　　郭光臣 董文蘭等．參考文獻1[M]．中國石油大學出版社，2006</p><p>　　王從崗 張艷梅.儲運油料學[M].中國石油大學出版社，2009</p><p>　　許行.參

8、考文獻1[M].中國石化出版社，2009</p><p>　　中國石油化工集團公司.石油庫設計規(guī)范[M].(GB50074-2002)</p><p>　　馬秀讓.油庫設計實用手冊 [M].中國石化出版社，2009</p><p>　　李長友．熱工基礎[M]．中國農業(yè)大學出版社，2009</p><p><b>　　設計原則：<

9、;/b></p><p>　　設計首先應考慮安全的原則，比如油品加熱不能超過其閃點溫度，以防止其發(fā)生火災等安全事故。其次要針對不同油品選擇合適的加熱器，計算經(jīng)濟合理的加熱溫度，選擇經(jīng)濟合理的蒸汽壓力溫度。與此同時，要考慮實用性。</p><p><b>　　設計水平：</b></p><p>　　本設計僅是以學習方法的目的進行的。由于知識

10、水平有限以及參考資料不夠齊整等原因，設計結果會存在比較大的偏差，設計結果不能作為實際油庫運行儀器選擇和參數(shù)設定。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　油庫是接收、儲存、發(fā)放石油或石油產品的企業(yè)或單位。它是協(xié)調原油生產、原油加工、成品油供應及運輸?shù)募~帶，是國家石油儲備和供應的基地，它對于保障國防和促進國民經(jīng)濟高速發(fā)展具有相當重要的意義。此外，油

11、庫是我國現(xiàn)代化建設和軍隊后勤建設的重要組成部分，也是油料儲存、供應的基礎。</p><p>　　中轉-分配油庫中對油品的加熱是必不可少的，油庫三種不同油品，其中一些油品在低溫條件下具有較大粘度，為使其裝卸作業(yè)順利進行，必須對油品進行升溫加熱。依據(jù)設計任務書上給出的油庫經(jīng)營的油品種類以及油品的年收發(fā)量和油品進入油庫的方式以及運出的方式。依據(jù)油品的種類查閱相關的文獻資料獲得油品的性質為之后的加熱溫度、壓力的取值提供理

12、論依據(jù)。油庫油罐的加熱器的形式以及管路保溫材料的選擇根據(jù)設計規(guī)范以及相關手冊等選擇。</p><p>　　通過一學期的油庫設計管理學習，能夠根據(jù)油品性質和油庫地質條件和地區(qū)氣象資料等進行計算、分析、類比從而設計出針對不同油品的加熱系統(tǒng)。</p><p>　　本設計的大致設想如下：</p><p>　　確定油庫所在地的氣象資料</p><p>

13、　　選擇各油品的加熱方式、加熱器</p><p><b>　　計算油罐總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　計算油罐前面加熱所需熱量</p><p>　　計算加熱器的加熱面積</p><p>　　計算管路保溫層厚以及進行效果分析</p><p><b>　　選擇蒸汽鍋爐</b&g

14、t;</p><p><b>　　1 基礎資料</b></p><p><b>　　1.1原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　氣象數(shù)據(jù)：油庫所在區(qū)域年平均氣溫12.4℃，月最高溫度35℃，月最低溫度-15℃；年平均降雨量780mm，日最大降雨量940mm，年平均降雨天數(shù)77天；風向為西北。</p><

15、p>　　此設計中取風速為1.8m/s（根據(jù)給出的年平均氣溫、月最高溫度、月最低氣溫為以及降雨量等基本資料查氣象資料得到其年平均風速為1.8～3m/s），最冷月地表平均溫度去-20℃（低于月最低溫度）</p><p>　　油品資料：進93#汽油13萬噸/年，5#柴油分別為25萬噸/年，汽油全部由鐵路外運，5#柴油用汽車槽車運出；重油由鐵路運進20萬噸/年，全部由汽車槽車運出。油品種類及性質見表1。</p

16、><p>　　表1-1 油品種類及性質</p><p>　　1.2由原始數(shù)據(jù)初步得到的基本數(shù)據(jù)</p><p>　　由于年平均氣溫為12.4℃ 而比重的油品溫度為15.6℃所以將油品的比重換算到12.4℃</p><p><b>　　在15.6℃時</b></p><p>　　93# 汽油比重為0.

17、72，</p><p>　　5# 柴油比重為0.83，</p><p>　　重油比重為0.97， </p><p>　　(1-1) </p><p><b>　　由以上公式計算：</b></p><p>　　93# 汽油密度為0.72+0.003654=0.723654 t/m3&l

18、t;/p><p>　　5#柴油密度 0.83+0.003045=0.833045t/m3 </p><p>　　重油密度為 0.97+0.00231=0.97321 t/m3</p><p>　　表1-2 選罐結果</p><p>　　由選罐結果查參考文獻[1]的表5-2、表5-5、</p>&l

19、t;p>　　表1-3 石化公司北京設計院拱頂油罐系數(shù)</p><p>　　同理查參考文獻[5]的表</p><p>　　綜上可得本設計中所選用的油罐的尺寸如下表：</p><p>　　表1-4 油罐尺寸</p><p>　　2 加熱目的及方法</p><p>　　為了降低油品的粘度，提高其流動性，必須進行加

20、熱。油庫中對油品加熱的主要目的是：降低油品在管道內輸送的水力摩阻，加快油罐車和油船的裝卸速度，促進原油破乳，使油品脫水和沉降雜質，加速油品的調合等。</p><p>　　油品加熱常用的熱源有水蒸氣、熱水、熱空氣和電能等。水蒸氣是目前最常用的熱源，它具有熱焓高、易于制備和輸送、使用比較安全等優(yōu)點，油庫加熱作業(yè)常采用表壓為個大氣壓的水蒸氣。</p><p>　　對油品進行加熱所采用的加熱方法有

21、：蒸汽直接加熱法、蒸汽間接加熱法、熱水墊層加熱法、熱油循環(huán)加熱法和電加熱法等。其中蒸汽間接加熱法是將水蒸氣通過油罐中的管式加熱器和罐車的加熱套，使加熱器或加熱套升溫來加熱油品。優(yōu)點是蒸汽與油品不直接接觸。這種方法適用于一切油品的加熱，目前應用廣泛。</p><p>　　油庫中對輸油管道的加熱方法有蒸汽管伴隨加熱和電加熱。庫內管道一般都不長，熱油在管道中輸送不會有很大溫降，油品不至于在管路中凝固，所以一般情況下不需

22、要進行伴隨加熱。只是對間歇作業(yè)的不放空的粘油和凝固點低于最低周圍介質溫度的油品，它們的管路才采用伴隨加熱。</p><p>　　蒸汽管伴隨加熱法分為內伴隨和外伴隨，內伴隨優(yōu)點是熱能利用率高，加熱時間短。缺點是蒸汽管溫度較高，應力補償不易處理；蒸汽管發(fā)生漏損時不宜維修和處理；蒸汽管安裝在內部增大了油流的水力摩阻。外伴隨用保溫材料把蒸汽管和油管包扎在一起。優(yōu)點是施工和維修方便；缺點是熱效率低。</p>

23、<p>　　管路的電加熱有直接加熱、間接加熱和感應加熱三種方法。直接加熱法是對管路直接通電，使管路自體發(fā)熱而加熱管內油品，優(yōu)點是比較簡便，缺點是管路應包覆良好的電絕緣材料，以減少電流損失和保證安全。間接加熱法是把有良好電絕緣的電熱導線和油管用保溫材料包扎在一起，電熱導線通電后發(fā)熱，將熱量傳給油管以加熱管內油品；感應加熱是把線圈和油管用保溫材料包扎在一起，線圈通交流電后產生交變磁場，輸油管在交變磁場中誘發(fā)產生感應電流而升溫，使管

24、內油品被加熱。但是我國的電力資源一直比較緊張，所以一般不采用電加熱方式。</p><p>　　綜上所述，本設計中油罐加熱采用蒸汽間接加熱法,管路保溫采用外伴隨加熱。</p><p><b>　　3 加熱器的選擇</b></p><p>　　油罐中常用的加熱器按布置形式可分為全面加熱器和局部加熱器。</p><p>&l

25、t;b>　　3.1全面加熱器</b></p><p>　　全面加熱器用于對油罐中的油品全面加熱，它均勻布置在罐內距罐底不高的整個水平位置上，其結構形式分為分段式加熱器和蛇管式加熱器。</p><p><b>　　3.2分段式加熱器</b></p><p>　　分段式加熱器由若干個分段構件組成，每一分段構件由2~4根平行的管子與

26、兩匯管連接而成。整個分段構件可從人孔進出，便于安裝和檢修。幾個分段構件以并聯(lián)或串聯(lián)的形式聯(lián)成一組，組的總數(shù)取偶數(shù)，每組有單獨的蒸汽進口和冷凝水出口。優(yōu)點：當某一組發(fā)生故障時，可單獨關閉該組閥門，而用其他完好的各組繼續(xù)進行加熱作業(yè)。此外，分組還可以調節(jié)加熱過程，根據(jù)加熱過程實際需要來關開閉組數(shù)。缺點：但分段加熱器的加熱效果不如蛇管式好，管子連接頭多，伸縮不便，容易造成管子接頭處焊口損壞而發(fā)生蒸汽泄漏，對于不嚴格要求含水量的油品，對于進行間

27、歇作業(yè)并需經(jīng)常調節(jié)加熱面積的油罐，適宜采用分段式加熱器</p><p><b>　　3.3蛇管式加熱器</b></p><p>　　蛇管式加熱器是用一根很長的管子彎曲成的管式加熱器，為了安裝和維修方便才設置少量的法蘭連接。蛇管在油罐下部均勻分布。為了使管子在溫度變化是自由收縮，用導向卡箍將蛇管安裝在金屬支架上。常把蛇管分成幾節(jié)彼此對稱地分布在進出油管的兩側，各節(jié)均有單

28、獨的蒸汽輸入管和冷凝水排出管，各節(jié)可單獨調節(jié)以調整加熱面積。其優(yōu)點：蛇管在罐內均勻分布，可提高油品加熱效果。缺點：安裝和維修均不如分段式加熱器方便，每節(jié)蛇管的長度比分段式加熱器要長得多，因而蛇管加熱器需要采用較高的蒸汽壓</p><p>　　本設計中的油庫經(jīng)營的油品有：93#汽油，5#柴油和重油，93#汽油由于凝點較低，粘度也相對較低，且閃點較低，所以不對93#汽油的油罐進行加熱。但5#柴油和重油的粘度相對同溫度

29、下的汽油較大，油庫所在地區(qū)最低氣溫又比較低，為保證裝卸作業(yè)的順利進行，必須對這兩種油品的油罐進行熱。本設計中選用蛇管式加熱器,用表壓3~8個大氣壓。</p><p>　　4 加熱器結構計算</p><p>　　4.1油罐總傳熱系數(shù)</p><p>　　地上不保溫立式油罐的總傳熱系數(shù)</p><p><b>　?。?-1）</

30、b></p><p><b>　　式中—傳熱系數(shù)；</b></p><p><b>　　—表示面積；</b></p><p>　　角碼符號、、—罐壁、罐頂和罐底。</p><p>　　按油罐裝滿系數(shù)為計算，應取為罐壁總面積的。</p><p><b>　　罐壁

31、傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　式中 —油品至油罐內部放熱系數(shù)，W/m2℃；</p><p><b>　　—罐壁的厚度，m；</b></p><p>　　—罐壁的放熱系數(shù)，W/m2℃；</p><p>　　—罐

32、壁至周圍介質的放熱系數(shù)，W/m2℃；</p><p>　　—罐壁至周圍介質的輻射放熱系數(shù)，W/m2℃。</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 、——系數(shù)，決定值的大小，可由《參考文獻1》的表4-7查得；</p><p>　　——油罐內油層高度，m；</p><p&

33、gt;　　——油品在定性溫度下的導熱系數(shù)，W/m2℃ ；</p><p>　　——格拉曉夫準則，反映流體在自然對流時粘滯力與浮升力的關系，即流體自然對流的強度：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　——普朗特準則，反映流體的物理性質：</p><p><b>　　（4-5）<

34、;/b></p><p>　　其中 ——重力加速度，；</p><p>　　——定性溫度下流體的運動粘度，；</p><p>　　——定性溫度下流體的比熱容，℃。</p><p>　　——定性溫度下流體的導熱系數(shù)，W/m2℃；</p><p>　　——定性溫度下流體的密度，；</p><p&

35、gt;　　——定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，℃；可由參考文獻[1]表4-8查得；</p><p>　　——流體的平均溫度與放熱壁面溫度的差值，℃；</p><p>　　——決定性尺寸，；考慮管線內部放熱時為內徑，外部放熱時為外徑。</p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　式中 ——15℃時的油

36、品密度，；</p><p>　　——油品的定性溫度，℃。</p><p>　　油品的定性溫度取油品平均溫度和加熱器管子外壁溫度的算術平均值。加熱器管子的外壁溫度可先假設，求出值后再校核原假設是否正確，也可近似地取加熱器管子外壁溫度等于蒸汽溫度。</p><p><b>　　（4-7）</b></p><p>　　—空氣的

37、導熱系數(shù)（可從參考文獻1表4-21查得），℃；</p><p><b>　　—油罐的直徑，m；</b></p><p><b>　　—雷諾數(shù)，無量綱；</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　—風速，按最冷月平均風速計算，m/s</p&

38、gt;<p>　　—空氣的粘度見參考文獻[1]表4-13，m2/s</p><p>　　—系數(shù)，按 的值查參考文獻[1]表4-13查得。</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　—黑體的輻射系數(shù)，W/㎡?K4</p><p>　　—罐體黑度，見參考文獻1表4-14</p&g

39、t;<p><b>　　—罐體平均溫度，℃</b></p><p>　　—最冷月空氣平均溫度，℃</p><p>　　罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)</p><p>　　罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)比較小，相對于罐壁它們對油罐的總傳熱系數(shù)影響較小，可不進行詳細計算而選用經(jīng)驗數(shù)值。取℃</p><p><b&

40、gt;　　罐底系數(shù)選擇標準：</b></p><p>　　<500m3 W/m2℃</p><p>　　在500m3 ～5000m3 之間 W/m2℃</p><p>　　>5000m3 W/m2℃</p><p>　　由總傳熱系

41、數(shù)公式可知，對總傳熱影響最大的是罐壁部分，其次是罐頂，而罐底的影響最小。本設計中油庫選用的油罐容積均大于5000m3 ，所以取℃，℃。</p><p>　　地上保溫油罐的總傳熱系數(shù)</p><p>　　地上保溫立式油罐的總傳熱系數(shù)求法不保溫油罐相同，只是在計算罐壁傳熱系數(shù)時，考慮到保溫層的熱阻比其它熱阻大得多，可由下式求得</p><p><b>　　（4

42、-10） </b></p><p>　　式中 ——保溫材料的導熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——保溫層的厚度，；</p><p>　　地上保溫油罐的罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)與地上不保溫油罐的罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)取值相同</p><p>　　表4-1 查得油品比熱容值</p><p>　　4

43、.1.1柴油油罐的總傳熱系數(shù)計算</p><p>　　5#柴油屬于輕柴油，通過查儲運油料學表5-25可得5#柴油的凝點為5℃，本設計中轉-分配油庫加熱作業(yè)的主要目的在于輸轉油品，所以加熱終溫應高于凝點5~10℃。本設計中選高于凝點10℃，因此5#柴油的加熱終了溫度為15℃，即=15℃。5#柴油采用立式拱頂油罐5個20000的油罐和1個10000的油罐</p><p>　?。?）20000的

44、油罐的總傳熱系數(shù)的計算</p><p><b>　　取℃，℃ ℃</b></p><p>　　1)平均油品溫度的計算</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　2)罐壁傳熱系數(shù)的計算</p

45、><p>　　假設℃油品的定性溫度℃</p><p><b>　　假設</b></p><p>　　把的數(shù)值帶入儲運油料學附表2油品密度溫度系數(shù)表中查得，所以此假設正確</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　由參考文獻[1]表4-9查得油品比熱容值并用內插法

46、算得定性溫度下的℃</p><p>　?。◤膮⒖嘉墨I1表4-8原油和油品體膨脹系數(shù)查得）</p><p>　　從參考文獻1查表4-7得 </p><p><b>　　℃</b></p><p>　　查由參考文獻1表4-12并用內插法可得到 ℃ </p><p>　　從參考文獻[1]的表4-13查

47、得 </p><p><b>　　℃</b></p><p>　　已知黑度，黑體輻射系數(shù)℃</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p>

48、<p><b>　　所以假設合理</b></p><p><b>　　℃ ℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　?。?）10000的油罐的總傳熱系數(shù)的計算</p><p><b>　　取℃，℃ ℃ ℃</b&g

49、t;</p><p><b>　　罐壁傳熱系數(shù)的計算</b></p><p>　　假設℃油品的定性溫度℃</p><p>　　由20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計算</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　由參考文獻[1]表4-9查得油品比熱容值并用內插法算

50、得定性溫度下的℃</p><p>　?。◤膮⒖嘉墨I[1]表4-8原油和油品體膨脹系數(shù)查得）</p><p>　　從參考文獻1查表4-7得 </p><p><b>　　℃</b></p><p>　　查由參考文獻1表4-12并用內插法可得到 ℃ </p><p>　　從參考文獻[1]的表4-13

51、查得 </p><p><b>　　℃</b></p><p>　　已知黑度，黑體輻射系數(shù)℃</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p>

52、;<p><b>　　所以假設合理</b></p><p><b>　　℃ ℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　4.1.2 重油的傳熱系數(shù)計算</p><p>　　重油即常壓渣油由參考文獻1表4-2得到渣油的加熱溫度推薦

53、值為70~80℃，本設計中選70℃,重油油罐采用地上保溫立式罐</p><p>　?。?）20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計算</p><p>　　地上保溫立式油罐的罐壁傳熱系數(shù)</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗，選擇玻璃棉氈為保溫層材料℃，油罐的保溫層厚度取m</p><p><b>　　℃</b></p>&

54、lt;p>　　與地上不保溫油罐相同，地上保溫油罐的罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)相對于罐壁傳熱系數(shù)對總傳熱系數(shù)影響較小，可不進行詳細計算而選用經(jīng)驗值，，</p><p><b>　　取℃，℃ ℃ </b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　(2）2000的油罐的總傳熱系數(shù)的計算</p&g

55、t;<p>　　與20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計算相同，根據(jù)經(jīng)驗，選擇玻璃棉氈為保溫層材料℃，油罐保溫層厚度取m 。</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　℃，℃（油罐容積小于5000）</p><p><b>　　取℃，℃ ℃ </b></p><p>&l

56、t;b>　　℃</b></p><p>　　4.2單位時間內加熱油品所需的總熱量</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　—單位時間內加熱油品所需的總熱量，W；</p><p>　　—用于油品升溫的熱量，J；</p><p><b>　?。?/p>

57、4-12）</b></p><p>　　—融化已凝固那部分油品所需熱量，J；</p><p>　　G （4-13）</p><p>　　—在加熱過程中散失于周圍介質中的熱量，J;</p><p>　?。?-14） </p><p>　　式中 —加熱總

58、時間（可參見參考文獻1表4-10），s</p><p>　　—被加熱油品總質量，kg</p><p>　　—油品的比熱容，J/kg℃</p><p>　　N—凝結的石蠟在油品中的含量，%</p><p>　　K—傳熱系數(shù)，W/m2℃</p><p>　　æ—石蠟的溶解潛熱，kJ/kg</p>&

59、lt;p>　　——油罐的總面積（，、、分別為罐頂、罐壁、罐底的表面積），；</p><p>　　——油罐總傳熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——加熱過程中油品的平均溫度，℃；根據(jù)設計任務書，取℃；</p><p>　　——油罐周圍介質溫度，℃。</p><p>　　4.2.1 5#柴油單位時間內加熱油品所需的總熱量</p>

60、<p>　　（1）20000的油罐的加熱器單位時間內加熱油品所需總熱量</p><p>　　油品升溫所需的熱量按下式計算：</p><p>　　由于柴油中不含蠟所以融化蠟所需要的熱量=0</p><p>　　加熱過程中散失于大氣中的熱量</p><p>　　單位時間內加熱油品所需的總熱量按下式計算：</p><

61、;p>　　由參考文獻[1]表4-10油品升溫所需的加熱時間查得范圍為大于48℃，本設計中取5小時</p><p>　?。?）10000的油罐的加熱器單位時間內加熱油品所需總熱量</p><p>　　油品升溫所需的熱量按下式計算：</p><p>　　由于柴油中不含蠟所以融化蠟所需要的熱量=0</p><p>　　加熱過程中散失于大氣中的

62、熱量</p><p>　　單位時間內加熱油品所需的總熱量按下式計算：</p><p>　　由參考文獻[1]表4-10油品升溫所需的加熱時間查得范圍為大于48℃，本設計中取5小時</p><p>　　4.2.2 重油單位時間內加熱油品所需的總熱量</p><p>　　(1）重油20000的油罐的加熱量計算</p><p&g

63、t;<b>　　取℃，℃ ℃</b></p><p><b>　　平均油品溫度的計算</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　假設平均溫度修正系數(shù)為0.00055，代入計算</p&

64、gt;<p>　　由計算得到的的值查參考文獻[2]附表2可知假設成立</p><p>　　油品的比熱由參考文獻[1]表4-9油品的比熱容查得</p><p>　　重油的凝固點取20℃，從參考文獻[1]表4-11查得溶解潛熱æ=217.7，油品總質量</p><p><b>　　加熱時間</b></p>&l

65、t;p>　　(2）重油2000的油罐的加熱量計算</p><p><b>　　取℃，℃ ℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　重油的凝固點取20℃，從參考文獻[1]表4-11查得溶解潛熱æ=217.7，油品總質量</p><p><b>　

66、　加熱時間</b></p><p>　　4.3加熱器的加熱面積計算</p><p>　　油庫中常用飽和蒸汽做熱源，當不考慮冷凝水在加熱器中過冷時，冷凝水和蒸汽溫度相等，都等于工作壓力下的飽和溫度，，此時</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　如果使冷凝水的溫度冷卻到低于飽和水溫

67、度，以達到充分利用熱源的目的，就需要增加加熱面積，此時加熱器面積應按下式計算</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　以上兩式中—單位時間內加熱油品所需要的熱量，W</p><p>　　—熱源通過加熱器對油品的總傳熱系數(shù)，℃</p><p>　　—熱源進入加熱器時的溫度，℃</p>

68、;<p>　　—罐內油品在加熱過程中的平均溫度，℃</p><p>　　—過冷系數(shù)，可有參考文獻[1]表4-5查得</p><p>　　表4-5 蒸汽冷凝水過冷系數(shù) </p><p>　　(1)油品平均溫度的計算</p><p>　　當時，用算式平均法求得，即</p><p><b>　

69、?。?-17）</b></p><p>　　當時，用對數(shù)平均法求得，即</p><p><b>　　（4-18）</b></p><p>　　式中—油品加熱起始溫度，℃</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　—油品加熱終了溫度，℃&

70、lt;/p><p>　　—油罐周圍介質的溫度，℃</p><p>　　(2)蒸汽經(jīng)加熱器至油品總傳熱系數(shù) </p><p>　　值用圓筒壁傳熱公式計算</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　式中 ——蒸汽向加熱器內壁的內部放熱系數(shù)，℃；</p><

71、p>　　——管子的內外徑及計入水垢和油污等在管子內外壁上的沉積物后各層的直徑，；</p><p>　　——水垢、管子、油品沉積物等的導熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——加熱器管子的外徑，；</p><p>　　——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)，℃。</p><p>　　蒸汽在加熱器管子內的運動速度較快，蒸汽本身粘度一般很小

72、，因此常處于紊流狀態(tài)（）。內部放熱系數(shù)可按紊流狀態(tài)下強制運動的放熱公式計算：</p><p><b>　　（4-21）</b></p><p>　　式（4-21）為不考慮相變情況下的計算公式。實際上，蒸汽在加熱器管子中不斷冷凝，加熱器中同時存在蒸汽和冷凝水，因此計算放熱系數(shù)時應考慮相變的影響。此時，蒸汽對加熱器內壁的內部放熱系數(shù)（℃）可按下式計算:</p>

73、<p><b>　　(4-22)</b></p><p>　　式中 ——加熱器進口處的蒸汽速度，一般?。?lt;/p><p>　　——蒸汽從加熱器進口至出口所經(jīng)過的管子長度，。</p><p>　　由以上兩式求得的值常在℃之間，數(shù)值較大，因此項就很小，實際計算中甚至可以忽略不計，再考慮到與之間的差別并不大，的計算可簡化為：</

74、p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　式中 ——從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——附加熱阻，℃；其值可由下表查得。</p><p><b>　　表5.2 加熱阻R</b></p><p><b>　?。?

75、-24）</b></p><p>　　式中 、——系數(shù)，決定值的大小，可參考文獻[5]中的表4-7查得；</p><p>　　——加熱器管子外徑，m；</p><p>　　——油品在定性溫度下的導熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——格拉曉夫準則，反映流體在自然對流時粘滯力與浮升力的關系，即流體自然對流的強度；</p>

76、;<p><b>　　（4-25）</b></p><p>　　——普朗特準則，反映流體的物理性質；</p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　其中 ——重力加速度，；</p><p>　　——定性溫度下流體的運動粘度，；</p><p

77、>　　——定性溫度下流體的比熱容，℃；</p><p>　　——定性溫度下流體的導熱系數(shù)，℃；</p><p>　　——定性溫度下流體的密度，；</p><p>　　——定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，℃；可由參考文獻[1]表4-8查得；</p><p>　　——流體的平均溫度與放熱壁面溫度的差值，℃；</p><p&g

78、t;　　——決定性尺寸，；考慮管線內部放熱時為內徑，外部放熱時為外徑。</p><p><b>　　（4-27）</b></p><p>　　式中 ——15℃時的油品密度，；</p><p>　　——油品的定性溫度，℃。</p><p>　　油品的定性溫度取油品平均溫度和加熱器管子外壁溫度的算術平均值。加熱器管子的外壁

79、溫度可先假設，求出值后再校核原假設是否正確，也可近似地取加熱器管子外壁溫度等于蒸汽溫度。</p><p>　　4.3.1柴油的加熱器面積計算</p><p>　　5#柴油屬于輕柴油，通過查儲運油料學表5-25可得5#柴油的凝點為5℃，本設計中轉-分配油庫加熱作業(yè)的主要目的在于輸轉油品，所以加熱終溫應高于凝點5~10℃。本設計中選高于凝點10℃，因此5#柴油的加熱終了溫度為15℃，即=15℃

80、。5#柴油采用立式拱頂油罐5個20000的油罐和1個10000的油罐</p><p>　　(1)20000的油罐的加熱面積的計算 </p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]，加熱器采用無縫鋼管制作，=0.05，附加熱阻取為0.00172℃。表壓力0.4MPa的蒸汽溫度為149℃，已知罐內油品平均溫度為℃，假設加熱器管壁溫度為℃。</p><p><b>　　

81、定性溫度：</b></p><p><b>　　℃。</b></p><p>　　由參考文獻[1]的表4-9查得</p><p><b>　　℃</b></p><p>　?。ㄓ蓞⒖嘉墨I[1]的表4-8查得）</p><p><b>　　℃</b&

82、gt;</p><p>　　從參考文獻1查表4-7得</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　所以假設加熱器罐壁溫度為99.5℃成立</p><p>　　由參考文獻[1]表4-5蒸汽冷凝水過冷系數(shù) 查得</p><p>　?。?）10000的油罐的加熱面積的計算</p&g

83、t;<p>　　由上面20000的油罐的加熱面積的計算可知，加熱面積的計算不涉及油罐直徑和高度的計算，僅僅是加熱器單位時間所需的總熱量不同。因此10000的油罐的加熱面積為：</p><p>　　4.3.2 重油的加熱器面積計算</p><p>　　重油即常壓渣油由參考文獻1表4-2得到渣油的加熱溫度推薦值為70~80℃，本設計中選70℃</p><p&

84、gt;　?。?)20000的油罐的加熱面積的計算</p><p>　　根據(jù)參考文獻[1]，加熱器采用無縫鋼管制作，=0.05，附加熱阻取為0.00172℃。表壓力0.6MPa的蒸汽溫度為169℃，已知罐內油品平均溫度為℃，假設加熱器管壁溫度為℃。</p><p>　　對于各準則的計算，定性溫度取為溫度取為℃。</p><p>　　由參考文獻[2]查表5-38可得70

85、℃時的恩氏粘度為14.1</p><p>　　由參考文獻[2]查表2-8可得換算關系</p><p>　　由參考文獻[1]的表4-9查得</p><p><b>　　℃</b></p><p>　?。ㄓ蓞⒖嘉墨I[1]的表4-8查得）</p><p><b>　　℃</b>&l

86、t;/p><p>　　從參考文獻1查表4-7得</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　由參考文獻[1]表4-5蒸汽冷凝水過冷系數(shù) 查得</p><p>　?。?）2000的油罐的加熱面積的計算</p><p>　　由上面20000的油罐的加熱面積的計算可知，加熱面積的計算不涉及油

87、罐直徑和高度的計算，僅僅是加熱器單位時間所需的總熱量不同。因此10000的油罐的加熱面積為：</p><p><b>　　5 管路保溫</b></p><p>　　5.1 概述保溫結構作用</p><p>　　石油庫中為了減少油罐、蒸汽管路、熱油管路的損失，有時加做保溫層是合算的。它能起到節(jié)省熱能、減少加熱器面積和降低加熱設備容量的作用。根

88、據(jù)經(jīng)驗，蒸汽管道都做保溫層。 不能保證輸油后迅速排空的輸油管道，如果所輸油品的凝固點又低于周圍介質的月平均溫度，應對管道做保溫層。用蒸汽管道熱伴隨或者電加熱的熱油管道應做保溫層。對于儲存粘油和易凝油的油罐，在我國華北、東北和西北地區(qū)都應做保溫層。</p><p><b>　　5.2保溫結構</b></p><p>　　5.2.1對保溫結構的要求</p>

89、<p>　?。?）保溫結構應該有足夠的機械強度 。保溫結構要能承受自重及外力的沖擊，能在受風力、雪載荷、空氣溫度波動及雨水的情況下不致脫落，以保證整體的結構性，所以要選用具有一定機械強度的保溫層。</p><p>　　（2）要有良好的保護層。要能保證外部的水蒸氣、雨水以及潮濕泥土的水分不進入保溫層。因為水分進入保溫層后，不僅使保溫材料厚度增加而且使保溫材料變軟、發(fā)霉、腐爛，降低機械強度，破壞保溫結構的完

90、整性，同時也增加散熱損失。</p><p>　?。?）保溫結構要簡單、易于施工和維修方便，同時盡量減少材料的消耗量和盡量做到保溫結構外表整齊美觀。</p><p>　?。?）保溫材料應有較低的導熱系數(shù)，一般不大于0.140℃，最大也不應該超過0.233℃，保溫材料的密度要小，一般應低于600kg/m3;耐熱溫度高，耐振動；抗壓強度應不小于0.3MPa含可燃物和水分極少；吸水性低；對金屬無腐

91、蝕作用等等。綜合上述要求，查參考文獻[1]的4-28表能夠用保溫材料的密度和導熱系數(shù)綜合考慮，本設計選用玻璃棉氈做保溫材料。</p><p>　　保證熱損失量不超過最大損失量見下表：</p><p>　　5-1管道保溫之最大允許散熱量</p><p>　　5.2.2 保溫結構的種類</p><p>　　保溫結構的種類較多，有涂抹式、填充式、

92、捆扎式、澆灌式、噴涂式、預制裝配式等。無論哪種結構形式，在保溫施工前都應先將保溫壁或殼面除銹，并做防腐處理。</p><p>　　5.3 油罐和管路保溫的熱力計算</p><p>　　5.2.1保溫層厚度計算</p><p>　　保溫層的厚度要根據(jù)計算和經(jīng)濟分析來確定。確定保溫層厚度的方法通常有限定保溫層表面溫度、限定起始與終了溫降、根據(jù)最佳經(jīng)濟條件和限定單位時間

93、內允許散熱量等多種方法，本設計中采用限定單位時間允許熱散失量的計算方法來確定，對于油罐保溫的厚度，只要把圓管傳熱改為平壁傳熱，也同樣可采用管道保溫厚度的方法來確定，考慮到油庫管道較短，可認為全線的傳熱系數(shù)K值相同，因此全線采用相同的保溫厚度。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 ——管路保溫層厚度，mm；</p>&

94、lt;p>　　——管路外徑，mm；</p><p>　　——保溫材料的熱導率，；</p><p>　　——管表面溫度，℃；</p><p>　　——保溫后管路允許散熱量，一般取～348，或按表（5-1）選取。</p><p>　　由上一步設計計算可得本設計中幾種油品的輸油管道的規(guī)格如下表：</p><p>　　表

95、5-2各種油品所選管規(guī)格表</p><p><b>　?。?）93#汽油：</b></p><p>　　管路外徑mm，保溫材料熱導率為</p><p>　　保溫層厚度按溫度最低時計算，油庫所在地區(qū)月最低氣溫為-15℃，取管路表面</p><p>　　管路表面溫度為10℃，保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗選取為232</p

96、><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　（2）5#柴油：</b></p><p>　　管路外徑=219mm，保溫材料熱導率，管路表面溫度為30℃保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗選取為232</p><p><b>　　mm</b></p><p

97、><b>　?。?）重油</b></p><p>　　管路外徑mm，保溫材料熱導率為，管路表面溫度為50℃，保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗選取為232</p><p>　　5.3.2 管路保溫厚度對減少熱損失的作用分析</p><p>　　保溫管路與不保溫管路熱損失比值</p><p><b>　　地面保溫

98、管路</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　由于和相對于和要大得多，在式（5-2）和式（5-3）中和可忽略不計，因而得</p><p><b>　?。?-4）</b></p&

99、gt;<p>　　—保溫管路與不保溫管路熱損失比值</p><p>　　—管路有保溫層時，單位管長上的熱損失</p><p>　　—管路無保溫層時，單位管長上的熱損失</p><p>　　、—管內流體的溫度、管外介質的溫度</p><p>　　、、—管路內經(jīng)、外徑、保溫層外徑</p><p>　　、—鋼管

100、導熱系數(shù)、保溫材料導熱系數(shù)</p><p>　　、—管路的內部放熱系數(shù)、外部放熱系數(shù)</p><p><b>　　—保溫層厚度，</b></p><p><b>　　管路外部放熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　（5-5）</b></p><p&g

101、t;<b>　　（1）93#汽油：</b></p><p>　　管路外徑，保溫材料熱導率，管內流體的溫度為40℃，管路外部放熱系數(shù)由前面加熱器部分可得到</p><p>　　保溫管路與不保溫管路熱損失的比值：</p><p>　　查由參考文獻1表4-12并用內插法可得到 ℃ </p><p>　　從參考文獻[1]的表4-

102、13查得 </p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　?。?）5#柴油：</b></p><p>　　已知管路外徑為219mm，保溫材料熱導率為</p><p><b>　　℃ </b></p><p>　　從參考文獻[1]的表

103、4-13查得</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　?。?）重油</b></p><p>　　管路外徑為，保溫材料熱導率為</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　在整個計算過程中不涉及油品的物理參數(shù)計算，

104、只和管直徑有關，所以</p><p>　　5.3.3蒸汽管路的熱力計算</p><p>　　對于地面敷設的蒸汽管路，周圍介質溫度就是大氣溫度。</p><p>　　總熱阻為： </p><p><b>　　（5-6）</b></p><p>　　式中 ——蒸汽

105、管保溫層的熱阻，，℃；</p><p>　　——保溫層外徑，mm；</p><p>　　——保溫層外壁至周圍大氣的對流放熱系數(shù)，可近似取℃。</p><p>　　蒸汽管路單位長度上的熱損失為</p><p>　　式中 ——蒸汽管路單位長度上的熱損失，；</p><p><b>　　——蒸汽溫度，℃；</

106、b></p><p>　　——周圍介質溫度，℃；</p><p><b>　　——總熱阻，℃。</b></p><p>　　管上為的蒸汽管路的的總熱損失為</p><p><b>　　（5-7）</b></p><p>　　系數(shù)1.25考慮到支架、法蘭、閥件等處的附加熱

107、損失。式（5-7）是以蒸汽管路沿線單位長度上的熱損失均相等為前提的。實際上蒸汽在管路內流動的過程中因壓降而產生溫度變化，沿線單位管長上的熱損失并不相等。因此用式（5-7）計算蒸汽管路的總熱損失是近似的。</p><p>　　求得管路終點蒸汽的壓力值和熱焓值，就可從水蒸氣圖表上查得在管路終點的蒸汽溫度。蒸汽管路的長度L均取為</p><p><b>　　（1）93#汽油：</

108、b></p><p>　　管路外徑為，保溫材料熱導率為，保溫層的外徑，℃</p><p>　　蒸汽管保溫層的熱阻℃</p><p><b>　　總熱阻</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　蒸汽管路單位長度上的熱損失</p>

109、<p>　　蒸汽管路的的總熱損失</p><p><b>　　（2）5#柴油：</b></p><p>　　管路外徑為，保溫材料熱導率為，保溫層的外徑，℃</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p

110、><b>　　3）重油：</b></p><p>　　管路外徑為，保溫材料熱導率為，保溫層的外徑，℃℃</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　蒸汽管路的的總熱損失</p><p>　　6 蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p>　　鍋爐是一種能量轉

111、換設備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能、高溫煙氣的熱能等形式，而經(jīng)過鍋爐轉換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。</p><p><b>　　6.1 鍋爐的用途</b></p><p>　　鍋爐的主要用途為采暖、洗浴和供應優(yōu)質蒸汽等。采暖、洗浴用的鍋爐主要是熱水鍋爐，工業(yè)上用的鍋爐主要是蒸汽鍋爐。</p><p>　　6.

112、2 蒸汽鍋爐的分類</p><p>　　蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃氣蒸汽鍋爐等；按照構造可以分為立式蒸汽鍋爐、臥式蒸汽鍋爐，小型蒸汽鍋爐多為單、雙回程的立式結構，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結構。</p><p>　　6.3蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p>　　當采用飽和蒸汽作為熱源，不考慮冷凝水過冷時，認為進入加熱器的是干飽和蒸汽，從

113、加熱器排出的是飽和冷凝水，則加熱器所需要的蒸汽量為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 ——加熱器所用的蒸汽量，；</p><p>　　——單位時間內加熱油品所需的總熱量，；</p><p>　　——干飽和蒸汽的熱焓，；</p><p>　　——飽和冷凝水

114、的熱焓，；</p><p>　　表6-1油庫常用的燃煤型鍋爐的主要技術數(shù)據(jù)</p><p>　　6.3.1 5#柴油蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p>　?。?）的油罐的蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p><b>　　蒸汽表壓力，</b></p><p>　　由熱工基礎附表4飽和水與飽和蒸汽

115、表查得：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　?。?）的油罐的蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p><b>　　蒸汽表壓力，</b></p><p><b>　　，</b>

116、;</p><p><b>　　則</b></p><p>　　查參考文獻12表8-21油庫常用鍋爐推薦表選用臥式快裝手燒爐KZG0.5-8。</p><p>　　6.3.2 重油蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p>　　1)的油罐的蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p><b>　　蒸

117、汽表壓力，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　查參考文獻12表8-21油庫常用鍋爐推薦表選用臥式快裝手燒爐KZG0.2-5</p><p>　　的油罐的蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量</p><p>

118、<b>　　蒸汽表壓力，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　查參考文獻12表8-21油庫常用鍋爐推薦表選用臥式快裝手燒爐KZG0.2-5。</p><p><b>　　7 結語</b&g

119、t;</p><p>　　經(jīng)過查閱各類書籍和油庫設計規(guī)范等，進行了加熱系統(tǒng)設計。5#柴油和重油的加熱器均選用蛇管式加熱器。93#汽油的保溫層厚度，，,其他計算參數(shù)如下表：</p><p>　　表7-1油罐加熱器的結果</p><p>　　表7-2管路保溫計算結果</p><p><b>　　8 參考文獻</b><

120、/p><p>　　[1] 郭光臣,董文蘭等.油庫設計與管理[M].北京：中國石油大學出版社，2006</p><p>　　[2] 王從崗,張艷梅等.儲運油料學[M].北京：中國石油大學出版社，2009</p><p>　　[3] 許行.油庫設計與管理[M].北京：中國石化出版社，2009</p><p>　　[4] 中國石油化工集團公司.石油庫設

121、計規(guī)范[M].(GB50074-2002)</p><p>　　[5] 馬秀讓.油庫設計實用手冊 [M].北京：中國石化出版社，2009</p><p>　　[6] 李長友．熱工基礎[M]．北京：中國農業(yè)大學出版社，2009</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附件1：罐區(qū)工藝流程圖</p