油庫設(shè)計加熱器計算、管道保溫以及加蒸汽鍋爐計算

1、重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 摘要摘 要油庫是用來接收、儲存、發(fā)放原油或石油產(chǎn)品的企業(yè)或單位。它是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)募~帶，是國家石油儲備和供應(yīng)的基地對保障國防和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。油庫中最重要的組成部分就是儲油區(qū)。儲油區(qū)又稱油罐區(qū)，是油庫儲存油品的區(qū)域，也是油庫的核心部門，安全上需要特別注意。這個區(qū)的首要任務(wù)是保證儲油安全，防止火災(zāi)和泄漏。本課程設(shè)計將根據(jù)任務(wù)書中的要求，對儲油區(qū)的工藝進(jìn)行計算，其中包括確定每種油品油罐的個數(shù)和型式、油罐的分組5#柴油和燃料油加熱器面積的計算，保溫管路的計算以及蒸汽鍋爐計算。在綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識的前提下，查閱了有關(guān)油庫各部

2、分設(shè)計和計算的規(guī)范及資料，首先根據(jù)任務(wù)書中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定設(shè)計思路和要用到的計算公式、計算方法，經(jīng)濟(jì)、合理地確定儲油區(qū)的各個工藝。關(guān)鍵字：油庫 儲油區(qū) 油罐 防火堤I重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 目錄目 錄摘 要I目 錄II1緒 論12 設(shè)計參數(shù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)22.1油品的設(shè)計參數(shù)23 油庫的分級和分區(qū)33.1油庫的分級33.2油庫的分區(qū)34 儲油區(qū)油罐的確定44.1所需油罐參數(shù)45 油品加熱工藝55.1油品加熱的目的55.2油品加熱的方法55.3燃料油油罐加熱器面積計算55.4 5#柴油油罐加熱面積計算156 加熱器的選擇206.1全面加熱器206.2分段式加熱器206.3蛇管式加熱器217 管路保

3、溫227.1 概述保溫結(jié)構(gòu)作用227.2保溫結(jié)構(gòu)227.3管路保溫的熱力計算238 蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量278.1 鍋爐的用途278.2 蒸汽鍋爐的分類278.3蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量279 結(jié)論29參考文獻(xiàn)30附錄31II重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 緒論1緒 論油庫是接收、儲存、發(fā)放石油或石油產(chǎn)品的企業(yè)或單位。它是協(xié)調(diào)原油生產(chǎn)、原油加工、成品油供應(yīng)及運(yùn)輸?shù)募~帶，是國家石油儲備和供應(yīng)的基地，它對于保障國防和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。此外，油庫是我國現(xiàn)代化建設(shè)和軍隊(duì)后勤建設(shè)的重要組成部分，也是油料儲存、供應(yīng)的基礎(chǔ)。從儲油方式看，油庫可分為地面油庫、隱蔽油庫、山洞油庫、水封石洞油庫和海

4、上油庫等。隨著石油工業(yè)的飛速發(fā)展，油庫建設(shè)取得了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)代油庫已從傳統(tǒng)意義上的單一儲存石油的倉庫向綜合儲存和輸轉(zhuǎn)石油、液化氣、化工產(chǎn)品、物資等方向發(fā)展，并且在其他企業(yè)，如鐵道、交通、電力、冶金等部門也建有各種類型的油庫，以保證生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。我國油庫的發(fā)展是在較為薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)上起步的，它與石油工業(yè)和國民建設(shè)的發(fā)展息息相關(guān)。經(jīng)過較短的時間，我國油庫已有了較快發(fā)展。目前，我國原油庫的單庫容量已超過了百萬噸級，油庫中單個油罐的容量也超過了數(shù)萬噸乃至數(shù)十萬噸，而商業(yè)性油庫也向著中型化方向發(fā)展。與之相應(yīng)的油庫中的各種設(shè)施也日益復(fù)雜化、現(xiàn)代化。隨著石油工業(yè)的進(jìn)步和石油戰(zhàn)略地位的不斷提高，油庫

5、的建設(shè)也越來越重要。本設(shè)計將根據(jù)本設(shè)計任務(wù)書要求設(shè)計油罐加熱器、油罐和管路保溫以及蒸汽鍋爐。為此，本設(shè)計將依據(jù)相關(guān)原始資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并針對相關(guān)主要工藝過程進(jìn)行選型計算。1重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 設(shè)計參數(shù)2設(shè)計參數(shù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1油品的設(shè)計參數(shù)2.1.1油品的品種、性質(zhì)如表2.1所示表2.1 油品品種、油品性質(zhì)油品97#93#0#5#燃料油比重，d415.60.720.720.830.830.9閃點(diǎn)，28287272120運(yùn)動201155粘度8080352.1.2 庫區(qū)氣象資料氣象資料：油罐所在區(qū)域年平均氣溫16.4，月最高溫度40，月最低溫度6；年平均降雨量980mm，日最大降雨量1

6、340mm，年平均降雨天數(shù)90天；風(fēng)向?yàn)闁|南。2.1.3 油罐參數(shù)油罐相應(yīng)參數(shù)見表2.2表2.2油罐參數(shù)油罐類型標(biāo)準(zhǔn)容積（m3）罐壁高度（m）直徑（m）內(nèi)浮頂罐2000015.8540.50拱頂罐1000014.0731.2822重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 油庫的分級3 油庫的分級和分區(qū)3.1油庫的分級油庫主要是儲存易燃易爆的石油和石油產(chǎn)品，這對油庫安全是個很大的威脅。油庫容量越大，一旦發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故所造成的損失也越大。因此應(yīng)從防火安全觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)油庫總?cè)萘康拇笮。譃槿舾傻燃壊⒅贫ㄅc其相應(yīng)的安全防火標(biāo)準(zhǔn)，以保證油庫安全。國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ74-84石油庫設(shè)計規(guī)范第1.0.4規(guī)定：石油庫等

7、級的劃分，應(yīng)符合表3.1的規(guī)定。表3.1石油庫的等級劃分等級總?cè)萘浚╩）一級100000 m以上二級30000-100000 m三級10000-30000 m四級1000-10000 m五級1000 m以下油庫設(shè)計中，除了考慮儲存油品的數(shù)量之外，還應(yīng)考慮到油品的性質(zhì)，按照它們的易燃程度，來設(shè)置不同的安全距離。對石油庫儲存油品的火災(zāi)危險性的分類，按國標(biāo)規(guī)定應(yīng)符合表3.2。表3.2油庫儲存油品的火災(zāi)危險性分類油品閃點(diǎn)( )舉例28 以下原油、汽油乙28 至45 以下噴氣燃料、燈用煤油、-35#輕柴油45 至60 以下丙60 120輕柴油、重柴油、20#重油120 以上潤滑油、100#重油3.2油庫

8、的分區(qū)油庫按業(yè)務(wù)要求一般可分為儲油區(qū)、裝卸區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政管理區(qū)等四個區(qū)域。其中裝卸區(qū)又可細(xì)分為鐵路裝卸區(qū)、水運(yùn)裝卸區(qū)和公路裝卸區(qū)。生活區(qū)一般設(shè)在庫外，與油庫分開設(shè)置，以便于安全管理。3重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 油罐的確定4 儲油區(qū)油罐的確定4.1所需油罐參數(shù)4.1.1油罐型式選擇與數(shù)量確定根據(jù)油罐的選擇原則和每種油品的設(shè)計容積，該油庫選擇內(nèi)浮頂罐和拱頂罐，其要選擇的油罐參數(shù)根據(jù)油庫設(shè)計規(guī)范和郭光臣主編的油庫設(shè)計與管理P226中表5-2“石化公司北京設(shè)計院拱頂罐系列”，選擇出以下參數(shù)的油罐：表4.1 油罐基本參數(shù)油罐類型標(biāo)準(zhǔn)容積（m3）罐壁高度（m）直徑（m）內(nèi)浮頂罐2000015.85

9、40.50拱頂罐1000014.0731.282各種油品油罐型式選擇與數(shù)量根據(jù)公式4.1確定 （4.1）式中 某種油品的設(shè)計容量，； 油罐的名義容積，。代入相應(yīng)數(shù)據(jù)有： 93#號汽油： n = VsVD= 5847820000=2.92選20000 m3內(nèi)浮頂罐3個。97#號汽油： n=VsVD=4385920000=2.19選20000m3內(nèi)浮頂罐3個。0#柴油： n = VsVD= 4058410000=4.06選10000 m3拱頂罐4個。5#柴油： n = VsVD=3297310000=3.30選10000 m3拱頂罐4個。燃料油： n = VsVD=5847710000=5.85選

10、10000 m3內(nèi)浮頂罐6個。4重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 油品加熱工藝計算5油品加熱工藝5.1油品加熱的目的許多油品，如高粘和高凝固點(diǎn)原油、燃料油、重柴油、農(nóng)用柴油、潤滑油等，在低溫時具有很大的粘度，而且某些含蠟油品在低溫時由于蠟結(jié)晶，會發(fā)生凝固。為了降低這些油品的粘度，提高其流動性，就必須進(jìn)行加熱。油庫中對油品進(jìn)行加熱常出于用于降低油品在管道內(nèi)輸送的水里摩阻、加快油罐車和油船的裝卸速度、促進(jìn)原油破乳、使油品脫水和沉降雜質(zhì)、加速油品的調(diào)合和進(jìn)行潤滑的凈化再生等。5.2油品加熱的方法在油庫中對油罐、油罐車和其它容器中的油品進(jìn)行加熱所采用的加熱方法有：蒸汽直接加熱法；蒸汽間接加熱法；熱水墊層加熱

11、法；熱油循環(huán)加熱法和電加熱法等。油品加熱常用的熱源有水蒸氣、熱水、熱空氣和電能等。5.3燃料油油罐加熱器面積計算燃料油油粘度高，在輸送和儲存過程中不便，故需采取加熱器加熱以提高其流動性。根據(jù)任務(wù)書所提供的參數(shù)，由于最低溫度為6，油罐可以不選用保溫層，選擇油罐管式加熱器對燃料油儲罐進(jìn)行加熱，下面為加熱器面積的計算過程。5.3.1油品的平均溫度當(dāng)時，用算術(shù)平均法求得，即公式5.1 （5.1）當(dāng)時，用算術(shù)平均法求得，即公式5.2 （5.2）已知加熱起始溫度tys=6，加熱終了溫度tyz=32，周圍介質(zhì)溫度tj=13.66。因tyz-tjtys-tj=32-13.666-13.66=-2.392，所以

12、應(yīng)按式5.1計算，代入數(shù)據(jù)可得：ty=32+62=1955.3.2罐壁傳熱系數(shù)Kbi Kbi=11a1bi+bibi+1a2bi+a3bi （5.3） 式中 a1bi油品至油罐內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)，W/m2； bi罐壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2； bi罐壁的高度，m； a2bi罐壁至周圍介質(zhì)的外部放熱系數(shù)，W/m2； a3bi罐壁至周圍介質(zhì)的輻射放熱系數(shù)，W/m2。先假設(shè)罐壁平均溫度為17，則準(zhǔn)則方程的定性溫度為： tdx=12(ty+tbi) （5.4）代入數(shù)據(jù)可得： tdx=1219+20=18計算在定性溫度下的油品參數(shù)：d418=d415-a(t18-t15) （5.5）代入數(shù)據(jù)可得： d418

13、=0.913-0.0006118-15=0.911218=20e-u(18-20) （5.6）代入數(shù)據(jù)可得： 29=8.410-6e-0.0266(18-20)=8.85910-6m/ sH=12.663m（油罐裝油高度）y=117.5y15（1-0.0005t） （5.7）6代入數(shù)據(jù)可得: y=117.59311-0.000518=0.1251W/m由于，y15=913kg/m, y18 =915kg/m c=2.018+0.00322t-100 （5.8） 代入數(shù)據(jù)有：c=2.018+0.0032218-100=1.754kJ/kg查表5.1可得=0.674103表5.1 原油和油品的體積

14、膨脹系數(shù)相對密度相對密度相對密度0.730.740.750.760.770.780.790.800.810.821.1511.1301.1080.9970.9740.9530.9310.9100.8880.8660.830.840.850.860.870.880.890.900.910.920.8450.8240.8030.7820.7600.7390.7180.6960.6740.6530.930.940.950.960.970.980.991.001.011.020.6320.6120.5920.5720.5530.5340.5160.4970.4790.462根據(jù)上述參數(shù)計算準(zhǔn)則Gr和P

15、r Gr=h3(ty-tbi)gv2 （5.9）代入數(shù)據(jù)可得：Gr=12.66330.674103（19-18）（8.85910-6）2=1.741011 Pr=vcp （5.10）7代入數(shù)據(jù)得：Pr=9.72310-61.74391510000.1252=124GrPr=2.1610132107從表5.2查得表5.2 系數(shù)和值GrPr1.181/80.541/40.1351/3 a1bi=yh（GrPr） （5.11） 代入相應(yīng)數(shù)據(jù)有：a1bi=0.1350.125112.663（2.161013）13=37.06W/m表5.3 大氣壓力為760mmHg的干空氣物理常數(shù)溫度t，4030201

16、0010203040導(dǎo)熱系數(shù)，W/m 2.1772.1982.2792.3612.4422.5122.5932.6752.756粘度 10.0410.8011.7912.4313.2814.1615.0616.0016.96已知最冷月平均溫度為6，從表5.3可查得（插值法），相應(yīng)的空氣導(dǎo)熱系數(shù)。qi=2.51210-2W/m，粘度qi=14.1610-5m/s。又已知風(fēng)速，油罐直徑D=31.282m，可由公式求得Re Re=Dqi （5.12） 代入數(shù)據(jù)有：Re=2.531.28214.1610-5=5.5210551048從表5.4可查得C=0.023，n=0.8。表5.4 系數(shù)C和nRe5

17、-308051035103-5104Cn0.810.400.6250.460.1970.600.0230.80a2bi=CqiDRen （5.13）代入數(shù)據(jù)可得：a2bi=0.0232.51210-231.282（5.52105)0.8=4.75W/m已知黑度，黑體輻射系數(shù)C0=5.67WmwK4，tbi=10，tqi=6，則有： a3bi=C0(tbi+273100)4-(tqi+273100)4tbi-tqi （5.14） 代入數(shù)據(jù)可得：a3bi=C0(17+273100)4-(6+273100)410-6=2.53W/m由于鋼罐壁厚很小，而它的導(dǎo)熱系數(shù)又很大，因此在實(shí)際計算中可忽略。按式

18、5.3計算罐壁傳熱系數(shù)Kbi=1137.06+14.75+2.53=6.08W/m下面檢驗(yàn)原假設(shè)的罐壁平均溫度是否正確： |tbi+Kbiabity-tqi-ty| （5.15）9代入數(shù)據(jù)算得：tbi+Kbia1bity-tqi-ty=17+6.0837.0619-6-19=0.1331顯然原假設(shè)的罐壁溫度為17是合適的。5.3.3罐頂和罐底的傳熱系數(shù)罐頂和罐底的傳熱系數(shù)比較小，相對于罐壁它們對油罐的總傳熱系數(shù)的影響較小，可不進(jìn)行詳細(xì)的計算而選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。取罐頂傳熱系數(shù)Kding=0.7W/m，取罐底傳熱系數(shù)Kdi=0.21W/m。5.3.4油罐的總傳熱系數(shù)K （5.16）式中表示傳熱系數(shù)，表

19、示面積，角碼符號、分別指罐壁、罐頂和罐底。按油罐裝滿系數(shù)為計算，應(yīng)取為罐壁總面積的，應(yīng)取罐頂面積和罐壁面積之和。罐壁面積： Fbi=Dh （5.17）代入數(shù)據(jù)可得：Fbi=31.28212.663=1243m2矢高f： f=Hguan-H (5.18)代入數(shù)據(jù)得：f=17.504-14.070=3.434（m）罐頂面積： Fding=2Rf+DH-h (5.19)10代入數(shù)據(jù)得：Fding=237.2723.434+31.28214.070-12.663=941.99(m2)此處H指罐壁總高，h指罐壁裝油高度，R指拱頂?shù)那拾霃?，f指拱頂矢高。將不裝油的罐壁面積計入罐頂面積。罐底面積： Fdi

20、=4D2 (5.20)代入數(shù)據(jù)得：Fdi=431.8282=795.22（m）罐壁傳熱系數(shù)Kbi=6.08W/m罐頂傳熱系數(shù)Kding=0.7W/m罐底傳熱系數(shù)Kdi=0.21W/m油罐總傳熱系數(shù)K按式5.16計算得：K=KbiFbi+KdingFding+KdiFdiFbi+Fding+Fdi=6.081243+0.7941.99+0.21795.221243+941.99+795.22=2.81W/m5.3.5單位時間內(nèi)加熱油品所需的總傳熱量Q (5.21)式中 單位時間內(nèi)加熱油品所需的總熱量，W； 用于油品升溫的熱量，J。 (5.22) 融化已凝固的那部分油品所需的熱量，J； (5.23

21、) 在加熱工程中單位時間內(nèi)散失于周圍介質(zhì)中的熱量，W； (5.24)11油品升溫所需的熱量按式5.22計算：Q1=431.282212.6639151.75432-6=2.31107kJ上式中，平均油溫19時，密度=915kg/m，比熱容C=1.754kJ/kg，計算方法同前。融化蠟所需的熱量按式5.23計算Q2=N100G=62191009.80105=1.29107kJ上式中N=6，認(rèn)為6的蠟含量在長期冷卻過程中已全部凝結(jié)。燃料油的凝固點(diǎn)不高于25，從表5.5查得，蠟的融解潛熱應(yīng)不高于219.0KJ/kg。油品總質(zhì)量 G=4D2h (5.25)代入數(shù)據(jù)可得：G=432.828212.663

22、915=9.80105kg表5.5 石蠟融解潛熱油品凝固點(diǎn)，kJ/kg油品凝固點(diǎn)，kJ/kg-15-10-5051015196.8198.9203.1205.2209.3211.4213.520253035404550217.7219.0219.8221.9224.0226.1228.2加熱工程中散失在大氣中的熱量按式5.24計算：代入數(shù)據(jù)：Q3=2.812980.2119-6=1.09105W此處，F(xiàn)=Fbi+Fding+Fdi，是指油罐總散熱面積。12單位時間內(nèi)加熱油品所需的總熱量按式5.21計算：Q=(2.31108+5.94107)723600+1.08105 =1.091105W5.

23、3.6加熱器面積F （5.26）加熱器采用603.5無縫鋼管制作，d=0.06m。加熱器管組的傳熱系數(shù)、外部放熱系數(shù)按下式計算，附加電阻R取為0.00172 m2/W。取表壓力為0.408Mpa的蒸汽溫度為151.11，已知罐內(nèi)油品平均溫度為19，先假設(shè)加熱器管壁溫度為110。對于各準(zhǔn)則的計算，定性溫度取為（110+19）=64.5。代入公式：64.5=8.4e-0.0266（64.5-20）10-5=2.5810-5m2/s d464.5=0.913-0.0006164.5-15=0.883此處溫度為64.5時=0.00061，則： 64.5=875kg/m2,c=1.902kJ/kg（從表

24、5.6查得）表5.6 油品比熱容值油品定性溫度t，油品比熱容，油品定性溫度t，油品比熱容，010203040501.6961.7291.7581.7921.8251.859607080901001101.8881.9211.9551.9852.0182.04764.5=117.59311-0.000564.5=0.122W/m由表5.1得=0.84510-3 13 Gr=d3tgv2=0.0630.84510-3110-189.81（2.5810-5）2=2.47107 Pr=vcp=2.5810-51.9021038750.122=35GrPr=2.4710735=8.651082107查表

25、5.2， a2=yd（GrPr）n (5.27)代入數(shù)據(jù)得：a2=0.1350.1220.06（8.65108）1/3=261W/mK0值可由公式得： K0=11a2+R （5.28）代入數(shù)據(jù)可得：K0=11261+0.00172=180W/m校核原假設(shè)的加熱器管壁溫度，代入式5.15有：18+180261151.11-18-110=0.21顯然原假設(shè)的加熱器管壁溫度110是合適的。加熱器的面積F按式5.26計算：代入數(shù)據(jù)可得：F=1.091105180（151.11-18）=45.5m考慮到結(jié)垢、結(jié)污對傳熱效果的影響，增加10左右的加熱面積作為富裕量，取加熱面積F=50。14重慶科技學(xué)院本科

26、生課程設(shè)計 油品加熱工藝計算5.4 5#柴油油罐加熱面積計算5.4.1油品的平均溫度已知加熱起始溫度tys=6，加熱終了溫度tyz=15，周圍介質(zhì)溫度tj=13.66。因tyz-tjtys-tj=15-13.666-13.66=-0.172，所以應(yīng)按式5.1計算，代入數(shù)據(jù)可得ty=15+62=10.55.4.2罐壁傳熱系數(shù)Kbi Kbi=11a1bi+bibi+1a2bi+a3bi （5.3） 式中 a1bi油品至油罐內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)，W/m2； bi罐壁的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2； bi罐壁的高度，m； a2bi罐壁至周圍介質(zhì)的外部放熱系數(shù)，W/m2 ； a3bi罐壁至周圍介質(zhì)的輻射放熱系數(shù)，W

27、/m2。先假設(shè)罐壁平均溫度為9.5，則準(zhǔn)則方程的定性溫度代入式5.3有： 代入數(shù)據(jù)可得： tdx=1210.5+9.5=10計算在定性溫度下的油品參數(shù)： 將數(shù)據(jù)代入式5.5可得： d49.75=0.913-0.0006110-15=0.9162將數(shù)據(jù)代入式5.6可得： 15=8.410-6e-0.0266(10-20)=11.0310-6m/ sH=12.663m（油罐裝油高度）將數(shù)據(jù)代入式5.7可得: y=117.59311-0.000510=0.1256W/m由于，y15=913kg/m, y9.75 =920kg/m將數(shù)據(jù)代入式5.8可得： c=2.018+0.0032210-100=1

28、.727kJ/kg15重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 油品加熱工藝計算查表5.1可得=0.653103根據(jù)上述參數(shù)計算準(zhǔn)則Gr和Pr將數(shù)據(jù)代入式5.9可得：Gr=12.66330.653103（10.5-10）（11.0310-6）2=1.781011將數(shù)據(jù)代入式5.10得：Pr=11.0310-61.7279210000.1252=130GrPr=2.3110132107從表5.2查得將數(shù)據(jù)代入式5.11有：a1bi=0.1350.125612.663（2.311013）13=98.72W/m已知最冷月平均溫度為6，從表5.3可查得（插值），相應(yīng)的空氣導(dǎo)熱系數(shù)qi=2.51210-2W/m，粘度

29、qi=14.1610-5m/s。又已知風(fēng)速，油罐直徑D=31.282m，可由公式求得Re，將數(shù)據(jù)代入式5.12可得：Re=2.531.28214.1610-5=5.521055104從表5.4可查得C=0.023，n=0.8。將數(shù)據(jù)代入式5.13可得：a2bi=0.0232.51210-231.282（5.52105)0.8=4.75W/m已知黑度，黑體輻射系數(shù)C0=5.67WmwK4，tbi=10，tqi=6，則： 將數(shù)據(jù)代入式5.14可得：a3bi=C0(9.5+273100)4-(6+273100)49-6=0.88W/m由于鋼罐壁厚很小，而它的導(dǎo)熱系數(shù)又很大，因此在實(shí)際計算中可忽略。按

30、式5.3計算罐壁傳熱系數(shù)16Kbi=1198.72+14.75+0.88=5.33W/m下面檢驗(yàn)原假設(shè)的罐壁平均溫度是否正確：將數(shù)據(jù)代入式5.15可得：tbi+Kbia1bity-tqi-ty=10+5.3398.7210.5-6-10.5=0.2571顯然原假設(shè)的罐壁溫度為17是合適的。5.4.3罐頂和罐底的傳熱系數(shù)罐頂和罐底的傳熱系數(shù)比較小，相對于罐壁它們對油罐的總傳熱系數(shù)的影響較小，可不進(jìn)行詳細(xì)的計算而選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。取罐頂傳熱系數(shù)Kding=0.7W/m，取罐底傳熱系數(shù)Kdi=0.21W/m。5.4.4油罐的總傳熱系數(shù)K將數(shù)據(jù)代入式5.17可得罐壁面積：Fbi=Dh=31.28212.6

31、63=1243m2將數(shù)據(jù)代入式5.18可得矢高f：f=17.504-14.070=3.434（m）將數(shù)據(jù)代入式5.19可得罐頂面積：Fding=237.2723.434+31.28214.070-12.663=941.99(m2)此處H指罐壁總高，h指罐壁裝油高度，R指拱頂?shù)那拾霃?，f指拱頂矢高。將不裝油的罐壁面積計入罐頂面積。將數(shù)據(jù)代入式5.20可得罐底面積：Fdi=431.8282=795.22（m）罐壁傳熱系數(shù)Kbi=5.33W/m罐頂傳熱系數(shù)Kding=0.7W/m罐底傳熱系數(shù)Kdi=0.21W/m油罐總傳熱系數(shù)K按式5.16計算得：K=KbiFbi+KdingFding+KdiFd

32、iFbi+Fding+Fdi=5.331243+0.7941.99+0.21795.221243+941.99+795.22=2.50W/m5.4.5單位時間內(nèi)加熱油品所需的總傳熱量Q 油品升溫所需的熱量按式5.22計算：17Q1=431.282212.6639201.72715-6=1.39107kJ上式中，平均油溫19時，密度=915kg/m，比熱容C=1.754kJ/kg，計算方法同前。融化蠟所需的熱量按式5.23計算Q2=N100G=6209.31009.80105=1.23107kj上式中N=6，認(rèn)為6的蠟含量在長期冷卻過程中已全部凝結(jié)。5#柴油的凝固點(diǎn)不高于5，從表5.5查得，蠟的

33、融解潛熱應(yīng)不高于209.3KJ/kg。油品總質(zhì)量可由公式5.25得：代入數(shù)據(jù)有：G=432.828212.663920=9.81106kg加熱工程中散失在大氣中的熱量按式5.24計算：代入數(shù)據(jù)：Q3=2.812980.2110.5-6=3.77104W此處，F(xiàn)=Fbi+Fding+Fdi，是指油罐總散熱面積。單位時間內(nèi)加熱油品所需的總熱量按式5.21計算：Q=(1.39107+1.23107)723600+3.77104 =3.78104W5.4.6加熱器面積F 加熱器采用603.5無縫鋼管制作，d=0.06m。加熱器管組的傳熱系數(shù)、外部放熱系數(shù)按下式計算，附加電阻R取為0.00172 m2/

34、W。取表壓力為0.408Mpa的蒸汽溫度為151.11，已知罐內(nèi)油品平均溫度為10，先假設(shè)加熱器管壁溫度為90。對于各準(zhǔn)則的計算，定性溫度取為（90+10）=50。代入公式60=8.4e-0.0266（50-20）10-5=1.8610-5m2/s d450=0.913-0.0006250-15=0.891此處溫度為50時=0.00062，則： 60=880kg/m2,c=1.859kJ/kg（從表5.7查得）1850=117.59311-0.000550=0.123W/m由表5.1得=0.84510-3 Gr=d3tgv2=0.0630.88010-390-10.59.81（1.8610-5

35、）2=4.28108 Pr=vcp=1.8610-51.8591038800.123=247GrPr=4.28108247=1.0610112107查表5.2，a2=yd（GrPr）n=0.1350.1230.06（1.061011）1/3=409W/mK0值可由公式5.28得：代入數(shù)據(jù)有：K0=11409+0.00172=230W/m校核原假設(shè)的加熱器管壁溫度，代入公式5.15有：10.5+230409151.11-10.5-90=0.4281顯然原假設(shè)的加熱器管壁溫度90是合適的。加熱器的面積F按式5.26計算：代入數(shù)據(jù)可得：F=1.091105180（151.11-18）=45.5m考慮

36、到結(jié)垢、結(jié)污對傳熱效果的影響，增加10左右的加熱面積作為富裕量，取加熱面積F=50。19重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 加熱器的選擇6 加熱器的選擇6.1全面加熱器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(nèi)距罐底不高的整個水平位置上，其結(jié)構(gòu)形式分為分段式加熱器和蛇管式加熱器。6.2分段式加熱器分段式加熱器由若干個分段構(gòu)件組成，每一分段構(gòu)件由24根平行的管子與兩匯管連接而成。整個分段構(gòu)件可從人孔進(jìn)出，便于安裝和檢修。幾個分段構(gòu)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(dú)的蒸汽進(jìn)口和冷凝水出口。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)某一組發(fā)生故障時，可單獨(dú)關(guān)閉該組閥門，而用其他完好的各組繼續(xù)進(jìn)行加熱作業(yè)。此

37、外，分組還可以調(diào)節(jié)加熱過程，根據(jù)加熱過程實(shí)際需要來關(guān)開閉組數(shù)。缺點(diǎn)：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(yán)格要求含水量的油品，對于進(jìn)行間歇作業(yè)并需經(jīng)常調(diào)節(jié)加熱面積的油罐，適宜采用分段式加熱器，如圖6.1圖6.1分段式加熱器結(jié)構(gòu)6.3蛇管式加熱器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(shè)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(dǎo)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(jìn)出油管的兩側(cè)，各節(jié)均有單獨(dú)的蒸汽輸入管和冷凝水排出管，各節(jié)可單獨(dú)調(diào)節(jié)以

38、調(diào)整加熱面積。其優(yōu)點(diǎn)：蛇管在罐內(nèi)均勻分布，可提高油品加熱效果。缺點(diǎn)：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本設(shè)計中的油庫經(jīng)營的油品有：93#汽油，0#柴油，5#柴油和燃料油，93#汽油和0#20重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 加熱器的選擇柴油由于凝點(diǎn)較低，粘度也相對較低，所以不對93#汽油和0#柴油的油罐進(jìn)行加熱。但5#柴油和燃料油的粘度相對同溫度下的汽油較大，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(jìn)行，必須對這兩種油品的油罐進(jìn)行熱。本設(shè)計中選用蛇管式加熱器,用表壓38個大氣壓。蛇管式加熱器結(jié)構(gòu)如圖6.2 圖6.2蛇管

39、式加熱器結(jié)構(gòu)21重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 管路保溫7 管路保溫7.1 概述保溫結(jié)構(gòu)作用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(shè)備容量的作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(diǎn)又低于周圍介質(zhì)的月平均溫度，應(yīng)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(yīng)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(yīng)做保溫層。7.2保溫結(jié)構(gòu)7.2.1對保溫結(jié)構(gòu)的要求1）保溫結(jié)構(gòu)應(yīng)該有足夠的機(jī)械強(qiáng)度 。保溫結(jié)構(gòu)要能承受自重及外力的沖擊，能在受風(fēng)力、雪載荷、空氣

40、溫度波動及雨水的情況下不致脫落，以保證整體的結(jié)構(gòu)性，所以要選用具有一定機(jī)械強(qiáng)度的保溫層。2）要有良好的保護(hù)層。要能保證外部的水蒸氣、雨水以及潮濕泥土的水分不進(jìn)入保溫層。因?yàn)樗诌M(jìn)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(jī)械強(qiáng)度，破壞保溫結(jié)構(gòu)的完整性，同時也增加散熱損失。3）保溫結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)外表整齊美觀。4）保溫材料應(yīng)有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，一般不大于0.140，最大也不應(yīng)該超過0.233，保溫材料的密度要小，一般應(yīng)低于600kg/m3;耐熱溫度高，耐振動；抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于0.3MPa含可燃物和水分極少；吸水性

41、低；對金屬無腐蝕作用等等。綜合上述要求，查參考文獻(xiàn)1的表4.28能夠用保溫材料的密度和導(dǎo)熱系數(shù)綜合考慮，本設(shè)計選用玻璃棉氈做保溫材料。保證熱損失量不超過最大損失量見表7.1：表7.1管道保溫之最大允許散熱量管道外徑/mm流體溫度/507010015020025057243360809010830478511013016515940561051351651952195070120160195235273608413518522026522重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 管路保溫32570981552102453007.2.2 保溫結(jié)構(gòu)的種類保溫結(jié)構(gòu)的種類較多，有涂抹式、填充式、捆扎式、澆灌式、噴涂式

42、、預(yù)制裝配式等。無論哪種結(jié)構(gòu)形式，在保溫施工前都應(yīng)先將保溫壁或殼面除銹，并做防腐處理。7.3管路保溫的熱力計算7.3.1保溫層厚度計算保溫層的厚度要根據(jù)計算和經(jīng)濟(jì)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(jì)條件和限定單位時間內(nèi)允許散熱量等多種方法，本設(shè)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(rèn)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。 （7.1）式中 管路保溫層厚度，mm； 管路外徑，mm； 保溫材料的熱導(dǎo)率，； 管表面

43、溫度，； 保溫后管路允許散熱量，一般取348，或按表7.1選取。由上一步設(shè)計計算可得本設(shè)計中幾種油品的輸油管道的規(guī)格如表7.2：表7.2各種油品所選管規(guī)格表油品名稱吸入管管徑DN/mm管子外徑/mm壁厚/mm排出管管徑DN/mm管子外徑/mm壁厚/mm5#柴油1501595.01501595.01）燃料油：由于燃料油由鐵路作業(yè)線進(jìn)入，由槽車運(yùn)出，故不需要設(shè)置管路保溫。2）5#柴油：管路外徑=159mm，保溫材料熱導(dǎo)率，管路表面溫度為16.4保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗(yàn)選取為232=2.751591.2（0.061.16）1.3516.41.732321.5=4.59mm23重慶科技學(xué)院本科生課程設(shè)計 管路保溫7.3.2 管路保溫厚度對減少熱損失的作用分析保溫管路與不保溫管路熱損失比值地面保溫管路： （7.2） （7.3）由于和相對于和要大得多，在式6.2和式6.3中和可忽略不計，因而得： （7.4）式中 保溫管路與不保溫管路熱損失比值；管路有保溫層時，單位管長上的熱損失；管路無保溫層時，單位管長上的