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第四章 油品加热与热力管道计算,第一节 油品加热与保温的目的及方法第二节 油品加热起始温度和终了温度第三节 油罐管式加热器的结构和计算第四节 铁路油罐车的加热计算第五节 热油管道的外伴随加热第六节 蒸汽管路的计算第七节 其他加热方法第八节 油罐和管路的保温,油库设计与管理,一、本章主要内容,二、本章重点：1、起始、终了温度计算 2、全面加热器面积计算 3、保温层和伴热及经济保温层厚度计算,第四章 油品加热与热力管道计算,油库设计与管理,一、油品加热的目的 1、降低油品在管道的输送摩阻；2、加快装卸油罐车和船的速度；3、促进原油破乳；4、使油品脱水和沉降杂质；5、加速油品的调和；6、进行滑油的净化再生；7、燃料油的进炉加热。二、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。,4.1油品加热的目的和方法,第四章 油品加热与热力管道计算,一、加热方法,1、热源：水蒸汽、热水、热空气、电。2、常用水蒸汽：具有热焓高，易于制备和输送，安全，相 变热，3-8atm。3.油罐（车）加热方法蒸汽直接加热法：将蒸汽直接通入被加热的油品中。优点：操作方便，热度高 蒸汽间接加热法：将水蒸汽通过油罐中的管或加热器或罐车的加热套，使加热器或加热套升温来加热油品。热水垫层加热法：依靠油品下面的热水垫向油品加热，地下水封油库采用固定水位法储油应用这种方法。,4.1油品加热的目的和方法,第四章 油品加热与热力管道计算,热油循环加热法：从储油容器中不断抽出一部分，在容器外加热到低于闪点温度1520，再用泵打回容器中与冷油混合。优点：没有加热器，不影响油品质量。缺点：增加油泵，换热器4、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）,4.1油品加热的目的和方法,第四章 油品加热与热力管道计算,4.2油品加热起始温度和终了温度,加热起始温度（即冷却过程的终了温度）加热终了温度（即冷却过程的起始温度）,第四章 油品加热与热力管道计算,一、加热终了温度的确定,根据下列因素确定加热终了温度：油品性质作业性质地区及气温节约能源安全因素,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,1、加热是为了输送油品终了温度。2、高于凝固点510。3、燃料油杂质水份分离，使油品温度达到1c/s的温度。4、燃料油作为锅炉燃料时，加热温度依喷嘴对油品的粘度要求而定。5、润滑油沉降脱水脱杂质时，终了温度80 85，不超过95，因为重油含水达到100 时起泡，防突沸现象。,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,二、油库中的油品一般不会冷却到凝固状态，所以只研究冷却过程。,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,假设条件：油品温度均匀一致 无蜡析出 K=c（常数）热容c=常数则有：,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,两边积分:,-最冷月地表平均温度，,-最冷月油罐周围大气平均温度，,-油罐高H和直径D之比,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,环境温度：,4.2油品加热起始温度和终了温度,第四章 油品加热与热力管道计算,一、油罐管式加热器的种类,1）按布置形式分 全面加热器：均匀布置在罐内距罐底不高的整个水平位置。应用于短时间内要从油罐中发出大量油品。局部加热器：布置在罐内收发油管附近，应用于粘度不高（50时，粘度小），但不含冷至凝固点温度以下的油品，一次收发油量不多的油品。,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,2）按结构形式分 分段式加热器：（1）由1550mm无缝钢管焊接而成，每段管长度小于500mm，以并联、串联组成一组，组数偶数，对陈布置，在收发油管的两侧，每组有独立的进出口。（2）安装有一定的坡度 h=iL0+h0 i-坡度，大罐取1/150 1/75，小罐取1/75 1/50。L0分段管组长度 h0冷水管出口高度，h0=01 0.2m 优点：分段管组长度不大，摩阻较小，因此可在较低的蒸汽压力下工作，可降低入口管的高度，减少加热死角。蛇管式加热器：用1550mm无缝钢管焊接而成，为了安装和维修方便，设置少量法兰连接，使用导向卡箍，支架具有不同高度，使蛇管沿着蒸汽流动方向保持一定坡度，需压力高。,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,二、全面加热器的加热面积的计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,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：为过冷系数,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,罐内油品平均温度,时,时,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,K0的计算,无限大平板,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,内部放热系数a1可按紊流状态下强制运动放热公式计算：,考虑相变,在进行粗略计算时，k0=0.6a2,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,油品的定性温度取油品平均温度ty和加热器管子外壁温度的算术平均值，管子外壁温度可先假设。,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,内部放热时为内径，外部放热时为外径。定性温度取决于对流换热过程中流体的运动形式，受迫运动的对流换热，定型温度取流体的温度，自然对流换热，定性温度取流体和换热壁面的平均值。比热容c值可从表4-9查得或按下式计算（kJ/kg.）,式中：d15油品15的相对密度；t油品定性温度，。,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,单位时间内加热油品所需总热量如果油品未冷却到凝固点：如果保温：,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,油罐总传热系数K值的计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,一.计算加热器步骤,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,二.蒸汽耗量的计算,式中：加热器蒸汽耗量，；：加热所需总热量，；：加热器进口处干饱和蒸汽的热焓值，；：加热器出口处饱和冷凝水的热焓值，；,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,三.蛇管式加热器分段长度的计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.3油罐加热器的结构和计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.4铁路油罐车的加热计算,蒸汽加热套设计计算内容确定加热时间确定蒸汽耗量,第四章 油品加热与热力管道计算,为油品升温及溶解蜡结晶所需要的热量,；为单位时间内蒸汽通过加热套传递给油品的热量，;为通过油罐车上表面散失于周围大气中的热量，；为通过加热套散失于周围大气中的热量，；,4.4铁路油罐车的加热计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.4铁路油罐车的加热计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.4铁路油罐车的加热计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.4铁路油罐车的加热计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.4铁路油罐车的加热计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.5输油管路的外伴随加热,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,蒸汽管路的水力计算蒸汽管路的热力计算疏水器的选择,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,计算步骤,已知PZ1(或PZ2)假设PZ2(或PZ1)计算 计算d计算P 计算出PZ2(或PZ1)结束,假设与计算结果不符,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,三、疏水器（阀）的选择,疏水器的作用 排水阻汽，提高蒸汽干度。疏水器的类型,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特性的差异,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,疏水器工作流程,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,疏水器选择依据：,工作压差：P=P1-P2 设计排水量：,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23；间歇操作时，K取34。,h：冷凝水管摩阻；Z：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。,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,P1：疏水器进口压力P2：疏水器出口压力,疏水器的选择,查样本，满足在工作压差P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,4.6蒸汽管路的计算,第四章 油品加热与热力管道计算,4.7其它加热法,一 油罐的水垫加热法 这种加热方法只适用于特定条件：有工业废水可利用或储存原油或其它高粘度油品的定水位水封洞罐。总传热系数可按以下经验公式计算：,第四章 油品加热与热力管道计算,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,如果用蒸汽通入水垫层来加热，则蒸汽压力不大于如果压力过大，水蒸汽将搅动水垫层液面。,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,二 热油循环法方法：油罐中冷油 泵 加热炉或换热器 泵 罐特点：能够免污物的清扫，因为搅拌器使油品的沉积物均匀的分布在油中使其不沉降。不需要管式加热器，不存在检修维护工作。缺点：增加了泵、加热器等设备。,水力喷射,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,1 当循环热是为了保持油罐内油温时，循环加热的油品质量流量Gre，可根据热平衡方程得：,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,2 加热是为了升温，根据热平衡原理可列出微分方程：,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,4.7其它加热法,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,一 什么情况下油罐和管线保温？1在生产中，凡设备和管线内介质的温度要求维持恒定时，保温。2 为减少热能损失，介质温度120，且热能需要利用者，保温。3为减少冷冻量损失，在冷冻量利用过程中，保冷。4在输送易凝介质的管线，为防止介质温度降到凝固点以下而冻结者应予保温，并考虑介质的凝固点高低，考虑是否伴热。5为了防止管线内输送的含水液化气因压力下降而产生的自冷结冻现象堵塞管线应予保温。6为减少介质由于日晒和外界温度升高而蒸发予保温。7 为避免操作人员发生烫伤事故，当设备或管线温度高于90，应予保温。8 为改善操作应保温。条件，降低室温，室内的高温设备和管线,第四章 油品加热与热力管道计算,二 对保温材料的要求1导热系数小，绝热性能好，在常温下0.1kal/m.h2密度小，机械性能（强度）高。3物理化学性能稳定，不会因长期使用发生化学变化而腐蚀管线和设备。4应有较好的防湿防水性能，因为保温材料是靠内部空隙中的空气来达到保温的目的。若因为含水，其导热系数猛增。水的导热系数是空气的24倍。5价格低、施工方便，使用时间长，易于就地取材。,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,三 管路保温层厚度对减少热损失的作用分析1地面保温管线 同样条件下保温管路与不保温管路热损失的比值 可按下式计算,式中：有保温层，单位管长的热损失，；无保温层，单位管长的热损失，。,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,单位管长的保温层体积为:,图412 P215 保温层体积与 关系分析可知：(1)值较小时，值急剧增加，在0.20.5范围内适宜；(2)当 较大或D较小时，取较大的值比较经济；(3)保温材料贵或不耐用，则希望 减小、增大,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,2.地下保温管 对于地下不保温管路,对于地下保温管路,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,代入上式整理得：,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,图413分析得：（1）当值较大时=0.70.9，即z值变化很大，Db/D却变化很小，相反，当值较小时，如=0.10.3时，z的微小变化都将引起Db/D较大变化。因此选取过小的值往往造成保温层显著增厚，一般取 0.5。（2）从保温管路的工作情况进行分析，土壤的导热系数可随季节变化很大。保温材料的导热系数也随工作条件而变化。当、变化时，若选用较大的值，对Db/D影响不大，反之若选用较小的值，tu、b变化，Db/D变化大，使等式发生破坏。保温管路的工作状态不稳定，可能使油凝结。若取=0.5，则,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,对于薄壁管：,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,四 根据最优经济条件决定保温层厚度 在确定保温层厚度时，应综合考虑保温层投资费用和每年管路的热能消耗费用，使总费用最小，以地面管路为例说明这种保温层厚度计算方法。,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,令,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,整理得,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,蒸汽直接加热法,蒸汽,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,蒸汽间接加热法,蒸汽,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,热水垫层加热法,蒸汽,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,热油循环加热法,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,内伴随：,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,外伴随：,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,4.8 油罐和管路保温,第四章 油品加热与热力管道计算,