Повышение эффективности транспорта и хранения вязких нефтепродуктов на основе применения электроподогрева

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НАГРЕВА НЕФТЕПРОДУКТОВ В ТРАНСПОРТНЫХ ЕМКОСТЯХ И ЕМКОСТЯХ ХРАНЕНИЯ
1.1. Способы подогрева вязких нефтепродуктов в транспортных емкостях
1.2. Способы подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах
1.3. Использование гибких электронагревателей для операций с вязкими нефтепродуктами на нефтебазах
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАЗОГРЕВЕ ТРУБОПРОВОДОВ И ЦИСТЕРН С ЗАСТЫВШИМ НЕФТЕПРОДУКТОМ
2.1. Применение модели теплопроводности
2.2 Модель теплопроводности с фазовым переходом
2.3. Модели конвективного теплообмена
2.4. Конвективный теплообмен с учетом фазового перехода 57 Выводы по второй главе
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПОДОГРЕВУ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ИХ ТРАНСПОРТИРОВКЕ И ХРАНЕНИИ
3.1. Экспериментальные исследования по применению электроподогрева вязких жидкостей в трубопроводах (емкости неограниченной длины)
3.2. Экспериментальные исследования по применению электроподогрева в емкости хранения
3.3. Промышленный эксперимент по применению электроподогрева в емкостях хранения
Выводы по третьей главе
4. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОПОДОГРЕВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН ДЛЯ ТРАНСПОРТА ЗАСТЫВАЮЩИХ
НЕФТЕПРОДУКТОВ
4.1. Оптимальные параметры равномерного электроподогрева
4.2. Учет неравномерности распределения электроподогрева по
поверхности системы
4.3. Использование электронагревательных лент для
циркуляционного подогрева вязких нефтепродуктов в группе
резервуаров
Выводы по четвертой главе
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность проблемы
Одними из наиболее сложных и трудоемких технологических процессов на предприятиях по обеспечению нефтепродуктами являются операции слива-налива вязких нефтепродуктов в транспортные емкости. Эти операции сопряжены со значительными материальными и энергетическими затратами, а также продолжительным простоем цистерн, находящихся под загрузкой (разгрузкой).
Налив и особенно слив высоковязких нефтепродуктов (масел, мазутов, битумов, тяжелых нефтей и др.) требует их предварительного разогрева, применения сливно-наливного специального оборудования, а также оснащения цистерн средствами подогрева и в ряде случаев теплоизоляцией.
Нехватка либо техническое несовершенство средств подогрева высоковязких нефтепродуктов приводят к сверхнормативным срокам обработки цистерн и неполному сливу из них нефтепродуктов (в отдельных случаях остаток нефтепродукта в цистерне может достигать одной - полутора тонн). Часть этих остатков безвозвратно теряется из-за невозможности утилизации или реализуется как некондиционный продукт. Значительное количество нефтепродуктов остается на стенках транспортных емкостей, уменьшая их грузовместимость и ухудшая качество вновь принимаемого продукта.
Кроме того, во многих случаях применение средств подогрева без предварительной оценки их влияния на нефтепродукты приводит к значительному ухудшению качества нефтепродуктов из-за существенного перегрева в зоне контакта (температура достигает 100°С и более).
Выбор типа теплоносителя и способа его применения для подогрева вязких нефтепродуктов при условии сохранения их
Поскольку функция Н(Т) в точке Т* имеет разрыв I рода, то непосредственное применение разностных схем и уравнению (2.22) не дает практически хороших результатов. Для более эффективного применения разностных схем к уравнению (2.22) целесообразно функции Н(Т) и ЦТ) подвергнуть сглаживанию.
Производим сглаживание Н(Т), ЦТ) по Т на интервале Т* -6р <Т<Т* +5р, где 5р,8р ->0 при Р->со. Разрывную функцию Н(Т) заменяем линейной Н = Н(Т) - уравнением прямолинейного отрезка, соединяющего точки (Т*-5р,Н(Т*-8р)) и
(Т* + 8р,Н(Т* + 6р)).
В результате получаем сглаженную функцию
Н0(Т)
Н(Т) при 0<Т <Т* -8р,
Н(Т) при Г-8р<Т<Г + 5р, Н(Т) при Т > Г + 8р
(2.23)
Аналогично производим сглаживание функции ЦТ). В результате сглаживания долучаєм последовательности ограниченных гладких функций А.Р(Т), сходящихся при Р -> оо и Т*Т соответственно, к Н(Т), ЦТ), причем
ВР(Т) = Н^(Т) > с = солеї > 0.
Задачу Стефана (2.12)-(2.19) заменяем аппроксимирующей «сглаженной» задачей
вр/тр)5]^ = А А.р(тр)
К ' дІ 5Х! I 4 У ах!
хр(тр)
ЭТР>|
(2.24)