市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下綏德油庫(kù)罐內(nèi)溫度場(chǎng)模擬研究

1、    市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)背景下綏德油庫(kù)罐內(nèi)溫度場(chǎng)模擬研究    摘  要：油品的儲(chǔ)存過(guò)程中，儲(chǔ)油罐內(nèi)部溫度場(chǎng)對(duì)于油品的安全性和經(jīng)濟(jì)性的影響至關(guān)重要。依據(jù)綏德當(dāng)?shù)貧鉁刭Y料，連續(xù)測(cè)量模型罐油品的溫度變化和分布情況，采用cfd軟件模擬獲得油品部分在高溫時(shí)段的溫度場(chǎng)分布圖。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果的分析，總結(jié)影響溫度場(chǎng)變化的主要影響因素。關(guān)鍵詞：油氣空間;罐內(nèi)油品;溫度場(chǎng);模擬研究基金項(xiàng)目：陜西省教育廳項(xiàng)目（no.17jk0903）;陜西省科技廳項(xiàng)目（no.2016krm062）。綏德油庫(kù)隸屬于中油陜西銷(xiāo)售榆林公司，又稱(chēng)為嗚咽泉油庫(kù)。油庫(kù)位于陜西省榆林市綏德縣鎮(zhèn)定

2、南街2號(hào)。于1969年建成投產(chǎn)，最近一次改造是2002年8月。系4級(jí)油庫(kù)，二次分銷(xiāo)庫(kù)，資源主要來(lái)自延長(zhǎng)集團(tuán)永坪煉油廠(chǎng)、靖邊煉油廠(chǎng)、交口河煉油廠(chǎng)，以及系統(tǒng)內(nèi)寧夏大元煉油廠(chǎng)。入庫(kù)方式為公路，出庫(kù)方式為公路。主要輻射榆林區(qū)內(nèi)加油站85座，配送半徑200公里。一、實(shí)驗(yàn)部分（一）基本數(shù)據(jù)設(shè)施設(shè)備情況：油庫(kù)庫(kù)區(qū)占地47333平方米，現(xiàn)有儲(chǔ)油罐88座，總罐容為0.44萬(wàn)方，其中汽油0.12萬(wàn)方，柴油0.32萬(wàn)方，共有93號(hào)、97號(hào)汽油，+5號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)、-20號(hào)、-35號(hào)柴油等7個(gè)品種。接卸設(shè)施方面：公路收油臺(tái)一座，汽柴油各3條卸油管線(xiàn)，公路發(fā)油臺(tái)一座，汽柴油各3只鶴管。油庫(kù)現(xiàn)有消防栓4座，消防水帶1

3、5盤(pán)，35公斤推車(chē)式干粉滅火器17具，8公斤手提式干粉滅火器20具，石棉被14塊，消防沙池2座?？紤]到氣溫對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響較大，為了實(shí)驗(yàn)效果更為明顯宜選取當(dāng)?shù)仄呋虬嗽路莸臍鉁貫閷?shí)驗(yàn)的氣象條件依據(jù)。實(shí)驗(yàn)時(shí)需要將實(shí)驗(yàn)油品（本實(shí)驗(yàn)用油為汽油）從油罐下部裝樣口閥門(mén)裝入，在液位計(jì)處出現(xiàn)液位，可由此讀出油品的液高。氣體空間測(cè)溫時(shí)所裝油品體積大約為20升，油品高度為90毫米，油品部分測(cè)溫時(shí)所裝油品大約為90升，油品高度為390毫米。多通道溫度巡檢儀的連接：油罐內(nèi)溫度場(chǎng)探針共在3個(gè)不同位置裝有熱電阻，分別用以測(cè)量罐內(nèi)不同的3個(gè)位置處的溫度，其編號(hào)分別為1，2，3，4。探針從油罐后上部傳出，再通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和多通道溫度

4、巡檢儀相連接。（二）實(shí)驗(yàn)步驟1、往油罐中加入油品，至液高為90毫米時(shí)為止。2、打開(kāi)加熱裝置和測(cè)溫裝置，時(shí)刻關(guān)注普通溫度計(jì)的讀數(shù)。3、從環(huán)境溫度達(dá)到氣象資料中溫度最低的6時(shí)開(kāi)始，通過(guò)加熱裝置控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度使之達(dá)到與資料中整點(diǎn)時(shí)溫度一致并記錄此時(shí)所測(cè)的罐內(nèi)溫度情況（用加熱方法使室內(nèi)溫度變化，當(dāng)室內(nèi)溫度每達(dá)到一個(gè)整點(diǎn)的溫度時(shí)測(cè)量并記錄此時(shí)模擬油罐內(nèi)的溫度。）4、依次按2中方法記錄時(shí)間點(diǎn)6時(shí)到17時(shí)（不包含16時(shí)）罐內(nèi)溫度的變化情況。5、記錄完15時(shí)、17時(shí)罐內(nèi)溫度后分別停止加熱，通過(guò)罐體自然溫降的方法依次記錄16時(shí)、18時(shí)至5時(shí)罐內(nèi)溫度的變化情況，即當(dāng)環(huán)境溫度下降到以上整點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)的溫度時(shí)觀(guān)察并記錄

5、此時(shí)罐內(nèi)的溫度。6、匯總實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)。（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)得出一天內(nèi)油罐氣體空間溫度和實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度與時(shí)間的關(guān)系如下所示：其中，“位置1”、“位置2”、“位置3”和“位置4”為罐內(nèi)測(cè)溫點(diǎn)高度從低到高依次為70毫米、130毫米、350毫米、570毫米，此部分實(shí)驗(yàn)罐內(nèi)油品高度為90毫米。二、cfd模擬由cd-adapco group公司開(kāi)發(fā)的新一代通用計(jì)算流體力學(xué)（cfd）分析軟件。其采用最先進(jìn)的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)數(shù)值技術(shù)且可生成網(wǎng)格所需的一系列作業(yè)，相比于原來(lái)的四面體網(wǎng)格，在保持相同計(jì)算精度的情況之下，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算性能約3到10倍的提高。（一）笛卡爾坐標(biāo)系中三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程的一般

6、形式：（二）邊界條件：使用模擬軟件解決問(wèn)題，為獲取所求問(wèn)題唯一解就需要對(duì)計(jì)算域設(shè)定各種參數(shù)值，即為邊界條件。其包括位置信息和參數(shù)信息兩部分內(nèi)容。此次選取邊界條件位置為油罐對(duì)稱(chēng)位置面上一點(diǎn)（即底面中心點(diǎn)處），參數(shù)為溫度。依據(jù)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)資料分析可知油罐底部溫度變化非常有限，可近似認(rèn)為其溫度不變，原點(diǎn)處溫度不變，沿各方向上溫度變化率為零，即：（三）溫度載荷在管壁處施加溫度載荷，將環(huán)境溫度和時(shí)間聯(lián)系成的函數(shù)關(guān)系再以表格的參數(shù)形式輸入，便于長(zhǎng)時(shí)段動(dòng)態(tài)處理。方程表示如下：（四）對(duì)流邊界條件環(huán)境溫度、油品傳熱系數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù)均已知，采用第三類(lèi)邊界條件（即robin條件），為對(duì)流邊界條件施加在罐體頂部。應(yīng)用

7、到此次計(jì)算改變?nèi)缦拢海ㄎ澹┉h(huán)境溫度油品上部為氣體空間，同外界環(huán)境溫度一樣，將氣體溫度和時(shí)間聯(lián)系成的函數(shù)關(guān)系，再以表格的參數(shù)形式輸入。（六）初始條件：確定初始溫度，確定使用14時(shí)環(huán)境溫度，將其定義為t1，即：以上式中，ty為任意時(shí)刻油品的溫度，?c;tf為環(huán)境溫度，?c;tm為周期變化的油品平均溫度，?c;tn為周期變化的灌頂平均溫度，?c;am為油品溫度波的振幅，m;an為灌頂油品溫度波的振幅，m;t為溫度波的周期，s;為油品存放的時(shí)間，s;y為油品導(dǎo)熱系數(shù)wm·?c;y為油品密度，kgm3;cy為油品比熱容jkg·?c。（七）模擬結(jié)果模擬結(jié)果顯示：油品內(nèi)部主體部分的油溫基

8、本保持不變，只有油品邊壁部分和上表層部分溫度有變化，隨著深度的增加這種現(xiàn)象逐漸減弱直至消失。油品邊緣部分易受條件影響，且隨著時(shí)間的流逝和環(huán)境溫度的增加這部分溫度變化幅度會(huì)有些許增加，并有逐漸深入油品內(nèi)部的發(fā)展趨勢(shì)。此階段的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果所反映出的油品溫度場(chǎng)的分布情況和變化的規(guī)律相一致。此外，罐內(nèi)油品的平均溫度在該時(shí)段一直處于上升狀態(tài)，升溫速度開(kāi)始較快，而后漸趨于平緩，但其變化范圍在1以?xún)?nèi)。三、結(jié)語(yǔ)本文采用star-ccm+軟件模擬獲得油品部分在高溫時(shí)段的溫度場(chǎng)分布圖。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果的分析，探究了氣體空間和油品兩部分溫度場(chǎng)變化的主要影響因素及其規(guī)律性問(wèn)題。通過(guò)研究，得知在連續(xù)24小時(shí)氣體空間受環(huán)境溫度和太陽(yáng)輻射