油庫(kù)課程設(shè)計(jì)某中轉(zhuǎn)分配油庫(kù)的的工藝設(shè)計(jì)

1、摘要本小組課程設(shè)計(jì)總題目為某中轉(zhuǎn)-分配油庫(kù)的的工藝設(shè)計(jì)，本部分設(shè)計(jì)主要是加熱器的選擇計(jì)算和管路保溫計(jì)算。參考石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范等文獻(xiàn)資料，結(jié)合給出的油庫(kù)基本資料，考慮經(jīng)濟(jì)適用、安全等因素針對(duì)不同油品不同油罐選擇合理的加熱器。并對(duì)加熱器的一些結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并選擇了蒸汽鍋爐的型號(hào)。油庫(kù)中還需對(duì)管路保溫，本設(shè)計(jì)中根據(jù)資料針對(duì)地計(jì)算出保溫層厚度并對(duì)保溫層厚度對(duì)減少熱損失進(jìn)行分析。關(guān)鍵字：加熱 保溫 蒸汽管路目錄總則3引言41 基礎(chǔ)資料51.1原始數(shù)據(jù)51.2由原始數(shù)據(jù)初步得到的基本數(shù)據(jù)52 加熱目的及方法73 加熱器的選擇83.1全面加熱器83.2分段式加熱器83.3蛇管式加熱器84 加熱

2、器結(jié)構(gòu)計(jì)算94.1油罐總傳熱系數(shù)94.2單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量174.3加熱器的加熱面積計(jì)算205 管路保溫275.1 概述保溫結(jié)構(gòu)作用275.2保溫結(jié)構(gòu)275.3 油罐和管路保溫的熱力計(jì)算286 蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量336.1 鍋爐的用途336.2 蒸汽鍋爐的分類336.3蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量337 結(jié)語(yǔ)368 參考文獻(xiàn)37附錄38總則設(shè)計(jì)依據(jù)：郭光臣 董文蘭等參考文獻(xiàn)1M中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006王從崗 張艷梅.儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)M.中國(guó)石油大學(xué)出版社，2009許行.參考文獻(xiàn)1M.中國(guó)石化出版社，2009中國(guó)石油化工集團(tuán)公司.石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范M.(GB50074-2002)馬秀讓.油庫(kù)設(shè)計(jì)

3、實(shí)用手冊(cè) M.中國(guó)石化出版社，2009李長(zhǎng)友熱工基礎(chǔ)M中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2009設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)首先應(yīng)考慮安全的原則，比如油品加熱不能超過(guò)其閃點(diǎn)溫度，以防止其發(fā)生火災(zāi)等安全事故。其次要針對(duì)不同油品選擇合適的加熱器，計(jì)算經(jīng)濟(jì)合理的加熱溫度，選擇經(jīng)濟(jì)合理的蒸汽壓力溫度。與此同時(shí)，要考慮實(shí)用性。設(shè)計(jì)水平：本設(shè)計(jì)僅是以學(xué)習(xí)方法的目的進(jìn)行的。由于知識(shí)水平有限以及參考資料不夠齊整等原因，設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)存在比較大的偏差，設(shè)計(jì)結(jié)果不能作為實(shí)際油庫(kù)運(yùn)行儀器選擇和參數(shù)設(shè)定。引言油庫(kù)是接收、儲(chǔ)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(guó)家石油儲(chǔ)備和供應(yīng)的基地，它對(duì)于保障國(guó)

4、防和促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。此外，油庫(kù)是我國(guó)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(chǔ)存、供應(yīng)的基礎(chǔ)。中轉(zhuǎn)-分配油庫(kù)中對(duì)油品的加熱是必不可少的，油庫(kù)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(jìn)行，必須對(duì)油品進(jìn)行升溫加熱。依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書上給出的油庫(kù)經(jīng)營(yíng)的油品種類以及油品的年收發(fā)量和油品進(jìn)入油庫(kù)的方式以及運(yùn)出的方式。依據(jù)油品的種類查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料獲得油品的性質(zhì)為之后的加熱溫度、壓力的取值提供理論依據(jù)。油庫(kù)油罐的加熱器的形式以及管路保溫材料的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范以及相關(guān)手冊(cè)等選擇。通過(guò)一學(xué)期的油庫(kù)設(shè)計(jì)管理學(xué)習(xí)，能夠根據(jù)油品性質(zhì)和油庫(kù)地質(zhì)條件和地區(qū)氣象

5、資料等進(jìn)行計(jì)算、分析、類比從而設(shè)計(jì)出針對(duì)不同油品的加熱系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的大致設(shè)想如下：（1） 確定油庫(kù)所在地的氣象資料（2） 選擇各油品的加熱方式、加熱器（3） 計(jì)算油罐總傳熱系數(shù)（4） 計(jì)算油罐前面加熱所需熱量（5） 計(jì)算加熱器的加熱面積（6） 計(jì)算管路保溫層厚以及進(jìn)行效果分析（7） 選擇蒸汽鍋爐1 基礎(chǔ)資料1.1原始數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù)：油庫(kù)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(fēng)向?yàn)槲鞅?。此設(shè)計(jì)中取風(fēng)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(fēng)

6、速為1.83m/s），最冷月地表平均溫度去-20（低于月最低溫度）油品資料：進(jìn)93#汽油13萬(wàn)噸/年，5#柴油分別為25萬(wàn)噸/年，汽油全部由鐵路外運(yùn)，5#柴油用汽車槽車運(yùn)出；重油由鐵路運(yùn)進(jìn)20萬(wàn)噸/年，全部由汽車槽車運(yùn)出。油品種類及性質(zhì)見表1。表1-1 油品種類及性質(zhì)油品93#5#重油比重，d415.60.720.830.97閃點(diǎn)，2872180運(yùn)動(dòng)粘度，mm2/s2015500.425580801.2由原始數(shù)據(jù)初步得到的基本數(shù)據(jù)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?fù)Q算到12.4在15.6時(shí)93# 汽油比重為0.72，5# 柴油比重為0.83，重油比重為0.97

7、， (1-1)由以上公式計(jì)算：93# 汽油密度為0.72+0.003654=0.723654 t/m35#柴油密度 0.83+0.003045=0.833045t/m3重油密度為 0.97+0.00231=0.97321 t/m3表1-2 選罐結(jié)果選罐93#汽油5#柴油重油總體積m363028.93105307.580606.16罐個(gè)數(shù)1+25+14+1罐容量（104m3）3和22和12和0.2種類立式內(nèi)浮頂油罐立式拱頂油罐外浮頂油罐由選罐結(jié)果查參考文獻(xiàn)1的表5-2、表5-5、表1-3 石化公司北京設(shè)計(jì)院拱頂油罐系數(shù)公稱容積m3底圈板內(nèi)直徑mm頂圈板內(nèi)直徑mm拱頂曲率半徑mm壁板總高mm罐總高

8、mm1005172514061325300587020066206580786064707197300775077109216707079204008288824098528240914850089838920106688810979470010263102001220494101053310001158011500137281058011857200015781156951876211370131103000189921890022608117601385150002370023640232961253015143100003128231120372721407017504同理查參考文獻(xiàn)5的

9、表綜上可得本設(shè)計(jì)中所選用的油罐的尺寸如下表：表1-4 油罐尺寸油罐種類油罐容量（）油罐直徑油罐高度立式內(nèi)浮頂油罐3460001935024050015850立式拱頂油罐2399862144412850018969外浮頂油罐240500158500.214500126902 加熱目的及方法為了降低油品的粘度，提高其流動(dòng)性，必須進(jìn)行加熱。油庫(kù)中對(duì)油品加熱的主要目的是：降低油品在管道內(nèi)輸送的水力摩阻，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)合等。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

10、優(yōu)點(diǎn)，油庫(kù)加熱作業(yè)常采用表壓為個(gè)大氣壓的水蒸氣。對(duì)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(guò)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(lái)加熱油品。優(yōu)點(diǎn)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(yīng)用廣泛。油庫(kù)中對(duì)輸油管道的加熱方法有蒸汽管伴隨加熱和電加熱。庫(kù)內(nèi)管道一般都不長(zhǎng)，熱油在管道中輸送不會(huì)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要進(jìn)行伴隨加熱。只是對(duì)間歇作業(yè)的不放空的粘油和凝固點(diǎn)低于最低周圍介質(zhì)溫度的油品，它們的管路才采用伴隨加熱。蒸汽管伴隨加熱法分為

11、內(nèi)伴隨和外伴隨，內(nèi)伴隨優(yōu)點(diǎn)是熱能利用率高，加熱時(shí)間短。缺點(diǎn)是蒸汽管溫度較高，應(yīng)力補(bǔ)償不易處理；蒸汽管發(fā)生漏損時(shí)不宜維修和處理；蒸汽管安裝在內(nèi)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(diǎn)是施工和維修方便；缺點(diǎn)是熱效率低。管路的電加熱有直接加熱、間接加熱和感應(yīng)加熱三種方法。直接加熱法是對(duì)管路直接通電，使管路自體發(fā)熱而加熱管內(nèi)油品，優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)便，缺點(diǎn)是管路應(yīng)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(dǎo)線和油管用保溫材料包扎在一起，電熱導(dǎo)線通電后發(fā)熱，將熱量傳給油管以加熱管內(nèi)油品；感應(yīng)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

12、后產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，輸油管在交變磁場(chǎng)中誘發(fā)產(chǎn)生感應(yīng)電流而升溫，使管內(nèi)油品被加熱。但是我國(guó)的電力資源一直比較緊張，所以一般不采用電加熱方式。綜上所述，本設(shè)計(jì)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。3 加熱器的選擇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。3.1全面加熱器全面加熱器用于對(duì)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(gè)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。3.2分段式加熱器分段式加熱器由若干個(gè)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(gè)分段構(gòu)件可從人孔進(jìn)出，便于安裝和檢修。幾個(gè)分段構(gòu)件以并聯(lián)或串聯(lián)的形式聯(lián)成一組，

13、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(shí)，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)。此外，分組還可以調(diào)節(jié)加熱過(guò)程，根據(jù)加熱過(guò)程實(shí)際需要來(lái)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(duì)于不嚴(yán)格要求含水量的油品，對(duì)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3.3蛇管式加熱器蛇管式加熱器是用一根很長(zhǎng)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

14、管分成幾節(jié)彼此對(duì)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(zhǎng)度比分段式加熱器要長(zhǎng)得多，因而蛇管加熱器需要采用較高的蒸汽壓本設(shè)計(jì)中的油庫(kù)經(jīng)營(yíng)的油品有：93#汽油，5#柴油和重油，93#汽油由于凝點(diǎn)較低，粘度也相對(duì)較低，且閃點(diǎn)較低，所以不對(duì)93#汽油的油罐進(jìn)行加熱。但5#柴油和重油的粘度相對(duì)同溫度下的汽油較大，油庫(kù)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(duì)這兩種油品的油罐進(jìn)行熱。本設(shè)計(jì)中選用蛇管式加熱器,用表壓38個(gè)大氣壓。4加熱器

15、結(jié)構(gòu)計(jì)算4.1油罐總傳熱系數(shù)地上不保溫立式油罐的總傳熱系數(shù)（4-1）式中傳熱系數(shù)；表示面積；角碼符號(hào)、罐壁、罐頂和罐底。按油罐裝滿系數(shù)為計(jì)算，應(yīng)取為罐壁總面積的。罐壁傳熱系數(shù)（4-2）式中 油品至油罐內(nèi)部放熱系數(shù)，W/m2；罐壁的厚度，m；罐壁的放熱系數(shù)，W/m2；罐壁至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)，W/m2；罐壁至周圍介質(zhì)的輻射放熱系數(shù)，W/m2。 （4-3）式中 、系數(shù)，決定值的大小，可由參考文獻(xiàn)1的表4-7查得；油罐內(nèi)油層高度，m；油品在定性溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2；格拉曉夫準(zhǔn)則，反映流體在自然對(duì)流時(shí)粘滯力與浮升力的關(guān)系，即流體自然對(duì)流的強(qiáng)度： （4-4）普朗特準(zhǔn)則，反映流體的物理性質(zhì)： （4-

16、5）其中 重力加速度，；定性溫度下流體的運(yùn)動(dòng)粘度，；定性溫度下流體的比熱容，。定性溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m2；定性溫度下流體的密度，；定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，；可由參考文獻(xiàn)1表4-8查得；流體的平均溫度與放熱壁面溫度的差值，；決定性尺寸，；考慮管線內(nèi)部放熱時(shí)為內(nèi)徑，外部放熱時(shí)為外徑。（4-6）式中 15時(shí)的油品密度，；油品的定性溫度，。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(shù)平均值。加熱器管子的外壁溫度可先假設(shè)，求出值后再校核原假設(shè)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。 （4-7）空氣的導(dǎo)熱系數(shù)（可從參考文獻(xiàn)1表4-21查得），；油罐的直徑，m；雷諾數(shù)，無(wú)

17、量綱；（4-8）風(fēng)速，按最冷月平均風(fēng)速計(jì)算，m/s空氣的粘度見參考文獻(xiàn)1表4-13，m2/s系數(shù)，按的值查參考文獻(xiàn)1表4-13查得。 （4-9）黑體的輻射系數(shù)，W/K4罐體黑度，見參考文獻(xiàn)1表4-14罐體平均溫度，最冷月空氣平均溫度，2） 罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)罐頂傳熱系數(shù)和罐底傳熱系數(shù)比較小，相對(duì)于罐壁它們對(duì)油罐的總傳熱系數(shù)影響較小，可不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算而選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。取罐底系數(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)：<500m3W/m2在500m3 5000m3 之間 W/m2>5000m3W/m2由總傳熱系數(shù)公式可知，對(duì)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(shè)計(jì)中油庫(kù)選用的油罐容積均

18、大于5000m3 ，所以取，。地上保溫油罐的總傳熱系數(shù)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(jì)算罐壁傳熱系數(shù)時(shí)，考慮到保溫層的熱阻比其它熱阻大得多，可由下式求得 （4-10） 式中 保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，；保溫層的厚度，；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)取值相同表4-1 查得油品比熱容值油品定性溫度，油品比熱容，油品定性溫度，油品比熱容，01.696601.888101.729701.921201.758801.955301.792901.985401.8251002.018501.8591102.0474.1.1柴油油罐的總傳

19、熱系數(shù)計(jì)算5#柴油屬于輕柴油，通過(guò)查儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)表5-25可得5#柴油的凝點(diǎn)為5，本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)-分配油庫(kù)加熱作業(yè)的主要目的在于輸轉(zhuǎn)油品，所以加熱終溫應(yīng)高于凝點(diǎn)510。本設(shè)計(jì)中選高于凝點(diǎn)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(gè)20000的油罐和1個(gè)10000的油罐（1）20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算取，1)平均油品溫度的計(jì)算所以2)罐壁傳熱系數(shù)的計(jì)算假設(shè)油品的定性溫度假設(shè)把的數(shù)值帶入儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)附表2油品密度溫度系數(shù)表中查得，所以此假設(shè)正確由參考文獻(xiàn)1表4-9查得油品比熱容值并用內(nèi)插法算得定性溫度下的（從參考文獻(xiàn)1表4-8原油和油品體膨脹系數(shù)查得）從參考文獻(xiàn)1

20、查表4-7得查由參考文獻(xiàn)1表4-12并用內(nèi)插法可得到從參考文獻(xiàn)1的表4-13查得已知黑度，黑體輻射系數(shù)所以假設(shè)合理（2）10000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算取，罐壁傳熱系數(shù)的計(jì)算假設(shè)油品的定性溫度由20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算由參考文獻(xiàn)1表4-9查得油品比熱容值并用內(nèi)插法算得定性溫度下的（從參考文獻(xiàn)1表4-8原油和油品體膨脹系數(shù)查得）從參考文獻(xiàn)1查表4-7得查由參考文獻(xiàn)1表4-12并用內(nèi)插法可得到從參考文獻(xiàn)1的表4-13查得已知黑度，黑體輻射系數(shù)所以假設(shè)合理4.1.2 重油的傳熱系數(shù)計(jì)算重油即常壓渣油由參考文獻(xiàn)1表4-2得到渣油的加熱溫度推薦值為7080，本設(shè)計(jì)中選70,重油油罐采用地上保

21、溫立式罐（1）20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算地上保溫立式油罐的罐壁傳熱系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇玻璃棉氈為保溫層材料，油罐的保溫層厚度取m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(duì)于罐壁傳熱系數(shù)對(duì)總傳熱系數(shù)影響較小，可不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算而選用經(jīng)驗(yàn)值，取，(2）2000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算與20000的油罐的總傳熱系數(shù)的計(jì)算相同，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇玻璃棉氈為保溫層材料，油罐保溫層厚度取m 。，（油罐容積小于5000）取，4.2單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量 （4-11）單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量，W；用于油品升溫的熱量，J； （4-12）融化已凝固那部分油品所需熱量，J；G

22、（4-13）在加熱過(guò)程中散失于周圍介質(zhì)中的熱量，J;（4-14）式中 加熱總時(shí)間（可參見參考文獻(xiàn)1表4-10），s被加熱油品總質(zhì)量，kg油品的比熱容，J/kgN凝結(jié)的石蠟在油品中的含量，%K傳熱系數(shù)，W/m2æ石蠟的溶解潛熱，kJ/kg油罐的總面積（，、分別為罐頂、罐壁、罐底的表面積），；油罐總傳熱系數(shù)，；加熱過(guò)程中油品的平均溫度，；根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，取；油罐周圍介質(zhì)溫度，。4.2.1 5#柴油單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量（1）20000的油罐的加熱器單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需總熱量油品升溫所需的熱量按下式計(jì)算：由于柴油中不含蠟所以融化蠟所需要的熱量=0加熱過(guò)程中散失于大氣中的熱量單位時(shí)

23、間內(nèi)加熱油品所需的總熱量按下式計(jì)算：由參考文獻(xiàn)1表4-10油品升溫所需的加熱時(shí)間查得范圍為大于48，本設(shè)計(jì)中取5小時(shí)（2）10000的油罐的加熱器單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需總熱量油品升溫所需的熱量按下式計(jì)算：由于柴油中不含蠟所以融化蠟所需要的熱量=0加熱過(guò)程中散失于大氣中的熱量單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量按下式計(jì)算：由參考文獻(xiàn)1表4-10油品升溫所需的加熱時(shí)間查得范圍為大于48，本設(shè)計(jì)中取5小時(shí)4.2.2 重油單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需的總熱量(1）重油20000的油罐的加熱量計(jì)算取，平均油品溫度的計(jì)算所以假設(shè)平均溫度修正系數(shù)為0.00055，代入計(jì)算由計(jì)算得到的的值查參考文獻(xiàn)2附表2可知假設(shè)成立油

24、品的比熱由參考文獻(xiàn)1表4-9油品的比熱容查得重油的凝固點(diǎn)取20，從參考文獻(xiàn)1表4-11查得溶解潛熱æ=217.7，油品總質(zhì)量加熱時(shí)間(2）重油2000的油罐的加熱量計(jì)算取，重油的凝固點(diǎn)取20，從參考文獻(xiàn)1表4-11查得溶解潛熱æ=217.7，油品總質(zhì)量加熱時(shí)間4.3加熱器的加熱面積計(jì)算油庫(kù)中常用飽和蒸汽做熱源，當(dāng)不考慮冷凝水在加熱器中過(guò)冷時(shí)，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(shí) （4-15）如果使冷凝水的溫度冷卻到低于飽和水溫度，以達(dá)到充分利用熱源的目的，就需要增加加熱面積，此時(shí)加熱器面積應(yīng)按下式計(jì)算 （4-16）以上兩式中單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需要的熱量，

25、W熱源通過(guò)加熱器對(duì)油品的總傳熱系數(shù)，熱源進(jìn)入加熱器時(shí)的溫度，罐內(nèi)油品在加熱過(guò)程中的平均溫度，過(guò)冷系數(shù)，可有參考文獻(xiàn)1表4-5查得表4-5 蒸汽冷凝水過(guò)冷系數(shù) 油品加熱終溫蒸汽壓力（表壓）MPa0.10.20.30.40.50.6101.011.021.041.061.071.08201.011.021.041.061.071.08301.011.021.041.061.081.09401.021.021.051.061.081.09501.021.031.051.071.091.10601.021.031.061.081.101.11701.021.041.061.081.101.12801.

26、031.051.071.091.111.13901.041.061.081.101.121.13(1)油品平均溫度的計(jì)算當(dāng)時(shí)，用算式平均法求得，即（4-17）當(dāng)時(shí)，用對(duì)數(shù)平均法求得，即 （4-18）式中油品加熱起始溫度， （4-19）油品加熱終了溫度，油罐周圍介質(zhì)的溫度，(2)蒸汽經(jīng)加熱器至油品總傳熱系數(shù)值用圓筒壁傳熱公式計(jì)算 （4-20）式中 蒸汽向加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)，；管子的內(nèi)外徑及計(jì)入水垢和油污等在管子內(nèi)外壁上的沉積物后各層的直徑，；水垢、管子、油品沉積物等的導(dǎo)熱系數(shù)，；加熱器管子的外徑，；從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)，。蒸汽在加熱器管子內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度較快，蒸汽本身粘度一般

27、很小，因此常處于紊流狀態(tài)（）。內(nèi)部放熱系數(shù)可按紊流狀態(tài)下強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)的放熱公式計(jì)算：（4-21）式（4-21）為不考慮相變情況下的計(jì)算公式。實(shí)際上，蒸汽在加熱器管子中不斷冷凝，加熱器中同時(shí)存在蒸汽和冷凝水，因此計(jì)算放熱系數(shù)時(shí)應(yīng)考慮相變的影響。此時(shí)，蒸汽對(duì)加熱器內(nèi)壁的內(nèi)部放熱系數(shù)（）可按下式計(jì)算:(4-22)式中 加熱器進(jìn)口處的蒸汽速度，一般取；蒸汽從加熱器進(jìn)口至出口所經(jīng)過(guò)的管子長(zhǎng)度，。由以上兩式求得的值常在之間，數(shù)值較大，因此項(xiàng)就很小，實(shí)際計(jì)算中甚至可以忽略不計(jì)，再考慮到與之間的差別并不大，的計(jì)算可簡(jiǎn)化為：（4-23）式中 從加熱器管子最外層至油品的外部放熱系數(shù)，；附加熱阻，；其值可由下表查得。表

28、5.2 加熱阻R應(yīng)用條件R.( )1.油品潔凈，不易在加熱管上結(jié)垢2.加熱管較新，無(wú)鐵銹3.使用表壓超過(guò)0.5MPa的蒸氣0.000861.油品不很潔凈，油溫較高，易結(jié)垢2.加熱管較舊3.使用表壓為0.20.5MPa的蒸氣0.00171.油品不潔凈，易結(jié)垢2.加熱管鐵銹較多使用表壓為0.2MPa以下的蒸氣0.0026 （4-24）式中 、系數(shù)，決定值的大小，可參考文獻(xiàn)5中的表4-7查得；加熱器管子外徑，m；油品在定性溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)，；格拉曉夫準(zhǔn)則，反映流體在自然對(duì)流時(shí)粘滯力與浮升力的關(guān)系，即流體自然對(duì)流的強(qiáng)度； （4-25）普朗特準(zhǔn)則，反映流體的物理性質(zhì)； （4-26）其中 重力加速度，；定

29、性溫度下流體的運(yùn)動(dòng)粘度，；定性溫度下流體的比熱容，；定性溫度下流體的導(dǎo)熱系數(shù)，；定性溫度下流體的密度，；定性溫度下流體的體膨脹系數(shù)，；可由參考文獻(xiàn)1表4-8查得；流體的平均溫度與放熱壁面溫度的差值，；決定性尺寸，；考慮管線內(nèi)部放熱時(shí)為內(nèi)徑，外部放熱時(shí)為外徑。 （4-27）式中 15時(shí)的油品密度，；油品的定性溫度，。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(shù)平均值。加熱器管子的外壁溫度可先假設(shè)，求出值后再校核原假設(shè)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。4.3.1柴油的加熱器面積計(jì)算5#柴油屬于輕柴油，通過(guò)查儲(chǔ)運(yùn)油料學(xué)表5-25可得5#柴油的凝點(diǎn)為5，本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)-分配油

30、庫(kù)加熱作業(yè)的主要目的在于輸轉(zhuǎn)油品，所以加熱終溫應(yīng)高于凝點(diǎn)510。本設(shè)計(jì)中選高于凝點(diǎn)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(gè)20000的油罐和1個(gè)10000的油罐(1)20000的油罐的加熱面積的計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)1，加熱器采用無(wú)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(nèi)油品平均溫度為，假設(shè)加熱器管壁溫度為。定性溫度：。由參考文獻(xiàn)1的表4-9查得（由參考文獻(xiàn)1的表4-8查得）從參考文獻(xiàn)1查表4-7得所以假設(shè)加熱器罐壁溫度為99.5成立由參考文獻(xiàn)1表4-5蒸汽冷凝水過(guò)冷系數(shù) 查得（2）10000的油罐的加

31、熱面積的計(jì)算由上面20000的油罐的加熱面積的計(jì)算可知，加熱面積的計(jì)算不涉及油罐直徑和高度的計(jì)算，僅僅是加熱器單位時(shí)間所需的總熱量不同。因此10000的油罐的加熱面積為：4.3.2 重油的加熱器面積計(jì)算重油即常壓渣油由參考文獻(xiàn)1表4-2得到渣油的加熱溫度推薦值為7080，本設(shè)計(jì)中選70（1)20000的油罐的加熱面積的計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)1，加熱器采用無(wú)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(nèi)油品平均溫度為，假設(shè)加熱器管壁溫度為。對(duì)于各準(zhǔn)則的計(jì)算，定性溫度取為溫度取為。由參考文獻(xiàn)2查表5-38可得70時(shí)的恩氏粘度為14.1由參考文獻(xiàn)2查表2

32、-8可得換算關(guān)系由參考文獻(xiàn)1的表4-9查得（由參考文獻(xiàn)1的表4-8查得）從參考文獻(xiàn)1查表4-7得由參考文獻(xiàn)1表4-5蒸汽冷凝水過(guò)冷系數(shù) 查得（2）2000的油罐的加熱面積的計(jì)算由上面20000的油罐的加熱面積的計(jì)算可知，加熱面積的計(jì)算不涉及油罐直徑和高度的計(jì)算，僅僅是加熱器單位時(shí)間所需的總熱量不同。因此10000的油罐的加熱面積為：5管路保溫5.1 概述保溫結(jié)構(gòu)作用石油庫(kù)中為了減少油罐、蒸汽管路、熱油管路的損失，有時(shí)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

33、月平均溫度，應(yīng)對(duì)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(duì)于儲(chǔ)存粘油和易凝油的油罐，在我國(guó)華北、東北和西北地區(qū)都應(yīng)做保溫層。5.2保溫結(jié)構(gòu)5.2.1對(duì)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、空氣溫度波動(dòng)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(shí)也增加散熱損失。（3）保溫結(jié)構(gòu)要

34、簡(jiǎn)單、易于施工和維修方便，同時(shí)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(guò)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(dòng)；抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于0.3MPa含可燃物和水分極少；吸水性低；對(duì)金屬無(wú)腐蝕作用等等。綜合上述要求，查參考文獻(xiàn)1的4-28表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(jì)選用玻璃棉氈做保溫材料。保證熱損失量不超過(guò)最大損失量見下表：5-1管道保溫之最大允許散熱量管道外徑/mm流體溫度/50701001502002505724336080901083047851101301

35、6515940561051351651952195070120160195235273608413518522026532570981552102453005.2.2 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、預(yù)制裝配式等。無(wú)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。5.3 油罐和管路保溫的熱力計(jì)算5.2.1保溫層厚度計(jì)算保溫層的厚度要根據(jù)計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析來(lái)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(shí)間內(nèi)允許散熱量等多種方法，本設(shè)計(jì)中采用限定單位時(shí)間允許熱散失量的計(jì)算方法來(lái)確定，對(duì)

36、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(lái)確定，考慮到油庫(kù)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。 （5-1）式中 管路保溫層厚度，mm；管路外徑，mm；保溫材料的熱導(dǎo)率，；管表面溫度，；保溫后管路允許散熱量，一般取348，或按表（5-1）選取。由上一步設(shè)計(jì)計(jì)算可得本設(shè)計(jì)中幾種油品的輸油管道的規(guī)格如下表：表5-2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/mm93#車用汽油1501594.51001084.05#柴油2002196.01501594.5重油1501

37、594.51501594.5（1）93#汽油：管路外徑mm，保溫材料熱導(dǎo)率為保溫層厚度按溫度最低時(shí)計(jì)算，油庫(kù)所在地區(qū)月最低氣溫為-15，取管路表面管路表面溫度為10，保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗(yàn)選取為232mm（2）5#柴油：管路外徑=219mm，保溫材料熱導(dǎo)率，管路表面溫度為30保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗(yàn)選取為232mm（3）重油管路外徑mm，保溫材料熱導(dǎo)率為，管路表面溫度為50，保溫后管路允許散熱量按經(jīng)驗(yàn)選取為2325.3.2 管路保溫厚度對(duì)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 （5-2） （5-3）由于和相對(duì)于和要大得多，在式（5-2）和式（5-3）中和可忽略不計(jì)

38、，因而得 （5-4）保溫管路與不保溫管路熱損失比值管路有保溫層時(shí)，單位管長(zhǎng)上的熱損失管路無(wú)保溫層時(shí)，單位管長(zhǎng)上的熱損失、管內(nèi)流體的溫度、管外介質(zhì)的溫度、管路內(nèi)經(jīng)、外徑、保溫層外徑、鋼管導(dǎo)熱系數(shù)、保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)、管路的內(nèi)部放熱系數(shù)、外部放熱系數(shù)保溫層厚度，管路外部放熱系數(shù)：（5-5）（1）93#汽油：管路外徑，保溫材料熱導(dǎo)率，管內(nèi)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保溫管路與不保溫管路熱損失的比值：查由參考文獻(xiàn)1表4-12并用內(nèi)插法可得到從參考文獻(xiàn)1的表4-13查得（2）5#柴油：已知管路外徑為219mm，保溫材料熱導(dǎo)率為從參考文獻(xiàn)1的表4-13查得（3）重油管路外徑為，保

39、溫材料熱導(dǎo)率為在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中不涉及油品的物理參數(shù)計(jì)算，只和管直徑有關(guān)，所以蒸汽管路的熱力計(jì)算對(duì)于地面敷設(shè)的蒸汽管路，周圍介質(zhì)溫度就是大氣溫度?？偀嶙铻椋?（5-6）式中 蒸汽管保溫層的熱阻，；保溫層外徑，mm；保溫層外壁至周圍大氣的對(duì)流放熱系數(shù)，可近似取。蒸汽管路單位長(zhǎng)度上的熱損失為式中 蒸汽管路單位長(zhǎng)度上的熱損失，；蒸汽溫度，；周圍介質(zhì)溫度，；總熱阻，。管上為的蒸汽管路的的總熱損失為（5-7）系數(shù)1.25考慮到支架、法蘭、閥件等處的附加熱損失。式（5-7）是以蒸汽管路沿線單位長(zhǎng)度上的熱損失均相等為前提的。實(shí)際上蒸汽在管路內(nèi)流動(dòng)的過(guò)程中因壓降而產(chǎn)生溫度變化，沿線單位管長(zhǎng)上的熱損失并不相等。因

40、此用式（5-7）計(jì)算蒸汽管路的總熱損失是近似的。求得管路終點(diǎn)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(diǎn)的蒸汽溫度。蒸汽管路的長(zhǎng)度L均取為（1）93#汽油：管路外徑為，保溫材料熱導(dǎo)率為，保溫層的外徑，蒸汽管保溫層的熱阻總熱阻蒸汽管路單位長(zhǎng)度上的熱損失蒸汽管路的的總熱損失（2）5#柴油：管路外徑為，保溫材料熱導(dǎo)率為，保溫層的外徑，3）重油：管路外徑為，保溫材料熱導(dǎo)率為，保溫層的外徑，蒸汽管路的的總熱損失6 蒸汽鍋爐的蒸汽消耗量鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?，而?jīng)過(guò)鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。6.1 鍋爐的用途鍋爐的主要用途為采暖、洗浴和供應(yīng)優(yōu)質(zhì)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。6.2 蒸汽鍋爐的分類蒸汽鍋爐按照燃料可以分為電蒸汽鍋爐、燃油蒸汽鍋爐、燃?xì)庹羝仩t等；按照構(gòu)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(jié)構(gòu)，大型蒸汽鍋爐多為三回程的臥式結(jié)構(gòu)。6.3蒸汽鍋爐的蒸汽消耗