工學(xué)第四章油品加熱與熱力管道計(jì)算課件

1、第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算第一節(jié) 油品加熱與保溫的目的及方法第二節(jié) 油品加熱起始溫度和終了溫度第三節(jié) 油罐管式加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算第四節(jié) 鐵路油罐車的加熱計(jì)算第五節(jié) 熱油管道的外伴隨加熱第六節(jié) 蒸汽管路的計(jì)算第七節(jié) 其他加熱方法第八節(jié) 油罐和管路的保溫油庫設(shè)計(jì)與管理一、本章主要內(nèi)容 二、本章重點(diǎn)： 1、起始、終了溫度計(jì)算 2、全面加熱器面積計(jì)算 3、保溫層和伴熱及經(jīng)濟(jì)保溫層厚度計(jì)算第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算油庫設(shè)計(jì)與管理一、油品加熱的目的 1、降低油品在管道的輸送摩阻； 2、加快裝卸油罐車和船的速度； 3、促進(jìn)原油破乳； 4、使油品脫水和沉降雜質(zhì)； 5、加速油品的調(diào)和； 6、進(jìn)行滑油的凈

2、化再生； 7、燃料油的進(jìn)爐加熱。二、油罐及管線保溫的目的： 經(jīng)濟(jì)目的：減小熱損失，降低能耗。 生產(chǎn)目的：方便操作，減少事故發(fā)生。4.1油品加熱的目的和方法第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 一、 加熱方法1、熱源：水蒸汽、熱水、熱空氣、電。2、常用水蒸汽：具有熱焓高，易于制備和輸送，安全，相 變熱，3-8atm。3.油罐（車）加熱方法蒸汽直接加熱法：將蒸汽直接通入被加熱的油品中。 優(yōu)點(diǎn)：操作方便，熱度高 蒸汽間接加熱法：將水蒸汽通過油罐中的管或加熱器或罐車的加熱套，使加熱器或加熱套升溫來加熱油品。 熱水墊層加熱法：依靠油品下面的熱水墊向油品加熱，地下水封油庫采用固定水位法儲(chǔ)油應(yīng)用這種方法。 4.1

3、油品加熱的目的和方法第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 熱油循環(huán)加熱法 ：從儲(chǔ)油容器中不斷抽出一部分，在容器外加熱到低于閃點(diǎn)溫度1520，再用泵打回容器中與冷油混合。 優(yōu)點(diǎn)：沒有加熱器，不影響油品質(zhì)量。 缺點(diǎn)：增加油泵，換熱器4、電加熱法 油管線加熱方法 蒸汽伴隨加熱法（內(nèi)伴隨、外伴隨） 電加熱法（直接加熱、間接加、熱感應(yīng)加熱）4.1油品加熱的目的和方法第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.2油品加熱起始溫度和終了溫度加熱起始溫度 （即冷卻過程的終了溫度）加熱終了溫度 （即冷卻過程的起始溫度）第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算一、加熱終了溫度的確定根據(jù)下列因素確定加熱終了溫度：油品性質(zhì)作業(yè)性質(zhì)地區(qū)及氣溫節(jié)

4、約能源安全因素4.2油品加熱起始溫度和終了溫度第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算1、加熱是為了輸送油品終了溫度。2、高于凝固點(diǎn)510。3、燃料油雜質(zhì)水份分離，使油品溫度達(dá)到1c/s的溫度。4、燃料油作為鍋爐燃料時(shí)，加熱溫度依噴嘴對油品的粘度要求而定。5、潤滑油沉降脫水脫雜質(zhì)時(shí)，終了溫度80 85，不超過95 ，因?yàn)橹赜秃_(dá)到100 時(shí)起泡，防突沸現(xiàn)象。4.2油品加熱起始溫度和終了溫度第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算二、油庫中的油品一般不會(huì)冷卻到凝固狀態(tài)，所以只研究冷卻過程。4.2油品加熱起始溫度和終了溫度第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算假設(shè)條件： 油品溫度均勻一致 無蠟析出 K=c（常數(shù)） 熱容c=

5、常數(shù)則有：4.2油品加熱起始溫度和終了溫度第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 兩邊積分:-最冷月地表平均溫度，-最冷月油罐周圍大氣平均溫度， -油罐高H和直徑D之比4.2油品加熱起始溫度和終了溫度第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 環(huán)境溫度： 4.2油品加熱起始溫度和終了溫度 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算一、油罐管式加熱器的種類 1） 按布置形式分 全面加熱器：均勻布置在罐內(nèi)距罐底不高的整個(gè)水平位置。應(yīng)用于短時(shí)間內(nèi)要從油罐中發(fā)出大量油品。 局部加熱器：布置在罐內(nèi)收發(fā)油管附近，應(yīng)用于粘度不高（50時(shí)，粘度小 ），但不含冷至凝固點(diǎn)溫度以下的油品，一次收發(fā)油量不多的油品。4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四

6、章 油品加熱與熱力管道計(jì)算2）按結(jié)構(gòu)形式分 分段式加熱器：（1）由1550mm無縫鋼管焊接而成，每段管長度小于500mm，以并聯(lián)、串聯(lián)組成一組，組數(shù)偶數(shù)，對陳布置，在收發(fā)油管的兩側(cè)，每組有獨(dú)立的進(jìn)出口。（2）安裝有一定的坡度 h=iL0+h0 i-坡度，大罐取1/150 1/75，小罐取1/75 1/50。 L0分段管組長度 h0冷水管出口高度，h0=01 0.2m 優(yōu)點(diǎn)：分段管組長度不大，摩阻較小，因此可在較低的蒸汽壓力下工作，可降低入口管的高度，減少加熱死角。 蛇管式加熱器： 用1550mm無縫鋼管焊接而成，為了安裝和維修方便，設(shè)置少量法蘭連接，使用導(dǎo)向卡箍，支架具有不同高度，使蛇管沿著蒸

7、汽流動(dòng)方向保持一定坡度，需壓力高。4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算二、全面加熱器的加熱面積的計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算關(guān)于t1和t2加熱器入口是飽和蒸汽，出口是飽和水，又忽略加熱管中的壓降，則有：t2= t1 加熱器進(jìn)口為飽和蒸汽，出口為過冷水，則加熱器的加熱面積為： 式中： 為過冷系數(shù) 4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算罐內(nèi)油品平均溫度時(shí)時(shí)4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算K0的計(jì)算無限大平板4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算內(nèi)部放熱系數(shù)a1可按紊流

8、狀態(tài)下強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)放熱公式計(jì)算：考慮相變在進(jìn)行粗略計(jì)算時(shí)，k0=0.6a24.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算油品的定性溫度取油品平均溫度ty和加熱器管子外壁溫度的算術(shù)平均值，管子外壁溫度可先假設(shè)。4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算內(nèi)部放熱時(shí)為內(nèi)徑，外部放熱時(shí)為外徑。定性溫度取決于對流換熱過程中流體的運(yùn)動(dòng)形式，受迫運(yùn)動(dòng)的對流換熱，定型溫度取流體的溫度，自然對流換熱，定性溫度取流體和換熱壁面的平均值。比熱容c值可從表4-9查得或按下

9、式計(jì)算（kJ/kg. ）式中：d15油品15的相對密度； t油品定性溫度，。4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)加熱油品所需總熱量如果油品未冷卻到凝固點(diǎn)：如果保溫：4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算油罐總傳熱系數(shù)K值的計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)

10、構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算一.計(jì)算加熱器步驟4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4

11、.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算二.蒸汽耗量的計(jì)算式中： ：加熱器蒸汽耗量， ； ：加熱所需總熱量， ； ：加熱器進(jìn)口處干飽和蒸汽的熱焓值， ； ：加熱器出口處飽和冷凝水的熱焓值， ； 4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 三.蛇管式加熱器分段長度的

12、計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.3油罐加熱器的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算蒸汽加熱套設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容確定加熱時(shí)間確定蒸汽耗量 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 為油品升溫及溶解蠟結(jié)晶所需要的熱量, ； 為單位時(shí)間內(nèi)蒸汽通過加熱套傳遞給油品的熱量， ; 為通過油罐車上表面散失于周圍大氣中的熱

13、量， ； 為通過加熱套散失于周圍大氣中的熱量， ；4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.4鐵路油罐車的加熱計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱

14、第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱

15、力管道計(jì)算4.5輸油管路的外伴隨加熱 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算蒸汽管路的水力計(jì)算蒸汽管路的熱力計(jì)算疏水器的選擇 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)

16、算 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算計(jì)算步驟已知PZ1(或PZ2)假設(shè)PZ2(或PZ1)計(jì)算 計(jì)算d計(jì)算P 計(jì)算出PZ2(或PZ1) 結(jié)束 假設(shè)與計(jì)算結(jié)果不符 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算三、疏水器（閥）的選擇疏水器的作用 排水阻汽，提高蒸汽干度。疏水器的類型 機(jī)械型：利用蒸汽和冷凝水的密度差 恒溫型：利用蒸汽和冷凝水的溫度差 熱動(dòng)力型：利用蒸汽和冷凝水的熱動(dòng)力學(xué)特性的差異 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算疏水器工作流程 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算疏水器選擇依據(jù)：工作壓差：P=P1-P2 設(shè)計(jì)排水量：Gs

17、h：疏水器的設(shè)計(jì)排水量；G：計(jì)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； 連續(xù)操作時(shí)，K取23； 間歇操作時(shí)，K取34。h：冷凝水管摩阻；Z：回水箱液面到疏水器出口間的位差；P3：回水箱液面上的壓力。 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算P1：疏水器進(jìn)口壓力P2：疏水器出口壓力疏水器的選擇 查樣本，滿足在工作壓差P下，G樣本Gsh 疏水器的工作壓力小于等于疏水器允許最大承壓 選擇疏水器時(shí)，注意不同類型疏水器的適用條件 4.6蒸汽管路的計(jì)算 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.7其它加熱法一 油罐的水墊加熱法 這種加熱方法只適用于特定條件：有工業(yè)廢水可利用或儲(chǔ)

18、存原油或其它高粘度油品的定水位水封洞罐。 總傳熱系數(shù)可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算如果用蒸汽通入水墊層來加熱，則蒸汽壓力不大于如果壓力過大，水蒸汽將攪動(dòng)水墊層液面。 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算二 熱油循環(huán)法方法：油罐中冷油 泵 加熱爐或換熱器 泵 罐特點(diǎn)：能夠免污物的清掃，因?yàn)閿嚢杵魇褂推返某练e物均勻的分布在油中使其不沉降。不需要管式加熱器，不存在檢修維護(hù)工作。缺點(diǎn)：增加了泵、加熱器等設(shè)備。水力噴射 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算1 當(dāng)循環(huán)熱是為了保持油罐內(nèi)油溫時(shí)，循環(huán)加熱的油品質(zhì)

19、量流量Gre，可根據(jù)熱平衡方程得： 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算2 加熱是為了升溫，根據(jù)熱平衡原理可列出微分方程： 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.7其它加熱法 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.8 油罐和管路保溫一 什么情況下油罐和管線保溫？1在生產(chǎn)中，凡設(shè)備和管線內(nèi)介質(zhì)的溫度要求維持恒定時(shí)，保溫。2 為減少熱能損失，介質(zhì)溫度120，且熱能需要利用者，保溫。3為減少冷凍量損失，在冷凍量利用過程中，保冷。4在輸送易凝介質(zhì)的管線，為防止介質(zhì)溫度降到凝固點(diǎn)以下而凍結(jié)者應(yīng)予保溫，并考慮介質(zhì)的凝固點(diǎn)高低，考慮

20、是否伴熱。5為了防止管線內(nèi)輸送的含水液化氣因壓力下降而產(chǎn)生的自冷結(jié)凍現(xiàn)象堵塞管線應(yīng)予保溫。6為減少介質(zhì)由于日曬和外界溫度升高而蒸發(fā)予保溫。7 為避免操作人員發(fā)生燙傷事故，當(dāng)設(shè)備或管線溫度高于90，應(yīng)予保溫。8 為改善操作應(yīng)保溫。條件，降低室溫，室內(nèi)的高溫設(shè)備和管線 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算二 對保溫材料的要求1導(dǎo)熱系數(shù)小，絕熱性能好，在常溫下0.1kal/m.h2密度小，機(jī)械性能（強(qiáng)度）高。3物理化學(xué)性能穩(wěn)定，不會(huì)因長期使用發(fā)生化學(xué)變化而腐蝕管線和設(shè)備。4應(yīng)有較好的防濕防水性能，因?yàn)楸夭牧鲜强績?nèi)部空隙中的空氣來達(dá)到保溫的目的。若因?yàn)楹?，其?dǎo)熱系數(shù)猛增。水的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的24倍。5價(jià)

21、格低、施工方便，使用時(shí)間長，易于就地取材。 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算三 管路保溫層厚度對減少熱損失的作用分析1地面保溫管線 同樣條件下保溫管路與不保溫管路熱損失的比值 可按下式計(jì)算 式中： 有保溫層，單位管長的熱損失， ； 無保溫層，單位管長的熱損失， 。 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算單位管長的保溫層體積為:圖412 P215 保溫層體積與 關(guān)系分析可知： (1) 值較小時(shí)， 值急劇增加， 在0.20.5范圍內(nèi)適宜； (2)當(dāng)

22、較大或D較小時(shí)，取較大的值比較經(jīng)濟(jì)；(3)保溫材料貴或不耐用，則希望 減小、 增大 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算2.地下保溫管 對于地下不保溫管路對于地下保溫管路 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算代入上式整理得： 4.8 油罐和管路保溫 第四章 油品加熱與熱力管道計(jì)算 圖413分析得：（1）當(dāng)值較大時(shí) =0.70.9，即z值變化很大，Db/D卻變化很小，相反，當(dāng)值較小時(shí)，如 =0.10.3時(shí)，z的微小變化都將引起Db/D較大變化。因此選取過小的值往往造成保溫層顯著增厚，一般取 0.5。（2）從保溫管路的工作情況進(jìn)行分析，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)可隨季節(jié)變化很大。保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)也隨工作條件而變化。當(dāng)、變化時(shí)，若選用較大的