Расчет дыхательного клапана резервуара

Страницы работы

Содержание работы

1.6 Оценка работы дыхательной арматуры

Цель расчета – определить количество дыхательных клапанов необходимых, для безопасной эксплуатации резервуара и сравнить полученное значение, с числом клапанов установленных на действующем резервуаре.

резервуар РВС – 20000;

вид хранимого продукта – нефть;

пропускная способность клапана Qкл = 3000 м 3 /ч;

1) Определяется максимальный расход газовой смеси при заполнении резервуара (работа на давление).

2) Определяется максимальных расход газовой смеси при опорожнении резервуара (работа на вакуум).

3) Определение количества дыхательных клапанов производится по наибольшему из полученных значений.

Расчет

1) Максимальный расход газовой смеси через дыхательный клапан при работе на давление для наземных стальных резервуаров определяется как сумма максимальных значений расходов его составляющий

где Qд мах – максимальный расход газовой смеси;

qз – максимальных расход нефти при заполнении резерву-

q t1 – максимальный расход газовой смеси в следствии нагрева

газового пространства, м 3 /с;

q t2 – расход газовой смеси в следствии нагрева газового прос-

транства при закачке более нагретого нефтепродукта, м 3 /с;

q г – расход газов выделяющихся из нефти, м 3 /с.

Для расчета примем что закачка (откачка) нефти производится в два резервуара без учета перетока, производительность заполнения (опорожнения) резервуаров с понтонами ограничивается допустимой скоростью изменения уровня в резервуаре, которая не должна превышать 3,5 м/ч, если проектом не предусмотрена другая скорость изменения уровня в соответствии с [2]

где F – площадь зеркала нефти, м 2 ;

W – скорость изменения уровня в резервуаре, м/ч;

qз = 1250·3,5/3600 = 1,215 м 3 /с.

Максимальный расход газовой смеси в следствии нагрева газового пространства

где b – коэффициент объемного расширения газов (b=1/273 К -1 );

DT – скорость нагревания газового пространства (принимается

равной 0,0013 К/с);

Vг – максимальный объем газового пространства (принимается

равным объему резервуара), м 3 ;

Значения приняты в соответствии с [3].

q t1 = 1/273·0,0013·20000 = 0,094 м 3 /с.

Расход газовой смеси в следствии нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта

Читайте также:  Сшитый полиэтилен в стяжке пола

где D – диаметр резервуара, м;

А – коэффициент зависящий от разности температур закачиваемой

нефти (Тн) и газового пространства резервуара (Тг);

Средние значения коэффициента А приведены в следующей таблице

Таким образом, при условии, когда температура газового пространства будет минимальна, а закачиваемой нефти максимальна, расход q t2 будет наибольший. Таким условиям соответствует декабрь. Температуру газового пространства примем –30 0 С (243 К), температуру нефти – 8 0 С (281 К) по данным лаборатории, тогда

q t2 = 1,18·(39,8) 2 /3600 = 0,519 м 3 /с.

В соответствии с [4] предел изменения газового фактора Г = 0-0,8 м 3 / м 3 , рассматривая наихудший случай принимаем по максимуму

q г = q з·Г = 1,215·0,8 = 0,972 м 3 /с.

Максимальный расход газовой смеси через дыхательный клапан при работе на давление

Qд мах = 1,215+0,094+0,519+0,972 = 2,8 м 3 /с = 10080 м 3 /ч.

2) При работе резервуара на вакуум расход поступающего через клапан атмосферного воздуха (м 3 /с)

где qв – расход нефти из резервуара, м 3 /с;

q t – дополнительный расход из-за возможного охлаждения

газового пространства резервуара и частичной конденсации

Расход нефти из резервуара в соответствии с допустимой скоростью изменения уровня в резервуаре 3,5 м/ч, исходя из этого

Величина q t определяется по формуле

где DT – скорость охлаждения газового пространства

Наиболее интенсивно резервуар охлаждается во время ливня поэтому для практических расчетов величину скорости охлаждения следует принимать в условиях ливня DT @ 0,008 К/с.

q t = 1/273·0,008·20000 = 0,586 м 3 /с.

Qв мах = 1,215+0,586 = 1,801 м 3 /с = 6483,6 м 3 /ч.

Сравнивая полученные значения, видно, что расход газовой смеси больше при заполнении резервуара.

Находим количество дыхательных клапанов необходимых для безопасной эксплуатации резервуара

n = Qд мах/Qкл = 10080/3000 = 3,36

Округляя в большую сторону принимаем n=4. В соответствии с [2] расход газов через все дыхательные клапаны, установленные на резервуаре, не должен превышать 85% от их суммарной проектной пропускной способности.

Принимаем суммарную проектную пропускную способность дыхательных клапанов, которая равна 12000 м 3 /ч, за 100% тогда допустимый расход газов через дыхательные клапаны будет равен

Читайте также:  Колосник для печи своими руками из арматуры

, (1.30)

где – – допустимый расход газов через дыхательные

– суммарная проектная пропускная способность

м 3 /ч.

Максимальный расход газовой смеси через дыхательный клапан при работе на давление не превышает допустимый расход газов через дыхательные клапаны.

На действующем резервуаре, в соответствии, установлены пять дыхательных клапанов, что на один больше чем расчетное значение, это может быть обусловлено тем что, производительность закачки резервуара была принята из условия изменения уровня в резервуаре 3,5 м/ч в соосветствии с [2] (т.к. отсутствуют данные о допустимой скорости изменения уровня по проекту), а скорость изменения уровня по проекту может быть больше чем 3,5м/ч.

Дыхательные клапаны резервуаров подбирают по пропускной способности и допускаемому перепаду давления. Максимальный расход газов, проходящих через клапан, определяется при заполнении резервуара как сумма расходов, состоящая из:

где Q3 – максимальный расход газов; qз – максимальный расход нефтепродуктов при заполнении резервуара; qt1 – максимальный расход газа вследствие нагрева газового пространства от внешней среды qt1=вДTVг

-коэффициент объемного расширения газа (= 1/273 К -1 :); ДT – скорость нагревания газового пространства резервуара (ДT=0,0013 К/с); Vг – максимальный объем газового пространства (принимается равным объему резервуара). Подставив значения ДT и получим: qt1=4,76•10 -6 Vг

qt2 – расход газа вследствие нагрева газового пространства при закачке более нагретого нефтепродукта

б – коэффициент теплообмена; F – площадь зеркала нефтепродукта в резервуаре; Тн и Тг – соответственно температуре нефтепродукта, закачиваемого в резервуар, и температура газового пространства; с – теплоемкость; R – удельная газовая постоянная; р – давление в газовом пространстве резервуара; qг – объем выделяющихся из нефти газов, определяемый по газовому фактору.

При выкачке нефтепродукта из резервуара расход поступающего через клапан атмосферного воздуха (в м 3 /с) будет QB=qB+qt, где qв – производительность выкачки нефтепродукта из резервуара; qt – дополнительный расход из-за возможного охлаждения газового пространства резервуара и частичной конденсации паров.

Читайте также:  Расход теплоносителя через радиатор

Наиболее интенсивно резервуар охлаждается во время ливня, поэтому для расчетов скорость охлаждения следует принимать ДT – 8•10 -3 К/с. Величину qt определяют по формуле qt?2,9•10 -5 VГ

По большему значению Q3 или QB подбирают по каталогу клапан необходимого размера. Если требуемая пропускная способность не может быть удовлетворена одним клапаном, то подбирают несколько клапанов меньшего размера.

Дыхательные клапана устанавливаются на резервуарах, для защиты оборудования от превышения давления сверх установленного. После снижения давления до нужного предела предохранительный клапан прекращает сброс среды.

Предохранительные клапана подбираются по площади проходного сечения, которая определяется по формуле:

где Fc – площадь проходного сечения, равная наименьшей площади сечения в проточной части, мм 2 ;

G – максимальная возможная пропускная способность паров, кг/ч;

б – коэффициент избытка газа или жидкости клапаном (0,6);

в – коэффициент, учитывающий расширение среды, (0,04);

р1 – максимальное избыточное давление перед предохранительным клапаном (1,65МПа);

с – плотность жидкости, кг/мі

p2 – избыточное давление за предохранительным клапаном (0,15 МПа).

Определим нагрузку G, действующую на стенки резервуара для автомобильных и железнодорожных цистерн:

где D – диаметр резервуара, м;

L — длина резервуара, м.

Подставим полученное значение G и в формулу (1) и вычислим площадь проходного сечения предохранительного клапана Fс.

Проходное сечение для полно подъемных клапанов равно:

По полученному значению выбираем дыхательный клапан.

Принимаем клапан КДМ – 50 рис. 3 с диаметром проходного сечения 50 мм.

Рисунок 3 – Клапан дыхательный механический КДМ 50М

1 Коваленко В.Г., Сыроедов Н.Е. Памятка водителю-оператору автомобильных средств транспортирования и заправки нефтепродуктов. Москва, 1998. 45 с.

2 Коваленко В.Г. Транспортные и заправочные автомобильные цистерны для дорожных перевозок опасных грузов: альбом. Москва, 1997. 64 с.

3 ГОСТ Р 50913-96 Автомобильные транспортные средства для транспортирования и заправки нефтепродуктов. Типы, параметры и общие технические требования. Введен впервые. Дата введ. 10.06.1996 г. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 22 с.

4 Дмитриев В. С. М-Хобби // Журнал / Топливозаправщик АТЗ-6. 2006. № 2. С. 56-62.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *