第4章_油品加热及热力管道计算第3节.ppt

1 第三节 油罐管式加热器的结构和计算 油罐管式加热器的结构 管式全面加热器的加热面积计算 油罐总传热系数K值的计算 油罐蛇管式加热器的分段管长计算 用于油罐加热器的蒸汽消耗量的计算 一、油罐管式加热器的结构 油罐管式加热器按布置形式分为全面加热器和局部加热器； 局部加热器仅布置在罐内的收发油管附近，全面加热器则均匀布置在罐内距罐底不高的整个水平位置上。 对于粘度不高（在50℃时，小于7×10-5m2/s），且不会冷至凝固点温度以下的油品，或一次需要发出数量不多的油品，适宜采用局部加热器。 若短时期内要从油罐中发出大量油品时，应采用全面加热器。 一、油罐管式加热器的结构 管式加热器按结构形式可分为： 分段式加热器 蛇管式加热器 1. 分段式加热器 图4-1 分段式加热器结构示意图 1. 分段式加热器 对于不要求严格控制含水量的油品，对于进行间歇加热作业并需经常调节加热面积的油罐，适宜于采用分段式加热器。 2. 蛇管式加热器 图4-2 蛇管式加热器结构示意图 2. 蛇管式加热器 对于润滑油等要求严格控制含水量的油品，对于经常操作并需要长时间连续加热的油罐，最好采用蛇管式加热器。 3. 油罐局部加热器 有时需从油罐中提取小量油品，将全罐油品都加热到发油温度既不经济又延误时间，这种情况在销售油库业务中常遇到，储运技术上采用局部加热放油办法。油罐局部加热器有3种形式： 竖井式； 换热器式 箱形分段式 换热器式局部加热器 换热器式是将蒸汽换热器伸入油罐下部。换热器进出油口处附有保险活门。这种局部加热效率较高，检修方便。 箱形分段式局部加热器 箱形分段式是由3排平行的分段加热器组成，安置在薄钢板箱内，每排有2个并列加热器。油品在箱内加热后放出。局部加热效率也较高。但也存在使用寿命短、检修困难等问题。 二、管式全面加热器的面积计算 二、管式全面加热器的面积计算 油库中常采用饱和蒸汽作为热源，当不考虑冷凝水在加热器中过冷时，冷凝水和蒸汽温度相等，都等于工作压力下的饱和温度，t1=t2，此时，式（4-7）可简化为： 二、管式全面加热器的面积计算 如果使冷凝水的温度冷却到低于饱和温度，以达到充分利用热源的热能和减少蒸汽消耗量的目的，就需要增加加热器加热面积，此时加热器面积应按下式计算 1．油品平均温度ty的计算 2．蒸汽经加热器至油品K0的计算 K0值用圆筒壁传热公式计算： 2．蒸汽经加热器至油品K0的计算 由于α1值常在3500～11600w/（m2·℃）范围内，数值比较大，式（4-12）中的1/α1d1项就很小，实际计算中可以忽略不计，再考虑到d与dn+1之间的差别并不大，式（4-12）可简化为： 3．单位时间内加热油品所需的总热量Q的计算 （1）油品升温的热量 G—被加热油品的总质量，kg； c—油品的比热容，kJ/（kg· C）； tys—油品加热起始温度，℃； tyz—油品加热终了温度，℃。 （2）凝固油品的熔化热量 N—凝结的石蜡在油品中的含量，％； φ—石蜡的融解潜热， kJ/kg； G—被加热油品的总质量，kg。 （3）油罐体升温所需热量 GT—油罐体的质量，kg； cT—油罐体的比热容，kJ/（kg· ℃ ）；钢铁比热容，在18～100 ℃范围内为0.470kJ/（kg· ℃ ） ； tys—油罐体加热起始温度，℃； tyz—油罐体加热终了温度，℃。 （4）单位时间内油罐散出热流量 K—传热系数，kW/(m2·℃)； ΣFi一油罐的总表面积之积，m2 ty—加热过程中的油品平均温度，℃； tj—油罐周围介质温度，℃。 三、油罐总传热系数K值的计算 地上不保温立式油罐的总传热系数 地上保温立式油罐的总传热系数 地上不保温立式油罐的总传热系数 式中K表示传热系数，F表示面积，角码符号bi、ding、di分别指罐壁、罐顶和罐底。按油罐装满系数为0.95计算，Fbi应为罐壁总面积的95%，Fding应为罐顶面积和5%罐壁面积之和。 （1）罐壁传热系数 Kbi α1bi—油品至油罐内壁的内部放热系数，W/(m2·℃)； λbi—罐壁的导热系数，W/(m2·℃)； δbi—罐壁的厚度，m； α2bi—罐壁至周围介质的外部放热系数，W/(m2·℃)； α3bi—罐壁至周围介质的辐射放热系数，W/(m2·℃)。 （1）罐壁传热系数 Kbi 内部放热系数α1bi应按无限空间自然对流放热公式计算； 自罐壁至周围大气的外部放热系数α2bi 按空气横向掠过圆管的强制对流换热公式计算。 （2）罐顶的传热系数Kding α1ding—油面至气体空间的内部放热系数，W/(m2·K)； δc—罐内油面上气体空间层的厚度，m； λc—罐内气体空间中的油气与空气混合物的相当热传导系数，W/(m2·K)； Σ