Bilantul termic al depozitului central

BILANTUL TERMIC AL DEPOZITULUI CENTRAL

In cadrul depozitului central titeiul curat este depozitat in rezervoare metalice cilindrice verticale cu capacitati corespunzatoare conform STAS 6579 - 71.

Pentru depasirea temperaturii de congelare si asigurarea transportului titeiului spre rafinarie acesta se incalzeste cu ajutorul serpentinelor la o temperatura T_i = 60 sC. Aburul de incalzire va fi de tip saturat produs in agregate de tip ABA.

Rezervoarele au urmatoarele capacitati:

- capacitatea nominala: 1000 m³;

- capacitatea efectiva: 1062 m³;

- diametrul interior al primei virole: D = 12370 mm;

- numarul virolelor: n = 6;

- inaltimea partii cilindrilor: H = 8840 m;

- grosimea capacului: 5mm;

- grosimea fundului: 5 mm;

- grosimea mantalei: 5mm;

- inclinarea capacului: 1/20.

Cantitatea de titei curat in parcul central:

= (1-0,33)·(88 + 275 +245 + 255 + 155) = 682,06  m³/zi

Numarul de rezervoare in care se depoziteaza titeiul curat:

         Se alege n_r = 1 rezervor

5.1. Calculul cantitatii totale de caldura

Q = Q_I + Q_II + Q_III

- Q_I - reprezinta caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperatura de siguranta T_s la temperatura de incalzire T_i;

- Q_II - reprezinta cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei cristalizate;

- Q_III - reprezinta cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura.

Temperatura de siguranta:

T_s = T_c + 3 sC = 11 + 3 = 14 sC = 287,15 K

Temperatura de incalzire:

T_i = 60 sC = 333,15 K

Temperatura medie:

Caldura necesara ridicarii temperaturii titeiului la temperature de siguranta:

unde:

- c_t - caldura specifica a titeiului;

- V - volumul titeiului din rezervor.

Cantitatea totala de caldura necesara topirii parafinei:

- χ - caldura latenta de vaporizare; 

- β - reprezinta continutul de parafina. se alege

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura:

unde:

K - este coeficientul global de schimb de caldura;

S - suprafata rezervorului;

T_ext - temperatura mediului exterior.

unde:

K_g - coeficientul global de schimb de caldura pentru fundul rezervorului;

K_og - coeficient de oglinda;

K_l - coeficientul lateral.

Cantitatea de caldura necesara compensarii pierderilor de caldura se determina in doua cazuri:

- Pe timp de vara:  T_ext=25°C;

- Pe timp de iarna: T_ext= - 15°C.

Rezervorul avand o forma cilindrica suprafetele de fund si de oglinda sunt egale.

K·S = 1·120,17 + 1,5·120,17 + 5·323,36 =1917,2 kcal/h·sC

Pe timp de vara:

Q_III = 1917,2 ·(29,33 - 25) = 8301,4 kcal

Q = Q_I + Q_II + Q_III =23,42·10⁶+1,91·10⁶+8301,4 =25,338·10⁶ kcal

Pe timp de iarna:

Q_III = 1917,2 ·(29,33 + 10) = 75403,47 kcal

Q = Q_I + Q_II + Q_III =23,42·10⁶+1,91·10⁶+75403,47 =25,405·10⁶ kcal

5.2. Numarul de agregate necesare incalzirii titeiului

Debitul de aer necesar  (kg abur/ora); p = 8 at, t = 175 sC

i_abur=560 kcal/kg (entalpia aburului).

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Cantitatea de apa necesara producerii aburului, pentru raportul de conversie 1/1:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Debitul de gaze necesar producerii aburului:

unde: p_cal = 8760 k cal/ - puterea calorica a gazului

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

5.3. Lungimea serpentinelor de incalzire

Lungimea serpentinelor de incalzire:

unde:

S_sp - aria suprafetei serpentinei;

d - diametrul serpentinei; d = 338,2 mm.

unde:

- K_ab-t - coeficientul global de schimb de caldura abur - titei;

K_ab-t =1600 W/m²·K = 1376 kcal/ m²·h·K

1 kW =860 kcal/h

- T_iab - temperatura de incalzire a aburului;

T_iab = 175 sC = 448,15 K

- T_fc - temperatura finala a condensului;

T_fc = 375,15 K

5.4. Timpul de racire al titeiului din rezervor

Pe timp de vara: T_ext = 25 sC

Pet imp de iarna: T_ext = -10 sC

Capitolul 6

PROIECTAREA CONDUCTEI DE TRANSPORT DE LA DEPOZITUL CENTRAL LA RAFINARIE

Transportul titeiului curat de la depozitul central la rafinarie se face cu pompele 2PN-400, echipate cu camasa de 7' si au urmatoarele caracteristici:

- volumul pe cursa dubla:

V_cd=30,6 l/c.d.

- numarul de curse duble pe minut:

n_cd=50 c.d./minut

- randamentul:

η = 0,7

- debitul pompei:

q_p = V_cd · n_cd · η = 30,6 · 10^-3 · 50 · 60 · 0,7 =64,26 m³/h

- presiunea de pompare maxima:

p_p 70 bar

6.1. Calculul hidraulic al conductei de transport

Determinarea debitului total de titei curat la depozitul central:

Q_t = (1- i)·( Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄ + Q₅) = (1-0,33)·(88 + 275 + 245 + 255 + 155) =

=682,06 m³/zi = 28,42 m³/h

Numarul de pompe:

         Se alege np_r = 1 pompa

unde:

- t_z: timpul zilnic de pompare

t_z = 18 ore

Determinare diametrului orientativ:

Se alege viteza economica: v_ec=1 m/s

Determinarea diametrului real, conform STAS 715/8 - 88:

d = 100,1 mm

D = 114,3 mm = 4 1/2 in

e = 7,1 mm

Viteza reala:

Temperatura medie pe conducta:

Pe timp de vara:

T_D -temperatura la depozitul central:

T_D = 60 sC

T_R -temperatura la rafinarie:

T_R = 18 sC

Pe timp de iarna:

T_D -temperatura la depozitul central:

T_D = 60 sC

T_R -temperatura la rafinarie:

T_R = 2 sC

Densitatea medie pentru temperatura medie:

Pe timp de vara:

ξ = 1,1875 - 0,001315·ρ_273,15 = 1,1875 -0,001315·816 = 0,108

Pe timp de iarna:

ξ = 1,1875 - 0,001315·ρ_273,15 = 1,1875 -0,001315·816 = 0,108

Vascozitatea titeiului pentru temperatura medie:

Pe timp de vara:

log[log(10⁶·ν_lTm+0,8)]=A+B·log T_m => ν_Tm=2,825·10^-6 m²/s

constantele A si B se determina din sistemul de ecuatii:

Pe timp de iarna:

log[log(10⁶·ν_lTm+0,8)]=A+B·log T_m => ν_Tm=3,475·10^-6 m²/s

constantele A si B se determina din sistemul de ecuatii:

Calculul numarului Reynolds:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Coeficientul de rezistenta hidraulica:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Panta hidraulica:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Presiunea de pompare:

Pe timp de vara:

= 59,839·10⁵ Pa = 59,839 bar

Pe timp de iarna:

= 63,824·10⁵ Pa = 63,824 bar

Numarul de statii de pompare:

  Se alege n_sr = 1 statie

Puterea necesara pomparii:

unde:

-  - este randamentul motorului

-  - este randamentul transmisiei

- k - coeficientul de supra sarcina

k=1.1

Energia consumata pe zi:

W = N·t_z·320 = 4,69·18·320 = 27015,4 kW·h/zi

6.2. Calculul mecanic al conductei de transport

Grosimea de perete a tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar.

unde:

- φ - coeficientul de calitate al imbinarii sudate: φ=(0,70,9) Se alege:φ=0,9;

- a₁ -ados pentru neuniformitatea grosimii peretelui: a₁=(0,1250,15) mm

Se alege:  a₁=0,130 mm;

- a₂ -adaos pentru coroziune: a₂=(0,51)  mm Se alege: a₂=0,75 mm;

- σ_a - efortul unitar admisibil:

- σ_c - efortul unitar de curgere: σ_c =2,07·10⁸ N/m²

c -coeficient de siguranta: c=(1,672)   Se alege: c=1,75;

e=4,3 mm < 7,1 mm => conducta a fost corect dimensionata.

6.3. Calculul termic al conductei de transport

Trasarea variatiei temperaturii de-a lungul conductei:

Pe timp de vara:

temperatura la depozitul central: T_D =60 sC

temperatura exterioara: T_ext = 18 sC

- coeficientul global de schimb de caldura: K=2 W/m²·K

- caldura specifica a titeiului pentru temperatura medie: c_mt

Pe timp de iarna:

temperatura la depozitul central: T_D =60 sC

temperatura exterioara: T_ext = 2 sC

- coeficientul global de schimb de caldura: K=2 W/m²·K

- caldura specifica a titeiului pentru temperatura medie: c_mt

Calculul hidraulic al conductei considerand proprietatile fluidelor ca fiind zonal constante:

- lungimea tronsonului:

ΔL = 5 km = 5000 m

- determinarea numarului de tronsoane:

Avem 13 tronsoane din care 12 de 5 km si unul de 3,3 km.

Calculul temperaturii medii pe fiecare tronson:

Densitatea titeiului pentru temperatura medie pe ficare tronson:

ξ = 1,1825 - 0,001315·ρ_273,15=1,1825-0,001313·816 = 0,108

Vascozitatea titeiului pentru temperatura medie pe fiecare tronson:

log[log(10⁶·ν_Tj+0,8)]=A+B·log T_mj

constantele A si B se determina din sistemul de ecuatii:

0,05 = - B·0,02 => B = - 2,5

-0,193 = A - 2,5·2,46 => A =5,957

Viteza medie pe fiecare tronson:

Numarul Reynolds pe fiecare tronson:

Rezistenta hidraulica pe fiecare tronson:

- regim turbulent:

- regim laminar:

Panta hidraulica pe fiecare tronson:

Pierderea de sarcina pe fiecare tronson:

Pierderea totala de sarcina:

Presiunea de pompare:

Pe timp de vara:

Pe timp de iarna:

Pe timp de vara

Tabelul 6.3.1

Pe timp de iarna

Tabelul 6.3.2

Nu recalculam numarul de statii de pompare deoarece am obtinut valori mai mici pentru presiunea de pompare.

Lungimea de congelare:

Numarul statiilor de incalzire:

                   Se alege n_sr = 7 statii

6.4. Calculul mecanic al conductei de transport(de verificare)

Grosimea de perete a tevii se determina pe baza teoriei efortului unitar.

unde:

- φ - coeficientul de calitate al imbinarii sudate: φ=(0,70,9) Se alege:φ=0,9;

- a₁ -ados pentru neuniformitatea grosimii peretelui: a₁=(0,1250,15) mm

Se alege:  a₁=0,130 mm;

- a₂ -adaos pentru coroziune: a₂=(0,51)  mm Se alege: a₂=0,75 mm;

- σ_a - efortul unitar admisibil:

- σ_c - efortul unitar de curgere: σ_c =2,07·10⁸ N/m²

c -coeficient de siguranta: c=(1,672)   Se alege: c=1,75;

e=4,3 mm < 7,1 mm => conducta a fost corect dimensionata.

CONCLUZII

Proiectarea sistemului  de transport si de depozitare este un calcul complex care are in vedere realizarea unei scheme tehnice de transport si depozitare, astfel incit cheltuielele efectuate pentru aceasta, sa fie cit mai reduse, dar cu un andament maxim.

Unii dintre parametrii care intervin in calcul depind de proprietatile fluidului transportat, deci de respectivele proprietati (densitate, vascozitate, ratia gaze-solutie, presiune, temperatura e.t.c.) si este valabila numai pentru fluidul transportat entru care sa facut calculul.

Calculul variantelor de pompare a necesitat o atentie deosebita din partea proiectantului deoarece trebuie sa se ajunga la o varianta cit mai eficienta din punct de vedere economic, cit si din punct de vedere al timpului de pompare si evacuare a produselor petroliere.

Aceasta operatiune se face printr-un sistem de parcuri, conducte de legatura, depozit si in cele din urma, rafinarie, acest sistem putind fi adoptat la procesele automatizate, usurand in acest fel responsabilitatea personalului angajat.

Tinand cont de faptul ca transportul produselor petroliere prin conducte are costul cel mai redus, acesta are prioritate fata de alte metode de transport. Intretinerea sistemului este usoara, el necesita revizii tehnice periodice de citeva ori pe an de catre persoane autorizate.

Anexa 1

Anexa 1

Anexa 2

Bibliografie:

1) Oroveanu T., Stan Al., Talle V.: "Transportul petrolului" Editura tehnica Bucuresti, 1985.

2) Bulau L.:"Colectarea, transportul si depozitarea titeiului" I.P.G. Ploiesti, 1978.

3) Oroveanu T., Stan Al., Trifan G.:"Colectarea transportul si depozitarea produselor petroliere si gazului" Editura E.T.P.Bucuresti 1985