Дипломная работа: Проектирование новой нефтебазы в городе Улан-Батор (Монголия)

,

где -длина цистерны по осям автосцепления[4], м;

n- количество цистерн.

,

Для слива-налива светлых нефтепродуктов принимаем установку УСН-175.

Таблица 9 - Характеристики вагона-цистерны для транспортировки нефтепродуктов

4. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ СЛИВА НЕФТЕПРОДУКТОВ ИЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЦИСТЕРН

Вязкость нефтепродукта - одна из наиболее важных характеристик т.к. она существенно меняется с изменением температуры. Кинематическую вязкость н можно определить по формуле Рейнольдса-Филонова[3]:

,

где - кинематическая вязкость при расчётной температуре t, сСт;

- кинематическая вязкость при температуре , сСт;

u- коэффициент крутизны вистаграммы,

Коэффициент крутизны вистаграммы находится по формуле:

,

где - кинематические вязкости соответственно при температуре , сСт;

- кинематические вязкости соответственно при температуре , сСт

Расчет времени слива для светлых нефтепродуктов проводим при температуре наиболее холодной пятидневки .,

Приведем пример расчёта для бензина Аи-80.

Известная вязкость нефтепродукта при и равна соответственно и , тогда

,

Вязкость при :

,

Аналогично производим расчёты для каждого вида нефтепродуктов, полученные данные заносим в таблицу 10. Известные вязкости для дизельного топлива принимаем из ГОСТ 305-82 Топливо дизельное.

Таблица 10 - Вязкость нефтепродуктов

где D = 3 м - диаметр котла цистерны [4];

L = 12,02 м - длина котла цистерны [4];

- коэффициент расхода сливной коммуникации, определяется по графику [7];

f- площадь поперечного сечения сливного патрубка, :

.

.

Число Рейнольдса:

.

где h - разность отметок между началом и концом сливной коммуникации. Это расстояние складывается из высоты сливного патрубка, высоты присоединительной головки установки для слива и расстояния от присоединительной головки до оси коллектора :

Рис. 5 Сливная установка вагон-цистерна

,

.

где - длина сливного патрубка цистерны ;

- Длина присоединительной головки, ;

- расстояние от присоединительной головки до оси коллектора,

;

,

Поправочный коэффициент в зависимости от соотношения , определяется по графику [7]:

Рис. 6. График функции

Функция показывает, во сколько раз дополнительный напор h0 уменьшает время слива нефтепродуктов из цистерны.

, тогда по графику (Рис. 7) зависимости ;

Рис. 7. Коэффициент расхода патрубков сливных приборов железнодорожных цистерн и средств герметизации слива:

1 - универсальный сливной прибор по данным З.И.Геллера

2 - универсальный сливной прибор по данным ВНИИСПТнефть;

3 - сливной прибор Утешинского по данным З.И.Геллера;

4 - сливной прибор Утешинского по данным ВНИИСПТ нефть;

5 - универсальный сливной прибор по данным В.М. Свистова;

6 - сливной прибор Утешинского по данным В.М. Свистова;

7 - установка АСН-7Б;

8 - установка УСН - 175М;

9 - установка УСН-175 с действующим монитором;

10 - установка СЛ-9.

Для определения полного времени слива процесс истечения делится на 2 части: на время истечения в турбулентном и ламинарном режимах. Такое деление является условным, так как граница перехода является приблизительной. Определение времени отдельно в каждом режиме значительно усложняет решение. Для упрощения можно считать, что процесс слива происходит с неким постоянным значением коэффициента расхода, равным среднему [7].

Для бензинов:

Определение числа Рейнольдса при z=D (ламинарный режим):

,

Коэффициент расхода определяется по графику, принимается, что при турбулентном режимекоэффициент расхода практически не изменяется ).

0,33.

Условно принимается, что граница перехода из турбулентного режима в ламинарный происходит, когда уровень заполнения цистерны равен 5% от диаметра . Определение числа Рейнольдса при z=0,05•D:

,

0,33,

Время полного слива определяется по формуле:

,

,

4.1 Расчет времени слива дизельного топлива

Кинематическая вязкость ДТЗ при данной температуре (-36С):

,

Определение числа Рейнольдса при z=D:

,

, При z=0,05•D:

,

,

,

4.2 Расчет времени слива маршрута

Ж/Д эстакаду обслуживает две бригады. Время слива всего маршрута будет складываться из времени слива последней цистерны, времени обслуживания всех цистерн (по условию 5 мин. на каждую цистерну).

Для слива и налива нефтепродуктов выбираем двустороннюю эстакаду [2] с коллекторами:

- коллектор №1 - для АИ-80(2 цистерн) и АИ-92(4 цистерны);

- коллектор №2 - для АИ-95(4 цистерны);

- коллектор №3 - для ДТ (8 цистерн );

При сливе в коллектор свойства нефтепродукта не должны ухудшаться, поэтому сначала нужно сливать нефтепродукт с лучшим качеством. На сливо-наливных устройствах будут работать 2 бригады. Бригады будут двигаться навстречу друг другу, в соответствие с направлением стрелок, указанных на на схеме 1.

1 бригада: 4-5 (АИ-95 - ДТ) - 9 цистерн.

2 бригада: 4-2-3 (АИ-92 - АИ-80 - ДТ) - 9 цистерн.

При обслуживании ж/д маршрута слив нефтепродуктов будет осуществляться по следующей схеме:

Таким образом, время слива всего маршрута будет равно.

,

По существующим нормам время слива маршрута не должно превышать 2 часа (120 мин) [5]. Условие удовлетворено.

4.3 Определение максимального расхода в коллекторе

Расход определяется с учетом неодновременности начала слива из различных цистерн. Время запаздывания складывается из времени, затраченного на подготовительные операции - открытие люка цистерны и подключение сливного трубопровода. Расход из первой цистерны при нижнем сливе нефтепродукта самотеком, из которой только начался слив, будет определяться по следующей формуле [2]:

,

Если из второй цистерны слив начался раньше на , то часть нефтепродукта из нее сольется, и истечение будет происходить с расходом:

,

Расход из третьей цистерны, сливающейся в течение времени будет равен:

,

Расход из i-ой цистерны, слив из которой начался раньше на , будет:

,

Аналогичным образом будет определяться расход из всех остальных цистерн.

4.4 Расход для бензина

- время слива одной цистерны;

- время обслуживания одной цистерны.

Расход из 1-й цистерны:

;

Расход из 2-й цистерны:

;

Расход из 3-й цистерны:

;,

Расход из 4-й цистерны:

;,

Так как время обслуживания одной цистерны - 5 минуты, а время слива одной цистерны - 19 минут, то при расчете расхода из пятой цистерны подкоренное выражение будет отрицательным. Это означает, что одновременно могут сливаться только 4 цистерны.

Cуммарный расход в коллекторе составит:

;

Вследствие того, что время слива бензинов и дизельных топлив из цистерн одинаково, то и максимальный расход для 3 коллекторов будет равным.

5. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА АВТОНАЛИВНЫХ УСТРОЙСТВ

Площадка налива оборудуется системами (АСН).

Таблица 11 - Характеристика устройства АСН-521 «Дельта» [7]:

Расчет количества наливных стояков ведется исходя из максимального суточного вывоза для каждого нефтепродукта [2]:

,

где - суточный расход реализации i-го нефтепродукта ;

- коэффициент неравномерности потребления нефтепродуктов (принимаем равным 1,2, п. 6.1);

- расчетная производительность АСН;

- коэффициент использования АСН (принимаем равным 0,7);

- плотность нефтепродукта;

- время работы УСН (24 часа).

Следовательно, количество наливных устройств, например для АИ-80:

,

Определим количество цистерн по формуле [1]:

,

Где V - объем цистерны (принимаем 40 м3);

,

,

Результаты расчетов округляем до целого числа в большую сторону. Результаты расчёта в таблице 12.

Таблица 12 - Количество АСН и цистерн

Таким образом, ежедневно с нефтебазы будут вывозится нефтепродукты 24 автоцистернами.

5.1 Гидравлический расчет технологических трубопроводов и выбор насосного оборудования

Ж/Д ЭСТАКАДА - РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ДТ №11 (НАИБОЛЕЕ УДАЛЕННЫЙ)

Исходные данные для расчёта:

н-36= - кинематическая вязкость;

V = 5000 м3- номинальный объём резервуара;

hрез = 12,02 м- высота резервуара;

Д = 0,01 мм - абсолютная шероховатость (бесшовные стальные трубы);

Lвс= 43,4 м-длина всасывающей линии (коллектор - насос);

Lнаг =319,3 м - длина нагнетательной линии (насос-резервуар);

- коэффициент использования резервуара;

Q = 0,2178 м3/c- расход в коллекторе.

Высота взлива нефтепродукта в резервуаре:

Hвзл=hрез.kи,

Hвзл =12,02?0,85=10,22 м.

Проверим, возможно ли проложить внутри нефтебазы трубы диаметром, равным диаметру сливного патрубка, т.е. d=0,2 м.

Определим скорость движения нефтепродукта при заданном диаметре и расходе в коллекторе.

,

,

Согласно [2] п. 5.1.6. скорость истечения и движения нефтепродуктов по трубопроводу не должно превышать 5 м/с. Зададимся ориентировочной скоростью, равной 2 м/с. Диаметр трубопровода:

,

Согласно ГОСТ 10704-91 «Трубы стальные электросварные прямошовные» выберем трубу стандартного наружного диаметра равного 377 мм с толщиной стенки д = 4,5 мм. Внутренний диаметр:

, ,

Уточненная скорость потока:

,

,

Число Рейнольдса:

,

,

При Reкр<Re<10d/Д течение жидкости происходит в зоне гидравлически гладких труб, для которой значение л может быть определено по формуле Блазиуса:

, ,

5.2 Расчет всасывающей линии от ж/д эстакады до насосной станции

Таблица 13 - Местные сопротивления на всасывающей линии от коллектор до насоса

Потери напора на трение:

,

,

Потери напора на преодоление местных сопротивлений:

,

Разность геодезических отметок:

.,

Общие потери напора во всасывающей линии коллектор-насос составляют:

.

6. РАСЧЕТ НАГНЕТАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ ОТ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ДО РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ДТ №11

Таблица 14 - Местные сопротивления на всасывающей линии от насоса дорезервуара