Моделирование тепломассообмена высоковязких жидкостей в колеблющейся емкости : Разработка методов расчета, эксперимент, промышленное использование

• Автор: Селиванов, Николай Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 397 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТРАНСПОРТ НЕФТИ И ВЫСОКОВЯЗКИХ

НЕФТЕПРОДУКТОВ

1.1 Перевозка нефти и нефтепродуктов морским транспортом

1.2 Перевозка нефтепродуктов автотранспортом

1.3 Перевозка высоковязких нефтепродуктов железнодорожным транспортом

Глава 2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ В ЕМКОСТЯХ ,

2.1. Теплообмен у вертикальных ограждающих поверхностей

2.1.1. Влияние зависимости вязкости жидкости от температуры на теплообмен

2.1.2. Теплообмен у неизотермической вертикальной пластины
2.1.3. Наклонная пластина
2.1.4. Горизонтальная пластина
2.2. Теплообмен в придонной области емкости
2.3. Образование структурированной фазы на вертикальной поверхности емкости
2.3.1. Результаты численных решений
2.3.2. Экспериментальные исследования
2.4. Теплообмен у горизонтального трубчатого подогревателя Ю
2.5. Теплообмен у ограждающих поверхностей горизонтальной цилиндрической емкости
2.5.1. Методика экспериментального исследования.
Экспериментальные установки
2.5.2. Анализ экспериментальных данных и обобщение результатов

Глава 3. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ ЕМКОСТИ НА ТЕПЛООБМЕН
ПРИ ПЕРЕВОЗКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ
3.1. Основные параметры колебаний
3.2. Дифференциальные уравнения конвективного теплообмена в
емкости при колебаниях
3.2.1. Потенциальное движение идеальной жидкости в полости при колебаниях
3.3. Влияние колебаний на теплообмен у вертикальных поверхностей емкости
3.3.1. Теоретическое исследование теплообмена у вертикальной поверхности
3.3.2. Численные решения уравнения смешанной конвекции и анализ результатов
3.3.3. Влияние зависимости физических свойств жидкости от температуры на теплообмен при смешанной конвекции
3.3.4. Влияние неизотермичности поверхности на теплообмен при смешанной конвекции
3.4. Исследование теплообмена между нефтепродуктом и ограждающими поверхностями морских наливных судов при
качке
3.5. Экспериментальные исследования влияния колебаний емкости
на теплообмен у вертикальных поверхностей
3.5.1. Оценка погрешности измерения плотности теплового потока тепломером при граничных условиях, изменяющихся во времени
3.5.2. Результаты экспериментальных исследований теплообмена у вертикальной поверхности емкости при колебаниях
3.6. Исследование теплообмена в придонной области емкости
3.6.1. Экспериментальные исследования теплообмена в придонной
области емкости

3.6.2. Влияние трубчатых подогревателей на интенсивность теплообмена в придонной области емкости
3.6.3. Получение расчетных зависимостей для коэффициента теплоотдачи у днища колеблющейся емкости
Глава 4. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ ЕМКОСТИ НА ТЕПЛООБМЕН У
ТРУБЧАТОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
4.1. Влияние вибрации на теплообмен у горизонтального цилиндра
4.2. Исследования теплообмена при смешанной конвекции у горизонтальных цилиндрических подогревателей
4.3. Экспериментальное исследование влияния колебаний емкости
на теплообмен у трубчатого подогревателя
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТУПИКОВОГО
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
5.1. Конструкция и принцип действия тупикового подогревателя
5.2. Исследование процесса конденсации внутри труб
5.3. Предельные режимы в вертикальных и наклонных каналах при противоточном движении жидкости и газа
5.4. Исследование предельных режимов работы тупикового подогревателя
5.4.1. Экспериментальная установка и методика исследования
5.4.2. Результаты исследований
Глава 6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ
ОГРАЖДАЮЩИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЕМКОСТИ И СИСТЕМ ПОДОГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ
6.1. Метод расчета теплопотерь нефтепродукта в окружающую среду в морских нефтеналивных судах
6.1.1. Расчет теплопотерь через борт нефтеналивных судов
6.1.2. Расчет теплопотерь через днище танков морских наливных судов
6.1.3. Расчет теплопотерь через палубу нефтеналивного судна

Слив нефтепродукта из цистерны осуществляется самотеком через патрубок, расположенный в нижней части задней стенки. Для более полного и быстрого слива груза автомобили устанавливается наклонно. После слива нефтепродукта остаток составляет не более 6-5 кг. Автомобили-цистерны не имеют изоляции.
Затраты на перевозку высоковязких нефтепродуктов автотранспортом самые высокие, они в 10 раз превышают самые экономичные виды транспорта (см. табл. 1.2). Однако автотранспорт занимает определенную нишу в общем потоке перевозок нефтепродуктов. Если в нашей стране доля перевозок автотранспортом незначительна, то в странах Западной Европы перевозится достаточно большие объемы нефтегрузов. Так во Франции в 1987 г. на долю перевозок автотранспортом с перевалочных нефтебаз приходилось 21,1 млн. т. (31,9%) нефтепродуктов. Больше приходилось только на трубопроводный транспорт, а на железнодорожный - 11,5%. [270], а в 1996 г. доля перевозок автотранспортом увеличилась и достигла 32,5%, а железнодорожным снизилась и составила 8,1% [237]. Автотранспорт является главным конкурентом железнодорожного транспорта не только на короткие и средние расстояния (400-500 км), но и набольшие. Основными преимуществом автотранспорта перед другими является его большая гибкость, прием и доставка груза в любой пункт. Автотранспорт является перспективным средством перевозок нефтяных грузов. Однако в нашей стране перевозкам высоковязких нефтепродуктов автотранспортом уделяется мало внимания как с целью усовершенствования схем перевозок, так и процессам теплообмена в автоцистернах. Одним из путей снижения затрат на перевозки:
• укрупнение и специализация автохозяйств;
• организация смешанных автомобильно-железнодорожных перевозок;
• увеличение грузоподъемности автоцистерн с использованием цистерн-полуприцепов и прицепов в составе тяжелых и скоростных автопоездов;
• использование теплоизолированных цистерн при перевозках на дальние расстояния и при низких температурах окружающего воздуха;