Методика теплового расчёта систем подогрева груза при его разделении в объёме танка наливного судна

• Автор: Аляутдинова, Юлия Амировна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения

Введение
Глава 1 Современное состояние и тенденции развитии процессов энергосбережения при транспортировке водным транспортом высоковязких жидкостей

1.1 Состояние отечественного рынка перевозок ВЫСОКОВЯЗКИХ жидкостей

1.2 Режимы транспортировки высоковязких жидкостей и конструктивные особенности наливных судов

1.3 Энергосберегающие технологии перевозки грузов наливными судами

1.4 Анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей

систем подогрева груза на нефтеналивных судах

1.5 Выводы

Глава 2 Экспериментальное и математическое

моделирование процесса теплообмена при перевозке высоковязких жидкостей
2.1 Теилофизические характеристики грузов нефтеналивных судов
2.2 Методики расчета тепломассообменных процессов у ограждающих вертикальных поверхностей
2.3 Математическая модель конвективного тепломассобмена в танках наливного судна
2.4 Численная модель и алгоритм решения задачи динамики
движения и формирования температурных полей груза в танке
2.5 Выводы
Глава 3 Исследования процессов тепломассообмена при
энергоэффективном исполнение танка нефтеналивного судна
3.1 Энергоэффективное конструктивное исполнение танка
3.2 Экспериментальное исследование теплообмена через борт танка
3.3 Результаты экспериментальных и теоретических исследований режимов перевозки нефтепродуктов
3.4 Выводы
Глава 4. Методика расчета систем подогрева
энергоэффективного танка нефтеналивного судна
4.1 Методика расчета тепломассообмена в танке при перевозке высоковязкой жидкости
4.2 Вопросы конструктивно-технологической реализации результатов работы
4.3 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Основные обозначения
Размерные величины
с! - диаметр, м; т -время, с.;
х, у - координаты в ортогональной системе координат, м; а - коэффициент температуропроводности, м2/с;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С);
а - коэффициент теплоотдачи со стороны охлаждающей среды, Вт/(м2-°С);
I - температура, °С;
Т - температура, К;
Ь, - длина расчетной ячейки, м;
Б - сила, Н;
g - ускорения свободного падения, м/с2;
Р - давление, Па;
V, - объем расчетной ячейки, м3; р - плотность, кг/м3; с -теплоемкость. кДж/(кг-°С); р. - коэффициент динамической вязкости, Па*с;
Безразмерные величины
а и! „ V в.-г-В-Ы
N4 = — а ке = —: Рг = —, Ча = : числа подобия Нуссельта,
а V а V а
Рейнольдса, Прандтля, Рэлея соответственно.
Индексы:
н - параметры окружающей среды;
- охлаждающая среда; f - среднее значение параметров жидкости;
У - индекс расчетной ячейки по координатам х и у;

слоя течением остывающего груза вдоль борта при малой вязкости жидкости. Свободноконвективное движение груза вдоль внешней стенки танка обусловлено его остыванием. В зависимости от вязкости груза и граничных условий, нисходящее течение может частично разрушать малоподвижный слой в донной части танка или, при большой вязкости, «наползать» на верхнюю границу придонного слоя, дополнительно увеличивая его толщину. Наименее стабильным является остывающий слой жидкости вблизи зеркала свободной поверхности груза. Имея более высокую плотность, жидкость, под действием Архимедовых сил должна опускаться вниз. В слое неограниченной площади это приводит к образованию известных ячеистых течений. В условиях танка наливного судна велико влияние граничных условий сформировавшимися циркуляционными течениями, что приводит к направленному течению груза вдоль зеркала свободной поверхности в сторону вертикальных охлаждаемых поверхностей. Совместное влияние указанных процессов в объеме ганка приводит к образованию высокотемпературного ядра груза [2, 32-35, 41, 54, 96, 104, 136, 137, 142, 167, 176, 181, 182, 188-193, 212, 228], где температура меняется незначительно. Анализ температурных полей показывает, что основное изменение температуры происходит вдоль ограждающих конструкций в пределах пограничного слоя, и чем меньше интенсивность конвективного движения жидкости, тем он толще. Учитывая особенности теплообмена высоковязких жидкостей в танке наливного судна, можно сделать вывод, что в основном тепло через пограничный слой передается за счет теплопроводности, что существенно снижает коэффициент теплопередачи. Толщина пограничного слоя для высоковязких жидкостей намного тоньше динамического - порядка Рг0 25. Решая задачу снижения потерь тепла за счет повышения термического сопротивления со стороны груза, приходим к выводу, что на коэффициент теплоотдачи и далее, на термическое сопротивление борта в целом можно влиять, искусственно управляя пограничным слоем (рис 2.1).