Тепломассообмен и энергосберегающие режимы работы систем подогрева танкеров при перевозке высоковязких застывающих жидкостей

• Автор: Ачилова, Наталья Балтаевна
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 177 с. : 2 ил.

Содержание

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПЕРЕВОЗОК ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ ВОДНЫМ ТРАНСПОРТОМ
1.1 Анализ перспектив развития танкерного флота для перевозки высоковязких жидкостей
1.2 Конструктивное исполнение и особенности режимов работы систем подогрева танкеров
1.3 Возможности внедрения энергосберегающих технологий при проектировании и разработке режимов работы систем подогрева танкеров
1.4 Выводы
Глава 2 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ

2.1 Физико-химические свойства транспортируемых высоковязких

жидкостей
2.2Исследования процесса тепломассообмена у ограждающих поверхностей
2.2.1 Расчет тепломассообмена у вертикальной поверхности
2.2.2 Расчет тепломассообмена у горизонтальной поверхности.
2.2.3 Особенности тепломассообмена транспортируемой жидкости с подогревателями
2.2.4 Особенности тепломассообмена в придонной области
2.2.5 Учет особенностей тепломассообмена при застывании жидкости у ограждающих поверхностей
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ХРАНЕНИИ И ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ В РЕЖИМАХ ОСТЫВАНИЯ И РАЗОГРЕВА, ОСЛОЖНЕННЫХ ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ
3.1 Методика исследования тепломассообмена в танке наливного судна
3.2Результаты исследования и методы расчета тепломассообмена при
остывании высоковязких жидкостей
3.2.1 Результаты численных решений остывания жидкости в танке
3.2.2 Анализ результатов численных решений и расчетные зависимости затвердевания высоковязкой жидкости
3.2.3 Анализ результатов исследования и особенности расчета процесса плавления застывшей жидкости при разогреве танка.
3.2.4 Проверка достоверности результатов численных решений.
Выводы
Глава 4 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЕМКОСТЯХ И СИСТЕМАХ ПОДОГРЕВА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ
4.1 Методика расчета тепломассообмена в танке при перевозке высоковязкой жидкости
4.2 Вопросы конструктивно-технологической реализации результатов работы и общие рекомендации по моделированию и совершенствованию температурных режимов перевозки высоковязких жидкостей водным транспортом
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
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;
Ьі - длина расчетной ячейки, м;
г - подвижная граница области фазового перехода, м; о - скорость потока хладагента, м/с;
Б - сила, Н;
Н - уровень жидкости, м; g - ускорения свободного падения, м/с2;
Р - давление, Па;
X - текущая координата границы застывания, м;
V) - объем расчетной ячейки, м3;
(2 - удельная теплота процесса, кДж/кг;
ц - теплота плавления, Дж/кг;
qv - объемная теплота плавления, Дж/м3;
р - плотность, кг/м3;
с - теплоемкость, кДж/(кг-°С);
р - коэффициент динамической вязкости, Па*с;
Н - параметр, Н = а/Х, м.

климатическими условиями эксплуатации танкера, температурой груза в танке и особенностями конструктивного исполнения. Исключая климатические условия, возможности энергосбережения ограничиваются тепловым режимом груза в течение рейса и конструкцией танка. Конструкции танка, днища и борта определяются в первую очередь с позиции прочности корпуса судна, требований Регистра [119-125, 219-224] и в последнюю очередь возможностями энергосбережения. Это находит отражение в отсутствии нормативов на термическое сопротивление конструктивных элементов судов.
Наиболее простым способом снижения потерь тепла и стабилизации температурных полей в танке может быть нанесение теплоизоляции. Подобный способ применяется при транспортировке сжиженных газов в условиях необходимости поддержания температуры груза в течение всего рейса, значительной разности температур между грузом и окружающей, средой и, связанными с этим, существенными затратами на транспортировку груза [12-15, 54, 70, 71, 96, 103, 105, 116, 177, 213-216, 233]. Подобный способ снижения потерь тепла должен быть эффективным и оправданным при перевозках расплава серы. Вместе с тем, танкеры для перевозки нефтепродуктов имеют меньшие потери тепла. Это связано с допустимостью остывания груза в течение рейса, а следовательно и уменьшением среднего температурного напора, теплофизическими свойствами нефтепродуктов, определяющими относительно высокое термическое сопротивление с внутренней стороны танка [142, 182, 199]. Наряду с этим, можно указать, что не все грузы требуют подогрева. Перечисленные причины ставят на первый план эксплуатационные характеристики конструктивных элементов судна, капитальные затраты и вто-ричность решения задач энергосбережения.
Транспортный цикл перевозки высоковязких жидкостей включает в себя погрузку в танкер предварительно разогретого груза, транспортировку с поддержанием требуемой для выгрузки темпераутры груза или остывания с последующим разогревом перед прибытием в порт назначения, а также собственно выгрузку. Очевидно, что поддержание высокой температуры груза