Совершенствование железнодорожной цистерны для вязких нефтепродуктов и ее эксплуатационных характеристик на основе устройств термостабилизации

• Автор: Васильев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 142 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Теплотехнические устройства обеспечения температурного режима и выгрузки вязких и застывающих нефтепродуктов

1.1. Подходы к решению проблемы выгрузки вязких нефтепродуктов в зимний период

1.2. Теплоизолирующие системы железнодорожных цистерн с

вязкими нефтепродуктами.

1.3. Устройства нагрева в пути железнодорожных цистерн с вязкими нефтепродуктами

1.4. Устройства нагрева при выгрузке железнодорожных цистерн с

вязкими нефтепродуктами.

Глава 2. Моделирование устройств нагрева застывающих и вязких нефтепродуктов в железнодорожной цистерне
2.1. Нестационарные модели устройства прямого нагрева и остывания вязких нефтепродуктов в цистерне.
2.2. Аналитическое трехмерное решение задачи об остывании теплоизолированной железнодорожной цистерны
2.3. Свободная тепловая конвекция в задачах об остывании вязких
нефтепродуктов в замкнутых объемах
Глава 3. Численная реализация моделей устройств термостабилизации вязких нефтепродуктов
3.1. Решение нульмерной и одномерной нестационарных моделей систем прямого нагрева.
3.2. Двухмерная нестационарная осесимметричная модель остывания вязких нефтепродуктов в цистерне.
3.3. Трехмерная нестационарная модель остывания вязких нефтепродуктов
в теплоизолированной цистерне с теплогенераторами
Выводы.
Глава 4. Экспериментальные исследования устройств термостабилизации разработанных автором диссертации
4.1. Экспериментальные исследования теплогенератора прямого нагрева
4.2. Повышение эффективности эксплуатации железнодорожных цистерн
4.3. Экспериментальные исследования устройства механического разогрева железнодорожных цистерн с застывшими нефтепродуктами .
4.4. Экспериментальные исследования устройства для очистки цистерн
от остатков нефтепродуктов.
Заключение
Список литературы


Предложен теплогенератор прямого нагрева, позволяющий сохранить вязкие нефтепродукты в жидком состоянии при длительности перевозок свыше семи суток. Экспериментально доказана эффективность термостабилизации железнодорожных цистерн напыляемой пенополиуретановой тепловой изоляцией, что позволяет рекомендовать ее для модернизации уже эксплуатируемых и вновь создаваемых железнодорожных цистерн. Разработана экспериментальная модель устройства для механического разогрева железнодорожных цистерн с вязкими нефтепродуктами, позволившая повысить производительность устройства за счет применения измененной перемешивающей насадки в 4 раза. Разработано устройство очистки котла цистерны от остатков нефтепродуктов, снижающее расход водяного пара на % и сокращающее время очистки в четыре раза. Апробация работы. Результаты работы и ее отдельные положения докладывались на XXVIII Самарской областной студенческой научной конференции (г. Самара, СГАУ г. Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (г. Йошкар-Ола, г. Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (г. Самара, СамГАПС г. VIII Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (г. Адлер, г. Вагоны» (г. Самара, СамГУПС, г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе статей - 4, из них - 1 в ведущих рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК РФ, тезисов докладов на конференциях - 2, патенты на полезную модель — 2. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации 0 страниц, включая рисунка, 4 таблицы и библиографический список литературы из 0 наименований. Глава 1. Перевозка вязких нефтепродуктов на большие расстояния сопровождается их застыванием, вследствие потери температуры, что, в свою очередь, вызывает необходимость их термостабилизации. В зависимости ог продолжительности перевозки можно провести анализ [3] устройств термостабилизации, выделив основные группы: теплоизолирующие системы, нагрев в пути, нагрев при выгрузке (табл. Один из подходов к решению проблемы применение теплоизолирующих систем, сохраняющих внутреннюю энергию перевозимых материалов, то есть применение энергосберегающих технологий. К этой категории можно отнести такие разработки, как цистерна-термос (вакуумная изоляция) и применение различных теплоизолирующих покрытий цистерн. Однако, такой подход эффективен при кратковременных перевозках порядка 4-7 суток. Для обеспечения температурного режима нефтепродуктов, транспортируемых более 4-7 суток, целесообразно применять нагрев в пути. Это автономные устройства аэродинамического нагрева расположенные в котле цистерны или на её поверхности, а также различные тепловые аккумуляторы. В таких устройствах производится механических нагрев газового теплоносителя или используется энергия, запасенная в аккумуляторных батареях, для нафева перевозимых вязких нефтепродуктов. Из-за задержки состава в пути, снижения температуры окружающей среды ниже расчетной или других непредвиденных факторов перевозимый груз может застыть в цистерне. В таком случае возникает необходимость нагрева застывшего продукта на пунктах выгрузки. В устройствах, основанных на конвективном теплообмене, производится нагрев перевозимого материала текучим теплоносителем, например паром, через горловину цистерны. В некоторых устройствах отбирается часть перевозимого материала для нагрева в теплообменном комплексе. Далее разогретая часть продукта под давлением возвращается в цистерну, разогревая оставшийся материал. Иными словами это устройства, в которых теплоноситель непосредственно контактирует с перевозимыми нефтепродуктами. В кондуктивных устройствах прямой контакт теплоносителя и перевозимого продукта отсутствует, и нагрев производится через стенку котла. К этой категории можно отнести устройства с электрическими нагревательными элементами и различные паровые рубашки. Несмотря на ограничения по времени перевозки, энергосберегающие технологии позволяют сократить время выгрузки и в целом снизить энергозатраты на перевозку нефтепродуктов.