周期性边界条件对浮顶储罐原油传热过程的影响规律

随着石油储备需求的增加,油罐规模正向大型化以及能适应极限工况的方向发展。准确掌握罐内油品温度场的变化规律,对于保障油库安全经济运行具有重要意义。针对太阳辐射、大气温度等储罐环境的周期性变化条件,运用传热学相关理论,建立了大型双盘浮顶储罐非稳态传热过程的理论模型,通过对模型区域进行离散化得到边界节点的向前差分方程,在确定罐内原油物性参数、储罐传热系数以及边界热通量的基础上,研究得出储罐原油温度场的数值模拟方法。对大庆某10×10~4 m~3浮顶储罐的应用分析表明,罐顶温降速率随着太阳辐射强度以及大气温度的降低而增大;罐壁温降速率受太阳辐射影响较小,随大气温度的降低而增大;罐底近似于绝热,温降速率受外界环境影响较小,研究结果可为优化大型浮顶罐的储存工艺设计及生产管理提供一定的理论支持。     

单盘浮顶罐内含蜡原油静态储存过程中的传热规律研究

针对单盘式浮顶罐内含蜡原油在静态储存中的冷却胶凝过程,建立了表征该传热过程的数学模型和物理模型,基于有限体积法利用fluent软件对模型进行求解,实现了对原油储罐温降过程的数值模拟。模拟结果表明:单盘浮顶罐内含蜡原油在静态储存过程中,罐顶由于换热最快,换热强度高,温度最先降低,油的密度也随之增大,在重力和自然对流的作用下,冷油沿着储罐慢慢堆积、凝结,导致整个储罐在罐壁与罐底夹角处最先产生凝油,此夹角处也将是未来储罐管理过程中应该最为关注的地方,同时对该过程中原油的温度场、速度场变化进行了详细阐述,并深入分析了原油冷却胶凝的规律和内在机理,明确了单盘式储罐的降温规律。     

拱顶罐内含蜡原油静态储存过程中的传热规律研究

建立了描述含蜡原油在拱顶罐内静态储存过程的传热及流动行为数学模型,基于有限体积法对模型进行求解,实现了对拱顶罐内含蜡原油传热过程的数值模拟。结果表明:罐顶散热损失最大,油温下降最快,但在自然对流作用下,冷油的沉积导致储罐内温度最低位置出现在罐底和罐壁所包围的区域,且该处最先产生凝油。在自然对流作用下,储罐中心温度分布均匀,靠近边界处的温度较低。随着温降过程进行,原油粘度增大,导致自然对流逐渐减弱,储罐中心的高温区域逐渐减小,边界处的低温区域逐渐向油罐中心扩展。伴随原油温度场的变化,储罐内的凝油层最先在罐底和罐顶形成,最后覆盖罐壁,且罐壁和罐底的凝油层厚度不均匀,越靠近罐壁和罐底的边角处凝油层越厚。随着温降进展,储罐内的传热行为逐渐由以自然对流主导转变为由导热主导,且由此形成相应的温度场演变过程。     

大型浮顶油罐温度场数值模拟

大型浮顶油罐温度场的准确预测对于原油的战略和商业储备均有着重要的意义。油罐中温度场受大气温度、罐壁保温层厚度与热导率、太阳辐射强度、罐底土壤物性、油品物性等因素的影响。本文考虑以上众多因素的影响，建立了二维大型浮顶油罐温度场预测模型，开发了将浮舱区、油品区、土壤区及罐壁和保温层耦合求解的SIMPLE算法程序。研究了太阳辐射、保温层厚度等因素对油品温度的影响，并将计算结果与现场测试数据进行了对比，发现本模型的预测结果与实验结果吻合良好。     

产雷达液位计在大型浮顶储罐上的应用

本文简要介绍针对大型原油浮顶储罐液位自动检测的方法,采用高精度雷达液位计同时配套安装多点温度计和罐底水位检测器,实现大型浮顶罐内原油的液位、温度、水位的检测,满足大型原油储备库油品库存统计、管理的要求。     

2×10~4m~3浮顶罐内原油温度变化规律研究

建立浮顶罐静止储存状态下的物理及数学模型,采用有限容积法,对不同工况下罐内原油的流动及传热过程进行数值模拟,分析储油液位、环境温度及初始油温对罐内原油温度分布的影响规律。结果表明:罐顶最先形成凝油层,罐壁次之,罐底最慢且随温降进行凝油层生成速率降低;当环境温度及初始油温较高时,可以适当延长储罐安全储存时间。     

大型油库罐内温度瞬态动变规律

大型油库在常规储运过程中,如果原油温度过低会导致发油的难度加大因而影响油库企业正常运转。本文建立了大型原油罐温度瞬态动变规律数学模型。通过编程求解,数值模拟出某大型原油储罐温度场随时间的变化规律,主要指：在时间上,罐内油温在初始时间温降严重,尔后逐步减小;在空间上,横向方向罐内油温由中心向罐壁降低但变化率不大,而纵向方向越靠近罐底温降越迅速。该研究成果为油库现场管理和安全生产提供了指导性。     

花土沟站浮顶罐储油温降时间规律计算机编程分析

在原油储备时浮顶油罐温度降低是不可避免的,成功的计算原油的温降为原油的储备外输提供安全保证。针对花土沟站立式浮顶储罐,根据温度分布规律建立了其传热模型,利用传热学原理对储油罐原油温降规律进行理论分析计算,通过计算机语言编程得出储油罐在不同季节温度、不同液位下温降变化情况,得出曲线图确定储油罐中的原油最低极限液位至最高极限罐位的温降时间规律。     

大型原油浮顶储罐蒸汽盘管加热过程数值模拟

大型浮顶储罐原油加热温度场的准确预测,是实现油罐安全经济输送的重要保障。文章首先分析了原油储罐传热的途径以及主要特点,然后建立了大型原油储罐蒸汽盘管加热理论模型,并开发运用Visual Basic语言计算罐内原油加热过程温度场的试算法程序,由此得到罐内原油温度场的变化规律及影响因素,最后通过计算原油储罐加热过程中蒸汽盘管放出的热量以及被加热油品所吸收的热量,确定加热过程的能量有效利用率,研究分析外界环境温度等工况变化对有效利用率的影响,可为科学制定储罐加热运行方案提供技术依据。     

大型外浮顶油罐基础沉降造成中央排水系统失效分析

中央排水系统是大型外浮顶原油储罐的重要附件,如果发生泄漏直接影响到油罐的安全运行,并造成较大的经济损失和环境事件。本文通过对某储备油库10×10~4 m~3外浮顶原油储罐中央排水系统泄漏事故的分析,探讨浮顶油罐使用初期因罐底板沉降对中央排水系统的影响,对罐内中央排水管罐底接管结构设计提出改进建议,为行业内大型储罐中央排水系统的建设提供借鉴经验。     

低温投产过程中罐内原油温度变化规律研究

建立了5×10~4m~3浮顶油罐低温投产过程的数值计算模型,利用Fluent计算流体动力学软件,对不同工况下原油的流动及传热过程进行数值模拟。计算得到不同工况下罐内原油的温度变化规律,为制定浮顶油罐低温投产运行方案提供理论依据。     

大型储油罐温降过程的研究进展

大型储油罐内原油的液位静止后的降温过程是一个伴随着导热、自然对流、太阳热辐射、相变以及移动边界的不稳定传热的过程,目前大型储油罐降温过程的研究方法主要采用试验测试和数值计算法。针对储油罐内部的原油导热和储油罐与外部环境传热等方面,对大型储油罐温降过程的研究现状迚行了分析,指出在计算大型储油罐的温降时需要处理好罐内原油的自然对流以及其具有移动边界的析蜡相变传热等问题,才能对大型储油罐的静液位降温过程迚行正确的研究。     

5×10^4 m^3外浮顶罐改造成内浮顶罐实例

将服役近20年、基础倾斜、罐体形状严重超标的2台直径为60m的5×10^4m^3外浮顶原油罐改造成合格的内浮顶成品油罐,给大型油罐的旧罐技术改造工程提供了一套成功经验。     

20×10~4 m~3浮顶油罐用双盘式浮顶有限元分析

介绍了浮顶油罐用双盘式浮顶结构的有限元模型,主要包括浮顶结构单元选取和边界条件的处理等内容。对处于最危险工况的浮顶进行了有限元计算分析。结果表明,该20×104m3浮顶油罐用双盘式浮顶结构满足规范的相关要求。     

低压储罐设计研究

本文以3000m3轻污油低压储罐设计为例,对低压储罐的设计要点进行了总结,详细介绍了低压储罐的罐壁设计、罐顶设计、承压环设计和锚栓设计,并与常压储罐的设计进行了分析比较。     

深冷设备储罐罐壁温度场计算分析

深冷设备储罐内外壁温差较大,绝热结构复杂。当维持操作条件一定,控制储罐热流量不变时,减薄保冷层结构,选择合适的保冷材料,可以节约存储空间。根据传热理论运用传热控制方程,对某厂深冷设备储罐进行分析。建立了储罐罐壁的二维稳态温度场数值有限元计算模型,计算得到罐壁温度场分布图。根据公式,绘制出保冷层厚度与保冷材料导热系数之间的关系。研究结果对储罐的结构设计优化具有一定的指导意义。     

10×10^4m^3浮顶储油罐的模态分析

随着储罐大型化发展的趋势,大型储罐的抗震研究工作变得越来越重要。为了给大型储罐的地震力响应分析提供可靠的数据,应用ANSYS大型有限元软件,对10×104 m3浮顶储油罐简化建模,从而进行模态分析。得出了其自振特性,并提取了其前30阶固有模态。从图象分析出大型储罐罐的主要振型为环向多波振型,且罐体上沿在振动时最易发生破坏,应在罐体顶部位置设置加强圈。     

两池火耦合作用下柴油拱顶罐热响应的数值模拟

化工园区多池火事故是典型的高后果低概率事件。鉴于目前两池火辐射模型存在一定局限性,本文采用数值模拟方法,以3个直线排布的5000m³柴油拱顶罐为研究场景,从热释放速率、火焰形态、热辐射强度三方面分析两池火燃烧特性,并与单池火场景对比,考虑储罐间距这一影响因素,进一步研究目标储罐热响应。结果表明：采用GB 50160—2008（2018年版）规定的防火间距,两燃烧罐产生的池火会发生耦合作用,并得出目标储罐受到的热辐射强度分布,最高热辐射达17.04kW/m²;两池火作用下目标储罐的温度、Mises应力与失效时间分别为644℃、356MPa、936s,单池火为488℃、280MPa、2880s,目标储罐在两池火作用下的变形也比单池火更为严重;随着储罐间距增加,目标储罐的温度与Mises应力逐渐减小,失效时间逐渐增加,当储罐间距为标准防火间距的2.5倍（20m）时,失效时间为2800s,与单池火作用产生的失效时间2880s较为接近。本研究可为优化储罐防火间距及区域韧性提升提供理论指导。