Практична робота №5

Тема практичної роботи: Розрахунок випарної здатності резервуару зрідженого вуглеводневого газу (ЗВГ).

Мета практичної роботи: Набуття студентом навиків по розрахунку випарної здатності резервуару зрідженого вуглеводневого газу (ЗВГ).

Матеріально-технічне забезпечення: інструкційні картки, довідникова література, калькулятори.

Література:

1).А.А.Ионин Газоснабжение: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. –

М.: Стройиздат, 1989. – 439 с.

2).Стаскевич Н.Л., Вигдорчик Д.Я. справочник по сжиженным

углеводородным газам. – Л.: недра, 1986. – 543 с.

3).Стаскевич Н.Л., Северинец Г.Н., Вигдорчик Д.Я. Справочник по

газоснабжению и использованию газа. – Л.: Недра, 1990. – 762 с.

Студент повинен знати:

-способи регазифікації;

-принципи регазифікації;

-порядок проведення розрахунку випарної здатності резервуару

зрідженого вуглеводневого газу,

- особливості зріджених газів;

- склад зріджених вуглеводневих газів.

Студент повинен вміти:

- вибрати спосіб регазифікації;

- провести розрахунок випарної здатності резервуару зрідженого вуглеводневого газу;

- користуватися довідниковою літературою.

Послідовність виконання практичної роботи

1.Перевірка викладачем готовності до виконання практичної роботи.

2.Ознайомлення студента з завданням на практичну роботу.

3.Виконання практичної роботи в присутності викладача.

4.Оформлення звіту з практичної роботи.

5.Захист практичної роботи.

Вихідні дані для виконання практичної роботи

№ п/п
Радіус резервуару, м		1,2	1,3	1,4	1,5	0,5	0,4	0,3	0,2	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	0,6
Висота днища резервуару, м	0,21	0,22	0,23	0,24	0,25	0,08	0,07	0,06	0,05	0,26	0,27	0,28	0,29	0,3	0,1
Довжина циліндричної частини резервуару, м															2,2
Температура навколишнього середовища, ^0С												-5	-10	-8
Температура рідкої фази в резервуарі, ^0С

Теоретична довідка

Для систем газопостачання використовують зріджені вуглеводневі гази, які є результатом перероблення попутного нафтового газу. В залежності від призначення об’єкту, який використовує зріджений газ, має значення склад газу та спосіб його випаровування.

До зріджених вуглеводневих газів відносяться такі вуглеводні, які при нормальних умовах знаходяться в газоподібному стані, а при відносно невеликому підвищенні тиску переходять в рідкий стан. При зниженні тиску ці вуглеводні рідини випаровуються і переходять у парову фазу. Це дозволяє перевозити і зберігати зріджені вуглеводневі гази в умовах характерних для рідин і контролювати, регулювати і спалювати газоподібні вуглеводні в умовах для природних та інших горючих газів.

Для забезпечення умов безпеки при використанні зріджених вуглеводневих газів необхідно враховувати наступні основні особливості газоподібних вуглеводнів, які входять до складу зріджених газів.

1. При невеликому тиску вони легко переходять в рідкий стан, тому їх зберігають, транспортують та використовують під тиском їх парів. Тиск цих парів являється функцією температури зовнішньої атмосфери.

2. В газоподібному стані пари значно важчі за повітря.

3. Прихована теплота пароутворення незначна.

4. При зберіганні зріджених газів в відкритих резервуарах гази випаровуються, утворюючи з повітрям вибухонебезпечну суміш навіть при умовах, якщо температура повітря нижча температури кипіння рідини, тобто навіть при температурах значно нижче 0⁰С.

5. Можливе утворення конденсату при зниженні температури до точки роси або при підвищенні тиску.

6. В нормальних умовах зріджені гази не ядовиті і не мають запаху.

7. При контакті з зрідженими газами під час їх відкачування чи закачування в резервуар в результаті швидкості абсорбції тепла рідини при її випаровуванні в відкритому просторі можливе обмороження рук, якщо зношені рукавиці.

Подача зрідженого газу до газопальникових пристроїв може бути здійснена двома способами:

- постачання газу в рідкому вигляді по трубопроводу;

- із парового простору резервуару, що находиться над рідиною, тобто над рідкою фазою газу.

В першому випадку спосіб випаровування зрідженого газу прийнято називати миттєвим або однократним. В другому випадку ми маємо справу з періодичним випаровуванням зрідженого газу. Як у першому, так і в другому випадках тепло, необхідне для випаровування газів, береться з навколишнього середовища.

Миттєве випаровування зрідженого газу. В цьому випадку зріджений газ поступає в газовикористовуючу систему під тиском, під яким він зберігається в резервуарі, до регулятора тиску рідини, вмонтованому на трубопроводі. В регуляторі знижується тиск газу, в результаті чого частина його випаровується. Друга частина рідини, проходячи регулятор, випаровується при тиску на ділянці трубопроводу після регулятора. В результаті цього випаровування температура зрідженого газу знижується до значення, яке залежить від степеня випаровування.

В момент коли наступає рівновага між тиском парів і тиском рідини за регулятором, практично припиняється подальше випаровування. При постачанні суміші зрідженого газу від низу резервуару до газопальникових пристроїв з попереднім миттєвим випаровуванням в трубопроводі, склад парів газу, поступаючих на пальники, не змінюється і залишається таким, яким він був в резервуарі зрідженого газу.

Періодичне випаровування. Відбір парів зрідженого газу найбільш широко здійснюється методом періодичного випаровування.

Сутність цього методу заклечається в періодичному, по мірі необхідності, вилучення парів зрідженого газу з резервуару, частково заповненого рідиною. Утворення парів зрідженого газу в цьому випадку відбувається за рахунок прихованої теплоти випаровування самої рідини та притоку тепла з навколишнього середовища. В випадку, якщо в резервуарі міститься суміш зрідженого газу, в склад якої входять вуглеводні з різною в’язкістю парів, склад парової, яка знаходиться над рідиною, буде відрізнятися від складу рідкої фази. При цьому по мірі відбору парів зрідженого газу обидва склади будуть безперервно змінюватися в залежності від степені цього відбору. Фізичний смисл періодичного відбору насичених парів заклечається в наступному, коли з резервуару починається відбір насичених парів, порушується рівновага між паровою та рідкою фазами зрідженого газу, яка мала місце до початку відбору. В результаті цього тиск в резервуарі знижується і рідка фаза починає кипіти, продовжуючи випаровуватися до тих пір, поки йде відбір парів. Тиск і температура в резервуарі знижуються, а по мірі досягання постійного відбору встановлюється постійність обміну тепла. При цьому постійна різниця в температурах рідини і навколишнього середовища така, що рідиною споживається така кількість тепла з навколишнього середовища, яка їй необхідна для утворення парів зрідженого газу. З цього моменту не спостерігається ніяких змін в температурі рідкої фази, до тих пір поки не зміниться степінь (інтенсивність) відбору парів зрідженого газу.

Природна регазифікація зріджених газів. Конструкція найпростішого апарату для регазифікації зріджених газів представляє собою замкнутий циліндричний резервуар, нижня частина якого на потрібну висоту заповнена рідкою фазою, а верхня призначена для збору насичених парів. При передачі тепла через зовнішню металеву стінку в якості теплоносія можуть використовуватися повітря внутрішньої та зовнішньої атмосфери, а також грунти верхнього шару землі.

Температура повітря в приміщенні на протязі року зберігається практично постійною, в той час коли температура зовнішньої атмосфери змінюється. Відповідно змінюється і температура верхніх шарів грунту. Але температура верхного шару грунту завжди вище температури рідкої фази при мінімальному тиску випаровування. В результаті цього грунт може бути використаним в якості теплоносія при заповнені резервуару зрідженим газом. Тепло повітря і грунту являються безкоштовними, природними і безкінечними. В результаті, регазифікація зріджених газів при використанні в якості теплоносіїв повітря і грунту може бети названою регазифікацією з природним випаровуванням.

Крім температурного режиму, який значно впливає на природнє випаровування зріджених газів, мають місце також і інші вагомі фактори, які також відображаються на випарній здатності установок. До них відносяться:

- компонентний склад рідкої фази;

- термічний опір грунту (для підземних резервуарів);

- термічний опір захисної ізоляції підземного резервуару, стінок балона і резервуару;

- опір степені забруднення стінок резервуару;

- степінь заповнення рідкою фазою резервуару;

- циклічність відбору парової фази з резервуару;

- теплова взаємодія підземних резервуарів;

- швидкість руху і вологість повітря;

- термічний опір теплопередачі від навколишнього повітря (для надземних резервуарів та балонів).

При відборі парової фази з балону чи резервуару стан рівноваги між рідиною та газом порушується, тобто тиск парів зрідженого газу буде постійно зменшуватися. Крім того, при цьому буде також безперервно змінюватися співвідношення компонентів: відносний вміст більш легких вуглеводнів буде зменшуватися, а більш важких – збільшуватися. При максимальному відборі газу з балону чи резервуару температура зрідженого газу поступово буде знижуватися внаслідок не достатку підводу теплоти з зовні. Чим більше випаровується в резервуарі зрідженого газу при природному випаровуванні, тим нижче при вказаних умовах буде його температура. При інтенсивній витраті газу температура рідини буде різко падати, і в кінці кінців порушиться або зовсім зупиниться весь процес випаровування і відбудеться обмерзання резервуару. Це явище найчастіше спостерігається при експлуатації газобалонних установок при збільшенні відбору з них парів зрідженого газу. Випарна здатність залежить також від степеня наповнення резервуару і від його положення (вертикальне чи горизонтальне). Чим більше змочена поверхня, тим більша випарна здатність.

Методичні вказівки до виконання практичної роботи

Випаровування рідини в резервуарах відбувається в основному за рахунок тепла зовнішнього повітря і залежить від його температури, вологості, швидкості руху, степені наповнення та компонентного складу рідини.

Кількість випаровуваної рідини може бути визначено по формулі:

G=3.62KF_c (t_в-t_ж)/ r, кг/год ( 1.1. )

де: К – коефіцієнт теплопередачі, кВт/ (м^{2 0}С);

F _с – сумарна змочена поверхня резервуару, м² ;

t_п – температура навколишнього середовища, ⁰С;

t_р – температура рідкої фази в резервуарі, ⁰С;

r –скрита теплота випаровування, кДж/кг.

Коефіцієнт теплопередачі К для резервуарів приймаємо в межах

11,6 – 13,92 кВт/ (м^{2 0}С) при умові, якщо резервуари не покриті льодом та снігом. Для підземних резервуарів, влаштованих нижче зони промерзання грунту, К = 2,9-3,5 кВт/ (м^{2 0}С).

Повна поверховість резервуару визначається по формулі:

F_с= F_ц + 2F_дн , м² ( 1.2. )

де: F_ц – поверхня циліндричної частини, м²;

F_дн – поверхня днища, м².

Поверхня циліндричної частини знаходиться по формулі:

F_ц = П DL, м² ( 1.3. )

де: D – діаметр резервуару, м;

L – довжина циліндричної частини резервуару,м

Поверхня днища резервуару визначається, як поверхня еліпсоїда повертання навкруги вертикальної осі по формулі:

F_дн = П R (R + H²/2с) ln (R + c/R – c)), м² ( 1.4. )

де: R – радіус резервуару, м;

H – висота днища резервуару, м;

с= R²-H², м ( 1.5. )

Захист практичної роботи проводиться викладачем по теоретичним та практичним питанням даної теми.

Питання для самоконтролю

1. Склад зріджених вуглеводневих газів.

2. Особливості зріджених газів.

3. Способи регазифікації.

4. Принципи регазифікації.

Дата добавления: 2015-07-15