Проектирование нефтебазы

 

Таблица 7. Количество цистерн  по типам нефтепродуктов.

 

Тип нефтепродукта	грузооборот, т/год	Расчетное количество цистерн	Макс количество цистерн
Автобензин  Аи-80	38000	2,099543379	3
Автобензин  Аи-92	35500	1,961415525	2
Автобензин  Аи-95	32200	1,779086758	2
Автобензин  Аи-98	41000	2,265296804	3
Дизельное топливо  ДЛ	29000	1,602283105	2
Дизельное топливо  ДЗ	27000	1,491780822	2
Топочный мазут 100	15000	0,828767123	1
Мазут флотский Ф-5	14000	0,773515982	1
Нефть	219000	12,1	13
Масло моторное М-10В2С	1000	0,055251142	1
Масло моторное М-14В2	1200	0,06630137	1
Масло моторное М-10Г2	1300	0,071826484	1
Масло индустриальное ИС-20	1700	0,093926941	1
Масло турбинное  Т-22	2300	0,127077626	1
Масло турбинное  Т-46	1800	0,099452055	1
Сумма	460000	25,41552511	35

Таким образом, маршрут  максимальной грузоподъемности состоит из 35 цистерн емкостью 60 тонн, 14 из которых светлые нефтепродукты

 

Расчет длины железнодорожной эстакады

 

Длина ж/д эстакады для  светлых нефтепродуктов

= = 144,2 м ,

где l_i – длина цистерны, принимаем l = 10,3 м для цистерны массой 60 тонн.

      а_i – число цистерн.

 Для сливоналивных  операций выбираем комбинированную двустороннюю эстакаду на 14 постов слива с 4мя коллекторами:

коллектор № 1 - 3 цистерны АИ-80;

коллектор № 2 - 2 цистерны АИ-92 и 2 цистерны АИ-95;

коллектор № 3 - 3 цистерны АИ-98

           коллектор № 4 - 2 цистерны ДЛ и 2 цистерны ДЗ.

Длина ж/д эстакады для темных нефтепродуктов:

= 15 * 10,3 = 154,5 м

Для слива темных нефтепродуктов выбираем комбинированную двустороннюю эстакаду на 15 постов слива с тремя коллекторами:

-коллектор №1 - 13 цистерн  с нефтью;

-коллектор №2 - 1 цистерна  топочного мазута 100;

-коллектор №3 - 1 цистерна  мазута флотского Ф-5.

Для каждого вида масла (М-10В2С, М-14В2, М-10Г2, ТАД-17п, ИС-20, ИС-12, МС-14, МС-20) принимаем индивидуальное сливное устройство (восемь одиночных сливных устройств, с принудительным сливом через насос). Осуществляется нижний слив нефтепродуктов. Для слива светлых нефтепродуктов принимаем установку АСН-7Б; для слива темных нефтепродуктов и масел - АСН-7Б.

 

 

5. Расчет времени слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн.

Расчет времени слива для  светлых нефтепродуктов проводим при среднеминимальной температуре воздуха. Согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» для г. Уфа она составляет -20°С. Пример расчета кинематической вязкости автобензина Аи-80. Вычислим значения эмпирических коэффициентов а и b:

 

 

 

Расчетная кинематическая вязкость при температуре 253 К

 

 

= = = 0,22 мм² / с

 

Аналогично рассчитываем кинематическую вязкость для остальных  нефтепродуктов. Полученные значения сводим в таблицу 8.

 

 

Тип нефтепродукта	Температура Т1, К	Кинематическая вязкость V1 при Т1, мм2/с	Температура Т2, К	Кинематическая вязкость V2 при Т2, мм2/с	а	b	Температура перекачки, Т, К	Расчетная кинематическая вязкость VТ, мм2/с
автобензин АИ-80	283	0,64	293	0,58	7,96	-3,57	253	0,276
автобензин АИ-92	293	0,63	303	0,57	8,57	-3,80	253	0,298
автобензин АИ-95	293	0,61	303	0,55	9,12	-4,03	253	0,297
автобензин АИ-98	293	0,65	303	0,59	8,08	-3,60	253	0,294
Дизельное топливо ДЛ	293	6	303	5	6,29	-2,58	253	1,03
Дизельное топливо ДЗ	293	5	303	3,1	18,69	-7,62	253	38,707
Топочный мазут 100	313	1500	323	700	9,23	-3,50	253	619013,32
Мазут флотский Ф- 5	353	5	373	3,5	8,51	-3,39	253	32,27
Нефть	293	7,65	303	5,65	9,91	-4,03	253	7,585
Масло моторное М-10В2С	293	1300	323	159,4	9,23	-3,54	253	30422,85
Масло моторное М-14В2	293	1420	323	55	15,44	-6,06	253	5407543,229
Масло моторное М-10Г2	293	1297	323	161	9,18	-3,52	253	28840,31
Масло индустриальное ИС-20	293	68	323	45	2,82	-1,04	253	19,62

 

Масло турбинное Т-22	293	100	323	21,8	10,22	-4,02	253	668,34
Масло турбинное Т-46	293	161	323	30	10,33	-4,05	253	1432,18

Для нефтепродукта, расчетная  кинематическая вязкость для которого превысила 7000 мм²/с, в дальнейших расчетах принимаем вязкость 7000 мм²/с ( до слива подогреваем цистерны с таким продуктом и полагаем, что вязкость понижаем до требуемой величины, на которую рассчитано наше сливное устройство СЛ-9 – см. ниже).

Различают открытый слив через короткий патрубок и закрытый слив через систему труб. Согласно выбора в п. 4 осуществляем закрытый нижний слив нефтепродуктов посредством  установок слива и налива нефтепродуктов АСН-7Б. В качестве сливного устройства принимаем СЛ-9 (рассчитано на слив нефтепродуктов вязкостью до 7000 мм²/с), с техническими размерами, удовлетворяющими подключение установки АСН-7Б.

Продолжительность слива  цистерны

       τ  _о.ц = (π * L_{ц *} D²_ц) / ( 16f * υ_ср.ц)

D_ц = 2,8 м - диаметр котла цистерны

L_ц = 10,52 м - длина котла цистерны

f - площадь сечения сливного прибора.

Сливное устройство СЛ-9:

 d_c = 0,15м, h_c = 1,16 м

f = πd²/4 = 0,0177 м².

Средняя скорость течения  нефтепродукта в сливном приборе:

υ_ср.ц = 0,5µ_с( + ),

в интервале изменения  вязкости от 10^-4 до 7*10^-3 м²/с коэффициент расхода сливного прибора

µ_с = 1/(3,78 + 2200* ) = 1/(3,78 + 2200*0,276*10^-6) ≈ 0,265

υ_ср.ц = 0,5*0,265*( + )= 1,797 м/с

Продолжительность закрытого слива  одиночной цистерны

 τ  _о.ц = (π * 10,52 _* 2,8²) / ( 16*0,0177 * 1,797) = 509 с = 8,5 мин

Данные по установке АСН-7Б:

d_у = 0,175 м, l_у = 3,4 м, Σζ_i = 1,2

Полагаем, что средняя скорость нефтепродукта в сливной установке примерно такая же, как и в сливном приборе, находим значение числа Рейнольдса и коэффициент гидравлического сопротивления

Re = (υ_ср.ц * d_у)/ ;        Re = (1,797 * 0,175) / _0,360*10^-6 = 1021160

λ_у в зависимости от режима течения

λ_у = = = 0,0223

Коэффициент расхода  системы CЛ-9 и АСН-7Б

= ( + λ_у + ∑ _i)^{- 0,5 =} ( + 0,0223 * + 1,2)^{- 0,5} = 0,251

Согласно найденному коэффициенту расхода уточняем скорость нефтепродукта и рассчитываем продолжительность  слива цистерны.

По бензину Аи – 80:

µ_с = 0,264507 мм²/с

υ_ср.ц = 1,797 м/с

Re = 1021160

υ_{ср. уточн} = 0,5*0,251*( + = 1,702 м/с

 τ  _о.ц = (π * 10,52 * 2,8²) / ( 16 * 0,0177 * 1,702) = 537,3 сек ≈ 9 мин

Принимаем, что время  слива одной цистерны с бензином равно 9 мин. Аналогично произведем расчет времени слива остальных нефтепродуктов. Полученные данные сведем в таблицу 9.

Таблица 9. Продолжительность полного слива железнодорожной цистерны

 

Тип нефтепродукта	Кинематическая вязкость V, мм2 /с	коэффициент расхода  сливной коммуникации	т, с	т, мин
автобензин АИ-80	0,276	0,251	537,3	9
автобензин АИ-92	0,298	0,251	537,3	9
автобензин АИ-95	0,297	0,251	537,3	9
автобензин АИ-98	0,294	0,251	537,3	9
Дизельное топливо ДЛ	1,03	0,250	538,0	9
Дизельное топливо ДЗ	38,707	0,245	556,6	9
Топочный мазут 100	7000	0,052	2587,9	43
Мазут флотский Ф-5	32,27	0,244	550,9	9
Нефть	7,585	0,249	539,9	9
Масло моторное М- 10В2С	7000	0,052	2587,9	43
Масло моторное М-14В2	7000	0,052	2587,9	43
Масло моторное М-10Г2	7000	0,052	2587,9	43
Масло индустриальное ИС-20	19,62	0,248	543,9	9
Масло турбинное Т-22	668,34	0,185	729	12
Масло турбинное Т-46	1432,18	0,142	948,6	16

 

6.  Расчет времени  слива маршрута наибольшей грузоподъемности.

Количество цистерн, сливаемых  по коллекторам:

1. коллектор: слив АИ-80 - 3 цистерн;
2. коллектор: слив АИ-92, АИ-95 – 4 цистерн;
3. коллектор: слив АИ-98 - 3 цистерн;
4. коллектор: слив ДЛ и ДЗ - 4 цистерн;
5. коллектор: слив мазута топочного М-100 -1 цистерна;
6. коллектор: слив мазута флотского Ф-5 - 1 цистерна;
7. коллектор: слив нефти - 13 цистерн.

Время слива всего  маршрута будет определяться временем слива масла. Принимаем, что на каждой эстакаде работает одна бригада сливщиков (обслуживание цистерны равно 4 мин).

Наибольшее время слива  всего маршрута сложится из обслуживания на эстакаде 15 цистерн и времени  слива последней цистерны с нефтью Т= 15*4 + 9 = 69(мин).

Следовательно, время  слива всего маршрута составляет 69 минут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.  Определение максимального расхода в коллекторе.

Расчет ведем для  автобензина Аи-80. Расход определяем с учетом неодновременности начала слива из различных цистерн. Время запаздывания Δτ = 4 мин. Расход из первой цистерны при нижнем сливе нефтепродукта самотеком, откуда только начался слив:

= = 0,251* 0,0177 = 0,033 м³/с

Расход из i-й цистерны, слив из которой начался раньше на i-Ax определится:

=

= = ≈ 0,021 м³/с

= = ≈ 0,009 м³/с

Максимальный расход в коллекторе

= 0,062912 м³/с ≈ 0,063 м³/с

Аналогичным образом  определяем расход остальных нефтепродуктов. Данные заносим в таблицу 10.

В связи с тем, что  возможное количество одновременно сливающихся цистерн может превышать  реально сливающихся, то в этом случае за расчетное количество цистерн будет приниматься реальное число цистерн.

 

Таблица 10. Определение  максимальных расходов в коллекторе

Тип нефтепродукт а	Возможное количество одновременно сливающихся цистерн	q1, м3/c	q2, м3/c	q3, м3/c	q4, м3/c	q5, м3/c	q6, м3/c	Qmax, м3/с
автобензин АИ-80	3	0,032873	0,021194	0,008845	0	0	0	0,062912
автобензин АИ-92	2	0,032873	0,021193	0,008845	0	0	0	0,062911
автобензин АИ-95	2	0,032873	0,021193	0,008845	0	0	0	0,062911
автобензин АИ-98	3	0,032873	0,021193	0,008845	0	0	0	0,062911
Дизельное топливо ДЛ	2	0,032797	0,021193	0,008845	0	0	0	0,062835
Дизельное топливо ДЗ	2	0,032095	0,021193	0,008845	0	0	0	0,062133
Топочный мазут 100	1	0,006812	0,006071	0,005775	0,005149	0,004797	0,004328	0,032932
Мазут флотский Ф-5	1	0,032059	0,020908	0,009498	0	0	0	0,062465
Нефть	13	0,032713	0,021138	0,008983	0	0	0	0,062465
Масло моторное М-10В2С	1	0,006825	0,006086	0,005606	0,00517	0,004747	0,004321	0,032755
Масло моторное М-14В2	1	0,006825	0,006086	0,005606	0,00517	0,004747	0,004321	0,032755
Масло моторное М-10Г2	1	0,006825	0,006086	0,005606	0,00517	0,004747	0,004321	0,032755
Масло индустриальное ИС-20	1	0,032475	0,021056	0,009179	0	0	0	0,062749
Масло турбинное Т-22	1	0,024235	0,017455	0,011786	0	0	0	0,053476
Масло турбинное Т-22	1	0,014672	0,011389	0,008919	0,006125	0	0	0,041105