Файл: Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров - нефтегазохранилищ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 98
Скачиваний: 1
шейся симметрии задача трансформируется из пространственной
в осесимметричную и сравнительно легко решается с помощью |
||||
гидроинтегратора |
при условии |
допущения |
о передаче |
тепла |
в грунте только кондукцией. |
|
|
|
|
Это допущение |
справедливо |
только для |
недисперсных |
сред. |
Что же касается дисперсных материалов, то механизм теплопере дачи здесь сложней, если учесть межпоровый перенос влаги и воздуха, т. е. миграционные и фильтрационные токи.
В нашем случае было принято, что те незначительные доли тепла, которые передаются конвекцией и излучением в пределах пор, учитываются коэффициентом теплопроводности грунта.
Исследование на 16-секционном гидроинтеграторе проводили для восьми ходовых типоразмеров заглубленных цилиндрических
и полусферических хранилищ (гтіа=10 |
м, г т а х = 25 м, диапазон |
изменения высоты цилиндра Ь=20—40 |
м). |
Температуру хранимого сжиженного газа принимали в преде лах минус 40—100° С; расчетную температуру воздуха 0,6—9,6° С.
Влажность грунта изменялась в диапазоне 0—500 |
кг/м3. |
В результате вариации исходными параметрами |
с помощью |
гидроинтегратора были получены решения примерно по 120 рас четным вариантам.
На рис. 22 и 23 в качестве примера показаны выборочные дан
ные, характеризующие |
нестационарный |
теплоприток к заглуб- |
||
в,икщ |
|
|
|
|
J-/ffs |
|
|
|
|
P.S-fff* |
|
|
|
|
2I0{ |
Ц |
2 |
3 |
|
ч |
|
|
|
|
|
—1 |
|
—11 |
|
Рис. 22. График теплопритока из грунта к заглубленному цилиндрическому резервуару диаметром 45 м, высотой 36 м, емкостью 57800 м3 при различных температурах хранимого сжиженного газа:
/, |
// , |
/ / / — температура |
газа, соответственно: —100°С, —75°С, |
—40°С; |
/, |
2, |
3 — среднегодовая температура воздуха соответственно: |
9,6°С, |
|
|
|
|
4°С, -0,6°С. |
|
ленному |
изотермическому |
хранилищу цилиндрической формы и |
||
к полусферической емкости, примыкающей диаметральной пло скостью к поверхности грунта (период эксплуатации).
На основании анализа и обработки результатов решений, полу ченных на гидроинтеграторе, оценки взаимовлияния различных
факторов автором были получены зависимости, достаточно удоб ные для использования в инженерной практике проектирования и сооружения заглубленных изотермических хранилищ.
Рис. 23. График теплопритока из грунта к заглубленному полусфе рическому резервуару радиусом 10 м:
l-t=-WC; |
Я=1,2; |
№=500; |
2 - t — |
|
= - 7 0 ° С ; A,=l,2; |
W=500 ; 3 - <=— 40°С; |
|||
Я=2,4; |
№=500; |
4 —1=— 40°С; |
А=1,8; |
|
№=500; |
5 — t——40°С; |
Я=1,2; |
«7=500. |
|
1-Ю 210і т.год
Переменный по времени (нестационарный) теплоприток к ледогрунтовому изотермическому хранилищу цилиндрической формы
|
8 ^ 1 г ° ц - 3 3 я 1 - 3 3 ( 2 7 3 - 7 - п р о > ) |
(9) |
||||
|
<2ц = |
0.33 |
С ^ « ° . 5 ( 2 7 3 - Г п р о д ) |
|||
|
( а т )и -й л 1п |
|
SWr™ |
|
||
|
|
|
|
|
||
То же, к хранилищу полусферической формы |
|
|||||
|
|
4,75 к1хг1,*7 |
(273- |
прод |
(10) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
С -ук (273 — Г п р 0 д ) |
|||
|
|
|
|
|||
|
( а т ) 0 - 8 8 ! ! ! |
— — |
|
|||
|
|
|
|
|||
где |
Q — теплоприток, |
ккал/ч; |
|
|
|
|
|
Гц — радиус цилиндрического хранилища, м; |
|
||||
|
гш — радиус хранилища полусферической формы, м\ |
|||||
|
Н — глубина хранилища, м; |
|
|
|||
|
прод — абсолютная температура хранимого продукта, град К; |
|||||
|
а — температуропроводность грунта, м2/ч; |
|
||||
|
X — теплопроводность |
мерзлого |
грунта, ккал/м |
• ч • град К; |
||
|
С — теплоемкость грунта, ккал/кг |
• град К; |
|
|||
|
5 — теплота таяния льда, |
ккал/кг; |
|
|||
|
W — влажность грунта, |
кг/м3. |
|
|
||
Время промерзания грунта по заданному радиусу вокруг экс плуатируемого хранилища определяют по формулам:
для хранилища цилиндрической формы
\ |
(273 |
прод |
(R2-rl); |
( П ) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
для хранилища полусферической |
формы |
|
||
"5... |
= |
0,29SW |
R |
(12) |
|
rа |
|||
|
Xj (273 — 7прод) |
|
||
Здесь R — радиус промерзания.
На рис. 24 и 25 представлены графики интенсивности промер зания вокруг эксплуатируемых хранилищ цилиндрической и по
ля и 12 U Ит,год |
|
7 |
8 9т,ч |
|
|
|
|
Рис. 24. Диаграмма скорости промерзания |
Рис. 25. Диаграмма ско |
||
грунта вокруг цилиндрического резервуара: |
рости |
промерзания |
грун |
/ — под днищем; 2 — в радиальном направлении. |
та вокруг полусфериче |
||
|
ского |
резервуара. |
|
лусферической формы (температура хранимого сжиженного газа Т'прод « 2 0 0 ° К, влажность грунта 1F=250 кг/м3).
ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Тип циркуляционной холодильной установки выбирают в за висимости от принятого температурного режима хранения сжи женного газа в хранилище, выполняющем в данном случае функ ции испарителя.
Термодинамический принцип низкотемпературного хранения сжиженного газа заключается в следующем (рис. 26).
В испарителе / происходит процесс кипения хранимой среды (рабочего тела) при низком давлении Ро и соответственно низкой температуре за счет теплопритока из внешней среды Qo. В про цессе кипения жидкое рабочее тело превращается в пар состоя ния /, который при низком давлении Ро засасывается компрессо ром 2. Тепло, поглощаемое 1 кг рабочего тела при изобарическом процессе кипения, определяет значение удельной холодопроизводительности (в формулах индексы при значениях теплосодержа ний і соответствуют точкам в диаграмме Т — S).
Qo = h — h-
В компрессоре пар сжимается от низкого давления Р0 до более высокого Р к , на что расходуется работа А1К. При адиабатиче-
ском сжатии 1 кг рабочего тела расходуемая работа измеряется разностью энтальпий
AlK = i2 — il. |
(13) |
Из компрессора пар высокого давления Рк поступает в конден сатор, где за счет отдачи тепла QK окружающей среде происходит изобарический процесс конденсации рабочего тела. Количество тепла, отдаваемое 1 кг рабочего тела в этом процессе,
Як ії*)
Образовавшееся в конденсаторе рабочее тело поступает в рас ширитель. В процессе адиабатического расширения 3—41 давле-
|
|
|
V W W 4 |
|
||
|
|
|
|
|
г |
г |
|
|
|
|
|
|
|
{де |
|
\ |
|
|
|
|
|
г\ |
\ |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
і |
J |
/1 \ |
4\\ |
|
|
|
ч |
|
Що |
|
|||
|
|
|
LLLLt |
|
||
|
|
и — |
|
|
|
Во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ I |
|
Рис. |
26. |
Термодинамическая |
схема изотермического |
|||
хранилища сжиженных |
газов: |
|
|
|||
1 — резервуар-испаритель; |
2 — компрессор; |
3—конденсатор; |
||||
4 — расширитель (дроссельный вентиль либо |
детандер). |
|||||
ние рабочего тела |
снижается |
от Р к |
до PQ. При этом за счет от |
|||
дачи работы А1 р температура его снижается от tK до to, после чего оно поступает в испаритель.
Процесс охлаждения в данном случае осуществляется за счет
кипения жидкого |
рабочего |
тела при постоянном |
давлении Ро, |
|||
соответствующем |
температуре |
кипения to. Последняя |
остается |
|||
постоянной до тех пор, пока |
в резервуаре-испарителе |
имеется |
||||
хранимая |
среДа — хладоагент |
и пока не изменится давление Ро- |
||||
Холодильный цикл 1—2'—3—4' |
протекает в области |
насыщенных |
||||
паров. Если допустить, что температуры кипения |
и конденса |
|||||
ции tK совпадают с температурой охлаждаемой среды t, |
то цикл |
|||||
/—2'—3—4' |
будет являться |
циклом Карно, обладающим макси- |
||||
