Magazynowanie i transport ropy
Temat: Określenie podstawowych parametrów wytrzymałościowych
zbiornika cylindrycznego pionowego oraz parametrów technologicznych
procesu ogrzewania ropy naftowej w zbiorniku.
Adrian Banaś
WWNiG GiG III rok
Gr.1
Niestacjonarne
Projekt zawiera:
1. Określenie objętości zbiornika oraz wymiennika ciepła;
2. Określenie grubości ścianek zbiornika magazynowego;
3. Określenie objętości oraz masy ogrzewanej ropy naftowej;
4. Obliczenie ciepła potrzebnego na ogrzanie ropy do określonej temperatury;
5. Obliczenie ilości ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika;
6. Obliczenie całkowitej ilości ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika;
7. Określenie wymaganego czasu grzania ropy aby ją podgrzać z temperatury T do temperatury
p
T ;
k
8. Obliczenie obciążenia charakterystycznego śniegiem dachy wg PN-80/B-02010;
9. Obliczenie obciążenia wiatrem wg PN-77/B-02011;
10. Określenie położenia głównego pierścienia wiatrowego oraz obliczenie liczby i
rozmieszczenia pierścieni pośrednich (wzmacniających) na pobocznicy zbiornika.
Dane projektowe:
Nr projektowy n=2
Wysokość zbiornika H=14,4 [m]
Średnica zbiornika D=60 [m]
Wysokość segmentu h=2,4 [m] (wszystkie segmenty zbiornika mają taką samą wysokość)
Naprężenia dopuszczalne - 5��! = 230 [5�@�5�C�5�N�]
!1
Grubość drugiego segmentu obliczam na podstawie wartości ilorazu ,grubość blachy kolejnych
"5�_�"5�a�1
(wyższych) segmentów przyjmuje jako t .
n
Stopień wypełniania zbiornika s=85%
5�X�5�T�
Gęstość ropy - 5�� = 830 [5�Z�3]
Szerokość wężownicy a=10,5 [m]
Wysokość wężownicy b=2,6 [m]
Grubość wężownicy c=3,6 [m]
Temperatura początkowa czynnika grzewczego w wężownicy T =460 [oC]
pw
Temperatura końcowa czynnika grzewczego w wężownicy T =407 [oC]
kw
Współczynnik przenikania ciepła dla wężownicy k =350 [5�Z�25�X�5�=� ]
w
"!5�_�"5�>�
Temperatura początkowa ropy T =6 [0C]
p
Temperatura końcowa ropy T =46,4 [oC]
k
Temperatura krzepnięcia ropy T =11,4 [oC]
krz
Temperatura otoczenia T =5 [oC]
o
5�X�5�=�
Ciepło właściwe ropy c =1,81 [5�X�5�T�"5�>�]
r
Współczynnik przenikania ciepła przez ściany boczne zbiornika ks=19,5 [5�Z�25�X�5�=� ]
"!5�_�"5�>�
Współczynnik przenikania ciepła przez dno zbiornika kd=4,2 [5�Z�25�X�5�=� ]
"!5�_�"5�>�
Współczynnik przenikania ciepła przez dach zbiornika kg=5,5 [5�Z�25�X�5�=� ]
"!5�_�"5�>�
Lokalizacja zbiornika: Bielsko Biała
Kąt nachylenia połaci dachu (przyjmuje się dach stały) e=3 [o]
Obliczeniowe podciśnienie w zbiorniku p =0,5 [kPa]
p
1. Określenie objętości zbiornika oraz wymiennika ciepła
- Objętość zbiornika:
5�I�5�g� = 5�C�5�]� " 5�;�5�g� [5�Z�3]
3,14 " 602
5�I�5�g� = " 14,4 = 4,069 " 104 [5�Z�3]
4
- Objętość wymiennika ciepła (wężownica):
5�I�5�d� =a" 5�O� " 5�P� [5�Z�3]
5�I�5�d� = 10,5 " 2,6 " 3,6 = 98,28 [5�Z�3]
a szerokość wężownicy [m];
b wysokość wężownicy [m];
c grubość wężownicy [m].
2. Określenie grubości ścianki zbiornika magazynowego
Grubość pierwszej ścianki:
0,0696 " 5�7� 5�;� 4,9 " 5�7� " 5�;�
5�a�1 = [1,06 - " " ] " [ ] [5�Z�5�Z�]
5�;� 5��! 5��!
0,0696 " 60 14,4 4,9 " 60 " 14,4
"
5�a�1 = [1,06 - " ] " [ ] = 18,18[5�Z�5�Z�]
14,4 230 230
Gdzie:
t
1 grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm];
D nominalna średnica zbiornika [m];
H zakładana wysokość ścian zbiornika [m];
5��! - dopuszczalne naprężenie wywołane ciśnieniem hydrostatycznym magazynowanego medium
[MPa];
Określenie grubości ścianki zbiornika magazynowego:
!1 2400
= = 10,27[5�Z�5�Z�]
"5�_� " 5�a�1 "3000 " 18,18
Gdzie:
t grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm];
1
r promień zbiornika [mm];
h wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [mm].
1
!1
Ponieważ e" 2,625 => 5�a�2 = 5�a�5�b�
"5�_�"5�a�1
t
1 grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm];
t - grubość ścianki pierwszego segmentu zbiornika magazynowego [mm].
2
Obliczenie grubości drugiej ścianki zbiornika magazynowego.
I krok literacji
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000
5�a�5�b� =
[5�Z�5�Z�]
5��!
Gdzie:
n numer kolejnego segmentu ściany zbiornika magazynowego;
x minimalna wartość parametru wyznaczona na podstawie równań:
n numer kolejnego segmentu ma wynosić 1
Gdzie:
( ) ( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 - 0,3] 4,9 " 60 " [ 14,4 - 1 " 2,4 - 0,3]
5�a�5�b� = = = 14,96[5�Z�5�Z�]
5��! 230
Grubość ściany niższego segmentu:
t =t =18,18 [mm]
L 1
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?�
5�>� =
5�a�5�b�
18,18
5�>� = = 1,22
14,96
[ ]
5�a�5�?� - 5�T�5�_�5�b�5�O�5�\�ść ś5�P�5�V�5�N�5�[�5�f� 5�[�5�V�ż5�`�5�g�5�R�5�T�5�\� 5�`�5�R�5�T�5�Z�5�R�5�[�5�a�5�b� 5�Z�5�Z� ;
[ ]
5�a�5�b� - 5�d�5�`�5�a�ę5�]�5�[�5�N� 5�T�5�_�5�b�5�O�5�\�ść ś5�P�5�V�5�N�5�[�5�f� 5�Q�5�_�5�b�5�T�5�V�5�R�5�T�5�\� 5�`�5�R�5�T�5�Z�5�R�5�[�5�a�5�b� 5�Z�5�Z� .
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,22 " (1,22 - 1)]
"
5�6� = = = 0,104
1 + 5�>�1,5 1 + 1,221,5
( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 14,96 + 320 " 0,104 " 14,4 - 1 " 2,4
"
= 808,015
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,104 " 14,4 - 1 " 2,4 = 1248
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b� = 1,22 " "30000 " 14,96 = 817,309
"
Gdzie:
r - promień zbiornika [mm];
t wstępna grubość ściany drugiego segmentu [mm];
u
H wysokość zbiornika [m];
h wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [m];
n dla drugiego segmentu ma wynosić 1, ponieważ n = numer segmentu 1.
Za x przyjmuję najmniejsze z x ,x ,x :
1 2 3
x = 808,015
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
808,015]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 1 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 14,306[5�Z�5�Z�]
230
Gdzie:
5�a�5�[� grubość ścianki drugiego segmentu [mm];
D średnica zbiornika [m];
H wysokość zbiornika [m];
h wysokość pojedynczego segmentu ściany zbiornika [m]
5��! - naprężenia dopuszczalne [MPa];
n dla drugiego segmentu wynosić ma 1.
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 14,96 = 0,65 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
14,31 |
W takiej sytuacji należy powtórzyć procedurę.
II krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<� = 14,31[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�1 = 18,18[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 18,18
5�>� = = = 1,27
5�a�5�b�5�<� 14,31
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,27 " (1,27 - 1)]
"
5�6� = = = 0,13
1 + 5�>�1,5 1 + 1,271,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 14,31 + 320 " 0,13 " 14,4 - 1 " 2,4
= 898.88
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,13 " 14,4 - 1 " 2,4 = 1560
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� = 1,22 " "30000 " 14,31 = 799,36
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 799,36
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
799,36]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 1 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 14,32[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 14,31 = 0,01 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
14,32 |
Otrzymana wartość t spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t = t = 14,32mm. (t grubość
n n 2 2
ścianki drugiego segmentu zbiornika magazynowego)
Określenie grubości trzeciej ścianki.
I krok literacji
Obliczenie wstępnej grubości ściany
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 - 0,3]
5�a�5�b� = [5�Z�5�Z�]
5��!
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 2 " 2,4 - 0,3]
5�a�5�b� = = 11,89[5�Z�5�Z�]
230
n dla trzeciego segmentu będzie wynosić 2.
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�2 = 14,32 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 14,32
5�>� = = = 1,2
5�a�5�b� 11,89
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,2 " (1,2 - 1)]
"
5�6� = = = 0,1
1 + 5�>�1,5 1 + 1,21,5
Obliczenie współczynnika x:
( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 11,89 + 320 " 0,1 " 14,4 - 2 " 2,4
"
= 671,519
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,1 " 14,4 - 2 " 2,4 = 960
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b� = 1,22 " "30000 " 11,89 = 728,637
"
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 671,519
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
671,519]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 2 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 11,41[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 11,89 = 0,48 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
11,41 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
II krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<� = 11,41[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�2 = 14,32[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 14,32
5�>� = = = 1,26
5�a�5�b�5�<� 11,41
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,26 " (1,26 - 1)]
"
5�6� = = = 0,12
1 + 5�>�1,5 1 + 1,261,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 11,34 + 320 " 0,12 " 14,4 - 2 " 2,4
= 724,43
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,12 " 14,4 - 2 " 2,4 = 1152
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� = 1,22 " "30000 " 11,34 = 711,585
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 711,585
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
711,585]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 2 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 11,36[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 11,34 = 0,02 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
11,36 |
Otrzymana wartość t spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t = t = 11,36mm. (t grubość
n n 3 3
ścianki trzeciego segmentu zbiornika magazynowego)
Obliczenie grubości ściany czwartego segmentu.
I krok literacji
Obliczenie wstępnej grubości ściany
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 - 0,3]
5�a�5�b� = [5�Z�5�Z�]
5��!
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 3 " 2,4 - 0,3]
5�a�5�b� = = 8,82[5�Z�5�Z�]
230
n dla trzeciego segmentu będzie wynosić 3.
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�3 = 11,36 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 11,36
5�>� = = = 1,29
5�a�5�b� 8,82
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,29 " (1,29 - 1)]
"
5�6� = = = 0,13
1 + 5�>�1,5 1 + 1,291,5
Obliczenie współczynnika x:
( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 8,82 + 320 " 0,13 " 14,4 - 3 " 2,4
"
= 613,299
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,13 " 14,4 - 3 " 2,4 = 936
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b� = 1,22 " "30000 " 8,82 = 627,559
"
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 613,299
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
613,299]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 3 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 8,61[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 11,36 = 2,75 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
8,61 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
II krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<� = 8,61[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�3 = 11,36[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 11,36
5�>� = = = 1,32
5�a�5�b�5�<� 8,61
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,32 " (1,32 - 1)]
"
5�6� = = = 0,146
1 + 5�>�1,5 1 + 1,321,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 8,4 + 320 " 0,146 " 14,4 - 3 " 2,4
= 642,602
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,146 " 14,4 - 3 " 2,4 = 1051,2
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� = 1,22 " "30000 " 8,61 = 196,075
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 196,075
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
196,075]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 3 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 8,95[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 8,61 = 0,34 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
8,95 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
III krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<�5�<� = 8,95[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�3 = 11,36[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 11,36
5�>� = = = 1,27
5�a�5�b�5�<�5�<� 8,95
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,27 " (1,27 - 1)]
"
5�6� = = = 0,125
1 + 5�>�1,5 1 + 1,271,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1
( )
= 0,61 " "30000 " 8,95 + 320 " 0,125 " 14,4 - 3 " 2,4 = 604,084
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,125 " 14,4 - 3 " 2,4 = 900
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� = 1,22 " "30000 " 8,95 = 632,167
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 604,084
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
604,084]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 3 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 8,43[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 8,95 = 0,52 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�[�5�V�5�R� 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
8,43 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
IV krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<�5�<�5�<� = 8,43[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�3 = 11,36[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 11,36
5�>� = = = 1,348
5�a�5�b�5�<�5�<�5�<� 8,43
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,348 " (1,348 - 1)]
"
5�6� = = = 0,158
1 + 5�>�1,5 1 + 1,3481,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1
( )
= 0,61 " "30000 " 8,43 + 320 " 0,158 " 14,4 - 3 " 2,4 = 670,796
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,158 " 14,4 - 3 " 2,4 = 1137,6
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<�5�<� = 1,22 " "30000 " 8,43 = 613,528
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 613,528
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
613,528]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 3 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 8,42[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<�5�<�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 8,43 = 0,01 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
8,42 |
Otrzymana wartość t spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t = t = 8,42mm. (t grubość
n n 4 4
ścianki czwartego segmentu zbiornika magazynowego)
Obliczenie grubości ściany piątego segmentu:
I krok literacji
Obliczenie wstępnej grubości ściany
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 - 0,3]
5�a�5�b� = [5�Z�5�Z�]
5��!
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 4 " 2,4 - 0,3]
5�a�5�b� = = 4,13[5�Z�5�Z�]
230
n dla trzeciego segmentu będzie wynosić 4.
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�4 = 8,42 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 8,42
5�>� = = = 2,04
5�a�5�b� 4,13
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["2,04 " (2,04 - 1)]
"
5�6� = = = 0,38
1 + 5�>�1,5 1 + 2,041,5
Obliczenie współczynnika x:
( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 4,13 + 320 " 0,38 " 14,4 - 4 " 2,4
"
= 798,397
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,38 " 14,4 - 4 " 2,4 = 1824
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b� = 1,22 " "30000 " 4,13 = 429,433
"
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 429,433
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
429,433]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 4 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 5,59[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 4,13 = 1,46 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
5,59 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
II krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<� = 5,59[5�Z�5�Z�]
n dla trzeciego segmentu będzie wynosić 4.
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�4 = 8,42 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 8,42
5�>� = = = 1,51
5�a�5�b�5�<� 5,59
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,51 " (1,51 - 1)]
"
5�6� = = = 0,22
1 + 5�>�1,5 1 + 1,511,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 5,59 + 320 " 0,22 " 14,4 - 4 " 2,4
= 587,722
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,22 " 14,4 - 4 " 2,4 = 1056
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� = 1,22 " "30000 " 5,59 = 499,605
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 499,605
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
499,605]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 4 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 5,49[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 5,59 = 0,1 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
5,49 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
III krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<�5�<� = 5,49[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�4 = 8,42[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 8,42
5�>� = = = 1,53
5�a�5�b�5�<�5�<� 5,49
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["1,53 " (1,53 - 1)]
"
5�6� = = = 0,227
1 + 5�>�1,5 1 + 1,531,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1
( )
= 0,61 " "30000 " 5,49 + 320 " 0,227 " 14,4 - 4 " 2,4 = 596.229
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,227 " 14,4 - 4 " 2,4 = 1089,6
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� = 1,22 " "30000 " 5,49 = 495,116
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 495,116
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
495,116]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 4 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 5,5[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 5,49 = 0,01 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
5,5 |
Otrzymana wartość t spełnia powyższy warunek, przyjmujemy, że t = t = 5,5mm. (t grubość
n n 5 4
ścianki czwartego segmentu zbiornika magazynowego)
Obliczenie grubości ściany szóstego segmentu:
I krok literacji
Obliczenie wstępnej grubości ściany
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 - 0,3]
5�a�5�b� = [5�Z�5�Z�]
5��!
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 5 " 2,4 - 0,3]
5�a�5�b� = = 2,68[5�Z�5�Z�]
230
n dla trzeciego segmentu będzie wynosić 5.
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�5 = 5,5 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 5,5
5�>� = = = 2,05
5�a�5�b� 2,68
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["2,05 " (2,05 - 1)]
"
5�6� = = = 0,38
1 + 5�>�1,5 1 + 2,051,5
Obliczenie współczynnika x:
( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 4,13 + 320 " 0,38 " 14,4 - 5 " 2,4
"
= 506,557
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,38 " 14,4 - 5 " 2,4 = 912
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b� = 1,22 " "30000 " 4,13 = 135,799
"
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 135,799
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
135,799]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 5 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 2,89[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 2,69 = 0,2 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
2,89 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
II krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<� = 2,89[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany segmentu niższego:
[ ]
5�a�5�?� = 5�a�5 = 5,5 5�Z�5�Z�
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 8,42
5�>� = = = 2,91
5�a�5�b�5�<� 2,89
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["2,91 " (2,91 - 1)]
"
5�6� = = = 0,55
1 + 5�>�1,5 1 + 2,911,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( ) ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 0,61 " "30000 " 2,89 + 320 " 0,55 " 14,4 - 5 " 2,4
= 602,014
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,55 " 14,4 - 5 " 2,4 = 1320
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<� = 1,22 " "30000 " 2,89 = 359,277
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 359,277
Obliczenie grubości ścianki bocznej:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
359,277]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 5 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 2,61[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 2,89 = 0,27 > 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�[�5�V�5�R� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
2,61 |
Uzyskany błąd jest zbyt duży, należy powtórzyć procedurę.
III krok literacji
Przyjmuję grubość ścianki z poprzedniego kroku:
5�a�5�b�5�<�5�<� = 2,61[5�Z�5�Z�]
Grubość ściany pierwszego segmentu:
5�a�5�?� = 5�a�5 = 5,5[5�Z�5�Z�]
Obliczenie parametru K:
5�a�5�?� 5,5
5�>� = = = 2,11
5�a�5�b�5�<�5�<� 2,61
Obliczenie parametru C:
[ 5�>� " (5�>� - 1)] ["2,11 " (2,11 - 1)]
"
5�6� = = = 0,397
1 + 5�>�1,5 1 + 2,111,5
Obliczenie współczynnika x:
" ( )
5�e�1 = 0,61 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� + 320 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1
( )
= 0,61 " "30000 " 2,61 + 320 " 0,397 " 14,4 - 5 " 2,4 = 475,587
( ) ( )
5�e�2 = 1000 " 5�6� " 5�;� - 5�[� " !1 = 1000 " 0,397 " 14,4 - 5 " 2,4 = 952,8
"
5�e�3 = 1,22 " 5�_� " 5�a�5�b�5�<�5�<� = 1,22 " "30000 " 2,61 = 341,382
Za x przyjmuję najmniejszą wartość spośród obliczonych współczynników x ,x ,x :
1 2 3
x = 341,382
Obliczenie grubości ścianki zbiornika:
5�e�
( )
4,9 " 5�7� " [ 5�;� - 5�[� " !1 -
1000]
5�a�5�[� = [5�Z�5�Z�]
5��!
341,382]
( )
4,9 " 60 " [ 14,4 - 5 " 2,4 -
1000
5�a�5�[� = = 2,63[5�Z�5�Z�]
230
Sprawdzenie warunku:
| - 5�a�5�b�5�<�5�<� d" 0,055�Z�5�Z� (? )
5�a�5�[� |
| - 2,61 = 0,02 d" 0,05 5�Z�5�Z� - 5�d�5�N�5�_�5�b�5�[�5�R�5�X� 5�g�5�\�5�`�5�a�5�N�ł 5�`�5�]�5�R�ł5�[�5�V�5�\�5�[�5�f�
2,63 |
Przyjęto grubość ściany czwartego,piątego i szóstego segmentu równą 10[mm] ponieważ według
norm API otrzymane z obliczeń grubości są za małe dla średnicy nominalnej projektowanego
zbiornika na ropę naftową.
5�H� = 5���5��5��� [5�t�5�w�5�]
Segment Wysokość elementu [m] Grubość ściany [mm]
1 14,4 18,18
2 12 14,32
3 9,6 11,36
4 7,2 10
5 4,8 10
6 2,4 10
3. Określenie objętości oraz masy ogrzewanej ropy naftowej.
5�I�5�_� = 5�I�5�g� " 5�`� - 5�I�5�d�[5�Z�3]
5�I�5�_� = 4,069 " 104 " 0,85 - 98,28 = 3,448 " 104[5�Z�3]
Gdzie:
V objętość ogrzewanej ropy naftowej [m3]
r
V objętość zbiornika [m3]
z
s stopień wypełniania zbiornika [%]
V objętość wężownicy [m3]
w
Masa ogrzewanej ropy naftowej została obliczona na podstawie wzoru:
5�@�5�_� = 5�I�5�_� " 5��5�_�[5�X�5�T�]
5�@�5�_� = 3,448 " 104 " 830 = 2,862 " 107[5�X�5�T�]
Gdzie:
M masa ogrzewanej ropy naftowej [kg];
r
V objętość ropy naftowej [m3];
r
5�X�5�T�
5��5�_� gęstość ropy naftowej [5�Z�3]
4. Obliczenie ciepła potrzebnego na ogrzanie ropy do określonej temperatury.
Ropa naftowa przechowywana w zbiorniku, przed wprowadzeniem do rurociągu musi zostać
ogrzana m.in. w celu roztopienia parafin. Ciepło jakie należy doprowadzić do zbiornika jest sumą ciepła
potrzebnego do ogrzania ropy oraz ciepła straconego pod wpływem ochładzania się zbiornika.
5�^�5�P� = 5�^�1 + 5�^�2
Gdzie:
q całkowita ilość ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika,
c
q ilość ciepła potrzebna do ogrzania ropy do określonej temperatury,
1
q ilość ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika.
2
Ilość ciepła potrzebnego do ogrzania ropy do określonej temperatury jest określona za pomocą
wzoru:
5�N� " 5��
5�^�1 = 5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) + ) [5�X�5�=�]
100
Gdzie:
M ilość podgrzewanej ropy w zbiorniku,
c ciepło właściwe ropy,
r
T , T odpowiednia temperatura początkowa i końcowa ropy w zbiorniku,
p k
a procentowa zawartość parafiny w ropie [%],
� utajone ciepło topliwości parafiny, zwykle w granicach 180-230 kJ/kg.
Ilość ciepła straconego na skutek ochładzania się zbiornika może być obliczona z następującego
równania:
( )
5�^�2 = 5�X� " 5�4� " 5�G�ś5�_� - 5�G�5�\� " 5�a�[5�X�5�=�]
Gdzie:
k współczynnik przenikania ciepła od ropy przez blachę stalową zbiornika do otoczenia [5�Z�25�X�5�=� ],
"!5�_�"5�>�
A powierzchnia ochładzającego się zbiornika [m2],
T średnia temperatura ropy w zbiorniku w czasie ogrzewania [K],
śr
T średnia temperatura powietrza otaczającego zbiornik [K],
o
t czas podgrzewania ropy w zbiorniku [h].
Całkowita ilość ciepła jaka została doprowadzona do zbiornika jest wyrażana za pomocą wzoru:
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X�
5�^�5�P� = 5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) " 5�a�
2 2
Gdzie:
A powierzchnia grzejna wężownicy parowej [5�Z�25�X�5�=� ],
w
"!5�_�"5�>�
k współczynnik przenikania ciepła przez ściankę wężownicy [m2],
w
T , T początkowa i końcowa temperatura nośnika ciepła [K],
wp wk
T , T początkowa i końcowa temperatura ogrzewanej ropy [K].
p k
Po podstawieniu symboli otrzymuję:
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X� 5�N� " 5��
( )
5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) " 5�a� = 5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) + ) + 5�X� " 5�4� " 5�G�ś5�_� - 5�G�5�\� " 5�a�
2 2 100
Przekształcając:
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X� 5�N� " 5��
( )
5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) " 5�a� - 5�X� " 5�4� " 5�G�ś5�_� - 5�G�5�\� " 5�a� = 5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) + )
2 2 100
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X� 5�N� " 5��
( )
5�a� " [5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) - 5�X� " 5�4� " 5�G�ś5�_� - 5�G�5�\� ] = 5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) + )
2 2 100
Otrzymuję:
5�N� " 5��
5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) +
100)
5�a� = [!5�_�]
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X�
( )
5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) - 5�X� " 5�4� " 5�G�ś5�_� - 5�G�5�\�
2 2
Dane:
T T T T c k k k
p k krz o r s d g
[oC] [oC] [oC] [oC] [kJ/kg*K] [kJ/m2*h*K] [kJ/m2*h*K] [kJ/m2*h*K]
6 46,4 11,4 5 1,81 19,5 4,2 5,5
2 " 5�G�5�X� + 1 " 5�G�5�]�
5�G�ś5�_� =
3
2 " 46,4 + 1 " 6
[ ] [ ]
5�G�ś5�_� = = 32,93 ! = 306,09 5�>� - 5�a�5�R�5�Z�5�]�5�R�5�_�5�N�5�a�5�b�5�_�5�N� ś5�_�5�R�5�Q�5�[�5�V�5�N�
3
T =11,4 [oC]= 284,55 [K]
krz
Na podstawie wykresu określono utajone ciepło topnienia parafiny w zależności od temperatury
krzepnięcia ropy:
5�X�5�=� 5�X�5�=�
c� = 50,04 " 4,1868 [5�X�5�T�] = 209,55 [5�X�5�T�]
Na podstawie tabeli przyjęto procentową wartość
parafiny:
a = 4 [%]
Obliczenie iloczynu 5�X� " 5�4�:
5�X�5�=�
5�X� " 5�4� = 5�X�5�`� " 5�4�5�`� + 5�X�5�Q� " 5�4�5�Q� + 5�X�5�T� " 5�4�5�T�[ ]
!5�_� " 5�>�
Gdzie:
A , A , A - powierzchnia odpowiednio ścian bocznych, dna i górnej części zbiornika z ropą [m2];
s d g
k , k , k współczynnik przenikania ciepła przez odpowiednio ściany boczne, dno i górną część
s d g
zbiornika z ropą [5�Z�25�X�5�=� ].
"!5�_�"5�>�
Powierzchnia ściany bocznej zbiornika została obliczona na podstawie wzoru:
5�4�5�`� = 2 " 5�� " 5�_� " 5�;�[5�Z�2]
5�4�5�`� = 2 " 3,14 " 30 " 14,4 = 2,713 " 103[5�Z�2]
Gdzie:
r promień zbiornika [m];
H wysokość zbiornika [m].
Powierzchnia dna zbiornika została obliczona na podstawie wzoru:
5�4�5�Q� = 5�� " 5�_�2[5�Z�2]
5�4�5�Q� = 3,14 " 302 = 2,826 " 103[5�Z�2]
Powierzchnia górnej części zbiornika została obliczona na podstawie wzoru:
5�4�5�T� = 5�� " 5�_�2[5�Z�2]
5�4�5�Q� = 3,14 " 302 = 2,826 " 103[5�Z�2]
5��5�q�
5�� " 5�h� = 5���5���, 5�� " 5���, 5���5���5�� " 5���5���5�� + 5���, 5��� " 5���, 5���5���5��� " 5���5���5�� + 5��, 5�� " 5���, 5���5���5��� " 5���5���5�� = 5���, 5���5��5��� " 5���5���5���[ ]
5؉�5ؓ� " 5�r�
Pole powierzchni wężownicy parowej zostało obliczone na podstawie wzoru:
5�4�5�d� = 2 " 5�N� " 5�O� + 2 " 5�N� " 5�P� + 2 " 5�O� " 5�P�[5�Z�2]
5�4�5�d� = 2 " 10,5 " 2,6 + 2 " 10,5 " 3,6 + 2 " 2,6 " 3,6 = 148,92[5�Z�2]
Czas grzania ropy wynosi:
4 " 209,55)
( )
2,862 " 107 " (1,81 " 319,55 - 279,15 +
100
5�a� =
279,15 + 319,15) - 8,031 " 104 " (306,09 - 278,15)
350 " 148,92 " (733,15 + 680,15 -
2 2
= 122,8[!5�_�]
Ilość ciepła zostanie obliczona na podstawie wzoru:
5�N� " 5��
5�^�1 = 5�@� " (5�P�5�_� " (5�G�5�X� - 5�G�5�]�) + ) [5�X�5�=�]
100
4 " 209,55
( )
5�^�1 = 2,862 " 107 " (1,81 " 319,55 - 279,15 + ) = 2,333 " 109[5�X�5�=�]
100
5. Obliczenie ilości ciepła straconego przez ochładzanie zbiornika.
( )
5�^�2 = 5�X� " 5�4� " 306,09 - 5�G�5�\� " 5�a�[5�X�5�=�]
( )
5�^�2 = 8,032 " 104 " 306,09 - 278,15 " 122,8 = 2,755 " 108[5�X�5�=�]
6. Obliczenie całkowitej ilości ciepła, jaką należy doprowadzić do zbiornika.
5�G�5�d�5�]� + 5�G�5�d�5�X� 5�G�5�]� + 5�G�5�X�
5�^�5�P� = 5�X�5�d� " 5�4�5�d� " ( - ) " 5�a�
2 2
733,15 + 680,15 279,15 + 319,15
5�^�5�P� = 350 " 148,92 " ( - ) " 122,8 = 2,608 " 109[5�X�5�=�]
2 2
7. Czas grzania ropy wymagany do podgrzania jej z temperatury T do
p
temperatury T
k.
4 " 209,55)
( )
2,862 " 107 " (1,81 " 319,55 - 279,15 +
100
5�a� =
279,15 + 319,15) - 8,031 " 104 " (306,09 - 278,15)
350 " 148,92 " (733,15 + 680,15 -
2 2
= 122,8[!5�_�]
8. Obliczenie obciążenia charakterystycznego śniegiem dachu wg PN-80/B-
02010.
Obciążenie charakterystycznie śniegiem dachu wg PN-80/B-02010 zostało obliczone na podstawie
wzoru:
5�X�5�A�
5�F�5�X� = 5�D�5�X� " 5�6�[ ]
5�Z�2
5�X�5�A�
5�F�5�X� = 1,5 " 0,7 = 1,05[ ]
5�Z�2
(Bielsko Biała wysokość262-117m n.p.m., przyjmuję średnio 500m, wtedy Q =0,003*500=1,5)
k
Gdzie:
5�X�5�A�
S obciążenie charakterystyczne śniegiem dachu [5�Z�2];
k
5�X�5�A�
Q obciążenie charakterystyczne śniegiem gruntu [5�Z�2];
k
C współczynnik kształtu dachu.
9. Obliczenie obciążenia wiatrem wg PN-77/B-02011.
Obciążenie wiatrem zostało wyliczone na podstawie wzoru:
5�]�5�X� = 5�^�5�X� " 5�6�5�R� " 5�6� " 5�ż�[5�C�5�N�]
5�]�5�X� = 384,375 " 0,7 " 0,7 " 1,8 = 339,019[5�C�5�N�]
Gdzie:
q charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru;
k
C współczynnik ekspozycji;
e
C współczynnik aerodynamiczny;
5�ż� współczynnik działania porywów wiatru, w projekcie przyjęto 5�ż� = 1,8
Charakterystyczne ciśnienie prędkości wiatru zostało obliczone na podstawie wzoru:
5�� " 5�I�5�X�2
5�^�5�X� = [5�C�5�N�]
2
1,23 " 252
5�^�5�X� = = 384,375[5�C�5�N�]
2
Gdzie:
5�� gęstość śniegu [kg/m3];
V prędkość wiatru [m/s]
k
10. Określenie położenia głównego pierścienia wiatrowego oraz obliczenie
liczby i rozmieszczenia pierścieni pośrednich (wzmacniających) na pobocznicy
zbiornika.
W celu ustalenia liczby pierścieni pośrednich należy obliczyć H
p- maksymalny dopuszczalny odstęp
usztywnień przy założeniu minimalnej grubości blach płaszcza oraz H
e- zastępcza wysokość płaszcza,
równoważna wysokości płaszcza zbiornika wykonanego z blach o minimalnej grubości. Następnie na
podstawie tabeli zamieszczonej poniżej dobiera się ilość pierścieni pośrednich.
Liczba pierścieni pośrednich
H < H Pierścienie zbędne
e p
H < H d" 2H 1
p e p
2H < H d" 3H 2
p e p
H max. Dopuszczalny odstęp usztywnień przy założeniu minimalnej grubości blach płaszcza
p
H zastępcza wysokość płaszcza, równoważna wysokości płaszcza zbiornika wykonanego z blach o
e
minimalnej grubości.
Parametr H został obliczony na podstawie wzoru:
e
5�[�
5�a�5�T�
5�;�5�R� = " !5�V� "( )5[5�Z�]
5�a�5�V�
5�V�=1
Gdzie:
t grubość blach poszczególnych pierścieni [mm];
i
h wysokość poszczególnych pierścieni [m];
i
p obliczeniowe podciśnienie w zbiorniku, 05 kPa;
p
t grubość ostatniego, najwyżej położonego segmentu [mm];
g
p charakterystyczne obciążenie wiatrem.
k
5 5 5 5 5
10 10 10 10 10 10
"
5�;�5�R� = 2,4 ( )5 " 2,4"( ) " 2,4"( ) " 2,4"( ) " 2,4"( ) " 2,4"( )
18,18 14,32 11,36 10 10 10
= 12,71[5�Z�]
Parametr H został wyliczony na podstawie wzoru:
p
(5�a�5�T�)5
5�;�5�]� = 5�X�"
5�7�3
16,379 16,379
5�X� = = = 3,04
5�]�5�X� + 5�]�5�]� 0,384 + 0,5
105
5�;�5�]� = 3,04" = 2,07
603
H > H
e p
Na podstawie warunku powyżej stwierdzam, że zbiornik potrzebuje dwa pierścienie
pośrednie. Pierścień ten będzie rozmieszczony względem głównego usztywnienia płaszcza
następując:
5�;�5�R� 12,71
!2 = = = 4,24[5�Z�]
3 3
25�;�5�R� 2 " 12,71
!2 2 = = = 8,47[5�Z�]
3 3
Literatura:
[1] API STANDARD 650 Welded Steel Tanks for Oil Storage.
[2] Ziółko J.,Zbiorniki metalowe na ciecze i gazy, Warszawa 1986.
[3] PN-B-03210:1997 Konstrukcje stalowe Zbiorniki walcowe pionowe na ciecze Projektowanie i
wykonanie.
[4] PN-80/B-02010 Obciążenia w obliczeniach statycznych Obciążenie śniegiem
[5] Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenia wiatrem.
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
MiTR Projekt 2 A Banaś GiG III gr 1 niestacjonarneEfektywne zarządzanie projektami Wydanie III(1)9 Zasady projektowania algorytmów IIIĆwiczenia projektowe z Podstaw Budownictwa Wodnego niestacjonarneMiTR Projekt 2 KPEfektywne zarzadzanie projektami Wydanie III?zaprIII grTraktat o projekcji astralnej [III]I stp pr z III r gr 1 2analiza kationów III gr (2)Analiza i projektowanie strukturalne Wydanie IIITemat I projektu KBI sem IIIProgram III Kongresu Planowania i Projektowania Przestrzeni Miejskiejmech gr projekt 2III Słownik pojęć Zasady projektowania sieciwięcej podobnych podstron