Содержание к диссертации
Введение
1. Краткий обзор литературы по теме исследований 9
1.1. Методы определения потерь бензинов от испарения из резервуаров типа РВС 9
1.2. Методы нахождения потерь бензинов при применении понтонов 22
1.3. Эффективность применения понтонов для сокращения потерь бензинов от испарения 26
1.4. Постановка задач исследования 29
2. Методические основы описания массоотдачи от поверхности бензина в резервуарах 32
2.1. Обоснование выбора вида уравнения для описания массоотдачи в резервуарах 32
2.2. Проблема выбора характерного линейного размера при получении критерия подобия для процессов массоотдачи 35
2.3. Выбор критерия подобия для описания массоотдачи в резервуарах при технологических операциях 41
2.4. Разработка методики плотности потока массы испаряющегося бензина по экспериментальным данным 48
ВЫВОДЫ ПО 2 ГЛАВЕ 55
3. Получение критериальных уравнений массоотдачи при операциях с бензинами 56
3.1. Методика проведения и результаты экспериментов по изучению испарения бензинов в модельной емкости 56
3.2. Экспериментальное изучение испарения бензинов в промышленных резервуарах 61
3.3. Обработка экспериментальных данных и анализ полученных результатов 66
3.3.1. Неподвижное хранение бензинов 66
3.3.2. Заполнение резервуаров бензином 84
3.3.3. Опорожнение резервуаров 86
Выводы по 3 главе 94
4. Разработка методов расчета потерь бензинов от испарения в резервуарах типа РВС 95
4.1 Метод расчета совокупных потерь бензинов из резервуаров типа РВС 95
4.2. Инженерная методика расчета потерь бензина из резервуа ров типа РВС 108
Выводы по 4 главе 126
5. Анализ эффективности применения понтонов в резервуарах 128
5.1. Методика прогнозирования эффективности применения понтонов 128
5.2. Массоотдача от поверхности бензина в резервуарах с понтоном 132
5.3. Влияние различных факторов на эффективность применения понтонов 142
5.4. Выбор типа уплотняющего затвора для понтонов 149
Выводы по 5 главе 156
Основные выводы и реккомендации 158
Список использованной литературы
- Методы определения потерь бензинов от испарения из резервуаров типа РВС
- Обоснование выбора вида уравнения для описания массоотдачи в резервуарах
- Методика проведения и результаты экспериментов по изучению испарения бензинов в модельной емкости
- Метод расчета совокупных потерь бензинов из резервуаров типа РВС
Введение к работе
В ходе доставки бензинов потребителю имеют место операции заполнения и опорожнения резервуаров товарных парков нефтеперерабатывающих заводов, перекачивающих станций магистральных нефтепродуктопроводов и нефтебаз, а также неподвижного хранения, в результате которых допускаются значительные потери от испарения. Тем самым наносится материальный ущерб предприятиям и происходит значительное загрязнение атмосферного воздуха, особенно в теплое время года. Поэтому резервуары для хранения бензинов оборудуются средствами сокращения потерь.
По статистике наибольшее распространение в качестве средства сокращения потерь бензинов в резервуарах получили понтоны.
Между тем опыт показывает, что эффективность применения понтонов колеблется в очень широких пределах от 53,5 до 93 %. Поэтому к выбору средства сокращения потерь следует подходить более тщательно, индивидуально для каждого резервуара. Для того чтобы определить эффективность применения того или иного средства сокращения потерь необходимо произвести сравнение количества испарившегося бензина из атмосферного резервуара с аналогичной величиной в резервуарах, оснащенных средствами сокращения.
Использование существующих методик определения потерь бензинов от испарения не позволяет реализовать данную задачу в полном объеме, с требуемой точностью в связи с большим количеством допущений, а порой и неточностей, сделанных авторами в ходе проведения экспериментов, обработки полученных данных, а также при создании математических моделей и самих методик. Кроме того, в ходе экспериментов нередко использовались приборы с ограниченными возможностями измерения параметров и большей погрешностью, чем у ныне существующих.
Методы расчета потерь бензинов из резервуаров с понтонами также несовершенны.
Поэтому для определения реально достигаемого сокращения потерь бензинов из резервуаров при применении понтонов необходимо уметь достоверно оценивать потери бензина из резервуаров, имеющих и не имеющих данные средства сокращения потерь.
Целью диссертационной работы является повышение точности расчета потерь бензинов от испарения в резервуарах как с понтонами, так и без них.
Основные задачи исследований:
Обоснование выбора критериев подобия для описания массоотдачи от поверхности бензина в резервуарах типа РВС.
Получение новых критериальных уравнений массоотдачи при операциях с бензинами.
Уточнение методов расчета потерь бензина от испарения из резервуаров типа РВС с использованием полученных критериальных уравнений.
Описание динамики массоотдачи в резервуарах с понтонами, а также разработка методики прогнозирования сокращения потерь бензина при их применении.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
Обоснованы новые критерии подобия для описания процесса массоотдачи в резервуарах при неподвижном хранении бензина, а также при его закачке и откачке.
Получены критериальные уравнения массоотдачи, которые в отличие от ранее существовавших справедливы во всем диапазоне изменения модуля движущей силы испарения Дл, а также удовлетворяют правилу предельного перехода.
Уточнены методы расчета потерь бензина от испарения с использованием полученных критериальных уравнений.
Установлена аналитическая связь между массоотдачей от поверхности бензина в резервуарах с понтонами и долей поверхности нефтепродукта, не закрытой затвором.
Выполнена количественная оценка влияния коэффициента оборачиваемости, доли открытой поверхности, номинальной вместимости и режима работы резервуаров на эффективность применения понтонов.
Изучено влияние типоразмера резервуаров и коэффициента их оборачиваемости на оптимальное сокращение потерь бензина, которое должны обеспечивать затворы понтонов.
Практическая ценность выполненных исследований заключается в создании уточненных методов расчета потерь бензина из резервуаров типов РВС и РВСП, а также оценки эффективности применения понтонов. Это позволяет не только более достоверно определять фактические потери бензинов в системе магистральных нефтепродуктопроводов и нефтебаз, но также правильно оценивать эффективность применения понтонов для сокращения этих потерь.
Реализация работы
По результатам исследований разработаны методы расчета потерь бензинов от испарения из резервуаров типов РВС и РВСП, которые используются в ООО «Подольскнефтепродукт», 000 «Пенза-Терминал» и ОАО «Башкирнефте-продукт», а также в учебном процессе УГНТУ при подготовке студентов по специализации 09.07.01 «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» при дипломном и курсовом проектировании по дисциплинам «Проектирование и эксплуатация нефтехранилищ и АЗС», а также «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов».
За разработку методов прогнозирования эффективности применения понтонов автор награжден медалью Министерства образования Российской Федерации «За лучшую научную студенческую работу» по итогам отрытого конкурса на лучшую научную работу студентов по техническим наукам в вузах РФ (2001 г.).
Апробация работы
Основные материалы диссертации докладывались на: 48-й, 49-й, 50-й, 51-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Уфа, УГНТУ, 1999, 2000, 2001, 2002 гг.);
Всероссийском открытом конкурсе студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской Федерации (2000 г.);
Всероссийской научно-технической конференции «Новоселовские чтения» (г. Уфа, 1998 г.);
4-й Всероссийской научно-практической конференции «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (г. С-Петербург, 1999 г.);
2-м Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» (г. Уфа, 2000 г.);
6-й Международной конференции «Нефть и газ Украины» (г. Ивано-Франковск, 2000 г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ.
Структура и объем работы
л Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, из-
ложена на 169 страницах, содержит 16 рисунков, 28 таблиц. Список использованной литературы включает 130 наименований.
Краткое содержание работы
Первая глава посвящена анализу современного состояния методов оценки потерь бензинов от испарения из резервуаров типов РВС и РВСП, а также проанализированы данные об эффективности применения понтонов. Показано, что существующие методики расчета потерь бензинов от испарения из РВС и РВСП несовершенны и имеют ряд существенных недостатков.
Вторая глава посвящена созданию методических основ описания массо-отдачи от поверхности бензина в резервуарах. Дано обоснование выбора вида уравнения для описания массовой скорости испарения бензина в резервуарах, получены новые критерии подобия, более полно описывающие сущность про-
цессов. Кроме того разработана методика определения плотности потока массы испаряющегося бензина по экспериментальным данным, учитывающая изменение давления (при простоях) и температуры в газовом пространстве, а также отличие расходов бензина и газовой фазы.
В третьей главе описаны экспериментальные исследования по изучению процессов массоотдачи при операциях неподвижного хранения бензинов, заполнения и опорожнения резервуаров типа РВС. Представлены результаты экспериментов, а также получены критериальные уравнения массоотдачи для перечисленных выше типов операций.
В четвертой главе предложен метод расчета суммарных потерь (сразу от больших и малых «дыханий») бензинов от испарения из резервуаров типа РВС, с использованием полученных критериальных уравнений. Проведено исследование влияния момента закачки бензина на величину его совокупных (за сутки) потерь по данной методике. Также предложена упрощенная (инженерная) методика вычислений потерь бензинов от испарения и проведено сравнение результатов расчета по ней с результатами расчета по ранее использующимся.
В пятой главе получено критериальное уравнение массоотдачи от поверхности бензина в резервуарах с понтонами, изучено влияние различных факторов на эффективность применения понтонов при известной доле открытой поверхности бензина, а также предложена методика выбора оптимального типа затвора по критерию минимума затрат на сооружение понтонов и ущерба от испарения.
Методы определения потерь бензинов от испарения из резервуаров типа РВС
Имеющиеся на сегодняшний день методы определения потерь бен зинов от больших и малых «дыханий» можно разделить на несколько групп: - использование номограмм и таблиц; - применение упрощенных эмпирических формул; - использование теоретических формул и расчетных методик.
Описание методов первой группы приводится в работах [10, 42 - 45]. Их достоинством является быстрота и легкость определения искомых по терь. Однако, количество параметров, учитываемых при нахождении по терь бензина как от малых, так и от больших «дыханий» по номограммам ограничено.
Само оформление номограмм не лишено недостатков: мелкие шкалы, дробные (нецелые) значения величин, логарифмические координаты, большое количество шагов, в ходе каждого из которых накапливаются ошибки, - все это, наряду с вышесказанным, делает определение потерь по ним весьма приближенным.
То же самое можно сказать о точности определения потерь при использовании таблиц, пример одной из которых приведен в работе [42]. К табличным можно отнести и определение потерь бензина по «Нормам естественной убыли». Для резервуаров нефтебаз применяются «Нормы ...» [8], а для резервуаров магистральных нефтепродуктопроводов - [46]. Удельные потери бензина в них заданы в зависимости от местоположения и вместимости резервуара, группы нефтепродукта, а также сезона года (осенне-зимний или весенне-летний). Однако территория климатических зон Российской Федерации весьма велика и поэтому температурные Устюрт вия в них можно считать одинаковыми с большой натяжкой. Условным является и объединение резервуаров в группы по вместимости, в пределах которых нормативы потерь считаются одинаковыми.
В настоящее время известен ряд упрощенных эмпирических формул для вычисления потерь бензинов от испарения [10, 12, 37, 38, 47]. Практически все формулы учитывают объемы закачки и хранения бензинов, величину давления насыщенных паров, молярную массу паров бензина, но лишь в [38] учитывается фактическая концентрация паров бензина в вытесняемой ПВС хотя и то в небольшой степени (берется в среднем за каждые полгода и в среднем для климатической зоны). Но ко второй климатической зоне, например, принадлежит более V3 территории России. И вряд ли кто-то будет утверждать, что температурные условия на этой территории одинаковы. Таким образом, фактическая концентрация паров бензина в ПВС находится со значительной погрешностью, составляющей от нескольких десятков до нескольких сотен процентов.
Получением теоретических формул и разработкой расчетных методик для определения потерь бензинов от испарения занимались Ф.Ф. Абу-зова, Т.С. Алексеев, И.С. Бронштейн, И.П. Бударов, В.А. Бунчук, П.В. Ва-лявский, В.Б. Галеев, В.А. Душин, К.В. Елшин, Н.Н. Константинов, Р.Ш. Латыпов, Р.А. Молчанова, Д.М. Саттарова, Г.Д. Теляшева, Н.М. Фатхиев, Л.Р. Хакимьянова, Ф.М. Хафизов, Ю.А. Цимблер, И.А. Чарный, В.И. Чер-никин, А.Д. Прохоров, Н.И. Белоконь, В.А. Мартяшова, а также зарубежные ученые Д. Барус, Дж. Виггинс, Дж. Дарик, В. Нельсон, Н. Петру, Н. Пратер, Р. Хантингтон и другие [48-57, 59, 65, 67, 106, 108-110, 114-122, 127, 12].
В основу расчетов отечественных ученых положено уравнение состояния реальных газов. Впервые данную задачу решил П.В. Валявский [48], получивший формулу для расчета потерь от «дыханий» вида Сд = т (i.C)- - i-(i-c2)-Pr2,Vr2 rl г2 Тн-С-Ay-1,29 Рн-О-с) (1.1) где С,, Р,., Vr), ТГ - объемная концентрация паров бензина, абсолютное давление, объем и температура газового пространства (ГП) в начальный момент времени; С2, Pr2, Vr2, Тг2 - то же в конечный момент времени; Т„, Рм - нормальные температура и давление; С - средняя концентрация паров бензина в ГП в рассматриваемый период; Ду - относительная (по воздуху) плотность паров бензина.
Появление формулы (1.5) оказалось преждевременным: в отсутствие персональных ЭВМ расчет Sw представлял определенную сложность. Поэтому за исключением работ Н.М. Фатхиева [50, 63, 82, 83], изучавшего испарение бензинов при повышенных температурах, данная методика никем больше не использовалась. Следует также отметить, что при выводе формул (1.5), (1.6) Н.Н. Константинов считал величину коэффициента испарения п„ в пределах каждой конкретной операции неизменной, хотя на самом деле [59] это не так.
Что касается применения формулы (1.3), то здесь ситуация обратная. В свое время попытки Т.С. Алексеева [51], В.И. Черникина и И.А. Чарно-го [12], В.А. Бунчука [52] и И.П. Бударова [53] разработать методики расчета величин Тг min иТгпшх, привели к получению весьма сложных выражений с рядом трудноопределимых коэффициентов. Заслуга разработки вполне законченной, стройной и дающей хорошее совпадение с экспериментом методики нахождения Тг min иТгтах принадлежит Н.Н. Константинову [49].
Последующие исследователи занимались совершенствованием методов расчета величин, входящих в формулы (1.4), (1.6). Так, Ф.Ф. Абузова [54] и Ю.А. Цимблер [55] изучали динамику насыщения ГП подземных резервуаров. В.Б. Галеев [70] показал, что при расчете потерь от «малых дыханий» надо учитывать, что воздух, подсасываемый в резервуар при понижении температуры в нем, в основном, сосредотачивается под кровлей и не успевает насытиться парами бензина, как остальная ПВС, до после дующего «выдоха». Кроме того, В.Б. Галеев получил критериальные уравнения для нахождения коэффициентов массообмена при малых и больших «дыханиях» [56, 85]
Обоснование выбора вида уравнения для описания массоотдачи в резервуарах
В работе [6] тоже даются достаточно высокие оценки эффективности применения понтонов: утверждается, что потери от «больших дыханий» они сокращают на 80%, а от «малых дыханий» - на 70%). Данные оценки получили наибольшее распространение, так как работа [6] - это нормативный документ.
Однако в других нормативных документах [7,8] заложены менее высокие величины сокращения потерь, обеспечиваемого при применении понтонов. Так, согласно [7] при хранении автобензинов до месяца понтоны сокращают потери от 46 до 57%), а свыше месяца - на 64...82% (в зависимости от вместимости резервуара и зоны его расположения). В нормах же естественной убыли [8], вышедших в 1986 г. и действующих до настоящего времени, согласно [9], понтоны при коэффициенте оборачиваемости менее 12 раз в год сокращают потери автобензинов на 55...66%).
В связи со значительным разбросом оценок эффективности применения понтонов обратимся к первоисточникам, в которых данные величины определялись экспериментальным или расчетно-экспериментальным методами.
Идея установки понтонов в резервуарах со стационарной кровлей родилась в нашей стране в конце 40-х годов прошлого столетия [10]. За прошедшие годы накоплен больиюй банк данных об эффективности их применения. Приведем их в хронологической последовательности.
В работе [32] сообщается, что благодаря использованию понтона в резервуаре РВСП 300 в г. Житомир сокращение потерь бензина А-56 составило : при коэффициенте оборачиваемости поб 15 1/гол S„=61%, при noG=20 7,ол S„=64%, при поГ=25 /0Л S„=67%, при поГ)=30 /0Д S„=72% и при nOf)=40 /,„;, 8,,=80%. В.А. Душиным [33] установлено, что применение понтона с петлевым затвором при хранении бензинов А-72 и А-76 в резервуаре РВСП 300 позволило сократить потери на 53,5...90%). Испытания, про веденные СКБ «Транснефтеавтоматика» в г. Тамбове на резервуаре РВСП 200 показали [34], что при коэффициенте оборачиваемости поб=104 /0Л понтон из пенополиуретана сокращает потери от «больших дыханий» на 85%, от «малых дыханий» - на 93%. По данным ЦНИЛ Госкомнефтепро-дукта РСФСР [35, 36], при использовании понтона с бельтинговым затвором в резервуаре РВСП 10000 сокращение потерь бензина составило 75...77%.
В методиках [37, 38] расчета выбросов паров бензинов из резервуаров в атмосферу наличие понтонов учитывается понижающим коэффициентом 0,2 к аналогичной величине для резервуаров типа РВС, то есть считается, что S,,=80%.
Обобщая все это многообразие данных об эффективности применения понтонов, авторы ряда работ называют не какую-то конкретную цифру, а достаточно широкий диапазон значений. Так, согласно [39], для плавающих покрытий S=70...90%, а по [40] S=60...90%. Наконец, в [41] отмечается, что «...герметичное уплотнение позволяет повысить эффективность плавающих покрытий до 97...99%, и, наоборот, неэффективные конструкции не позволяют сократить потери более, чем на 60...80%».
Необходимо подчеркнуть, что нет единства в оценках применения и плавающих крыш [1-31, 39]. Аналитическое исследование эффективности применения понтонов выполнено в работах [61, 97]. Автор [61] вычисляла S,„ составляя потери бензина из резервуаров с понтонами, определяемые по формуле (1.21), и потери из резервуаров без понтона, определяемые по методике [99]. В результате ей были построены графики зависимости S„ от коэффициента оборачиваемости и номинального объема резервуаров. На основании проделанных расчетов сделан вывод, вошедший в инструкцию [129], что в среднем понтоны сокращают потери бензина на 70 %. По нашему мнению, такая трактовка полученных полученных результатов является очень упрощенной: на самом деле расчетная величина S„ изменяется в весьма широких пределах, неучет которых чреват неправильным выбором средств сокращения потерь. В качестве недостатков исследования [61] можно отметить, что не была изучена зависимость SM от типа применяемого затвора, уровня заполнения резервуара и температуры.
В работе [97] авторы учли, что, во-первых, потери бензина со смоченной поверхности стенок пренебрежимо малы по сравнению с количеством бензина, испаряющимся через кольцевой зазор между затвором понтона и стенкой, а во-вторых, что по правилам эксплуатации уровень бензина в резервуаре не должен быть ниже высоты опорных стоек понтона. В этом случае формула (1.21) переходит в (1.17). Используя ее и методику [99], авторы [97] численно исследовали влияние на S„ коэффициента оборачиваемости, номинальной вместимости, уровня заполнения резервуаров, а также амплитуды изменения уровня заполнения резервуаров, а также амплитуды изменения уровня бензина в резервуарах при их заполнении-опорожнении. К новым относятся выводы [97] целесообразности (критерий - большая величина S„) хранения бензинов при низких взливах и закачке-откачке бензинов крупными партиями.
В обоих работах [61, 97] в качестве характеристики плотности прилегания затвора понтона к стенке использовался коэффициент герметичности к,, для определения которого надо проводить специальные экспериментальные исследования на каждом резервуаре. Значительно проще было бы опираться на такую величину, как доля поверхности «зеркала» нефтепродукта в резервуаре у, не закрытая затвором, т.к. ее можно быстро найти прямыми измерениями. Однако методы расчета потерь бензинов с использованием величины у в настоящее время отсутствуют.
Следует также отметить, что в работах [61, 97] не исследовалось влияние на эффективность применения понтонов таких параметров как температура начала кипения бензина, времени года и района размещения резервуара.
Методика проведения и результаты экспериментов по изучению испарения бензинов в модельной емкости
Экспериментальное изучение процессов массоотдачи на реальных резервуарах заведомо осуществляется с определенной погрешностью. Во-первых, отбор проб ПВС с помощью пробоотборных трубок производится с определенной дискретностью. Чем больше точек отбора, тем, с одной стороны, больше значений для построения кривой распределения концентраций по высоте ГП резервуара, а с другой, замеряемые значения можно считать замеренными в одно и то же время с большой натяжкой, т.к. каждое измерение требует определенного времени. Во-вторых, резервуары типа РВС подвергаются неравномерному прогреву солнцем. Вследствие этого, с одной стороны, динамика испарения нефтепродукта неодинакова по площади «зеркала», а с другой, вдоль нагретой стенки резервуара возникают конвективные токи. Все это приводит к тому, что распределение концентрации углеводородов по высоте ГП неодинаково в различных точках по периметру резервуаров. Это подтверждается, в частности, результатами измерений, приведенными в работе [70]. В свою очередь исследователи «привязаны» к существующим люкам на кровле резервуара, что исключает точный замер средней концентрации углеводородов в ГП.
С учетом вышесказанного представляет интерес проведение экспериментов по изучению массоотдачи в «чистых условиях», т.е. на моделях. Достоинством проведения подобных экспериментов является то, что модельная емкость в отличие от резервуаров заведомо герметична. Кроме того, даже в жаркую солнечную погоду ее можно поместить под навес, устранив тем самым неравномерный прогрев ГП. Немаловажно и то, что мо дельная емкость идеально подходит для использования разработанной в главе 2 методики определения величины Jnp по динамике роста давления в замкнутом ГП.
Нами была спроектирована и собрана на Чайковской нефтебазе установка по изучению испарению бензина в статике (рис. 3.1). Установка включала открытую емкость для бензина 1 вместимостью 38-10"3 м3, стальную 200 - литровую бочку 2 с резьбовой пробкой 3 и удаленным дном, а также открытую емкость 4, которая использовалась для создания гидрозатвора. Роль "запирающей" жидкости выполняла подсоленная вода. В обечайке бочки имелся штуцер 5 для подключения дифманометра.
Опыты проводили в следующей последовательности. В емкость 4 наливали подсоленную воду и помещали в нее емкость 1. Затем в последнюю наливали исследуемый бензин и замеряли его уровень, а также температуру. Далее вся система накрывалась бочкой 2. Это позволяет утверждать, что начальная концентрация паров бензина в ГП была равна нулю.
Предварительные опыты показали, что при ввернутой резьбовой пробке обечайка бочки из-за находившегося в ней воздуха не опускается до дна емкости 4. Поэтому в дальнейшем перед тем как накрывать емкость с бензином пробку предварительно вывертывали, а после установки бочки - быстро ввертывали. Для обеспечения полной герметичности данного узла место контакта пробки с бочкой дополнительно промазывали пластилином.
Одновременно с установкой бочки 2 включали секундомер и фиксировали перепад высот в трубках дифманометра уровень воды в емкости 4 в различные моменты времени.
Продолжительность опытов составляла до полутора часов. После того как видимый рост перепада высот в трубках дифманометра прекращался резьбовую пробку 3 вывертывали, бочку 2 убирали и замеряли расстоя ниє от дна емкости 4 до верха емкости 1, а также температуру бензина в конце опыта. Перед началом очередного эксперимента бочка 2 проветривалась в течение 20 минут. Опыты проводились с использованием бензинов Аи-80, А-92, Аи-95 и Аи-98. Данные об условиях их проведения и результаты замеров приведены в таблицах 3.1, 3.2.
Метод расчета совокупных потерь бензинов из резервуаров типа РВС
В настоящее время расчет потерь от "больших дыханий" ведется в предположении, что температура паровоздушной смеси при заполнении резервуаров не изменяется. При расчете же потерь от "малых дыханий" либо делается допущение, что в течение суток уровень взлива бензина не изменялся, либо берется его среднее значение за сутки. Такое разграничение потерь от больших и малых "дыханий" является искусственным и не соответствует реальности. Однако к нему вынуждены были прибегать, т.к. описание изменения концентрации Сі в формулах (1.1), (1.2) в общем случае представляет собой весьма сложную, нерешенную пока задачу.
Нами разработан новый метод расчета совокупных потерь бензинов не ЭВМ на основе уравнения состояния ПВС в газовом пространстве ре зервуара в виде [93, 103]
Предложенная выше методика замыкается критериальными уравнениями (3.9), (3.11) и (3.13) для операций неподвижного хранения бензинов, заполнения и опорожнения резервуаров. Несмотря на кажущуюся сложность, данная методика легко реализуется на ЭВМ. Она универсальна и применима к резервуару любой конфигурации. На основе формул (4.2)...(4.9) нами была разработана программа расчета на ЭВМ. В качестве ее апробации по аналогии с работой [57] была рассчитана динамика прироста относительной концентрации в ГП резер вуара ДС/С, при неподвижном хранении.
Прежде всего были сделаны расчеты для двух предельных случаев (Tr=const), когда C0/Cs =1 и С0/С5 =0,1 (рис. 4.1). Как и должно быть, при неизменной температуре и С0/С5 = 1 прирост концентрации в ГП полностью отсутствует. Поэтому функция АС/С5 представляет собой горизонтальную прямую, совпадающую с осью абсцисс.
Во втором предельном случае (Tr =TTtm = const, C0/CS=0,1) при неподвижном хранении бензина концентрация его паров в ГП постепенно % растет, достигает полного насыщения и далее не меняется. Поскольку на графике изображено изменение прироста относительной концентрации, то асимптотой для него является величина 1 - C0/Cs.
Обе линии проходят так, как и должно быть из физических соображений. Поэтому можно сделать вывод, что разработанная программа адек ватно описывает изменение величины AC/CS. Это позволяет не сомневаться в результатах, полученных при переменной температуре ГП.
Как видно из рисунка 4.1, изменение температуры накладывает свой отпечаток на поведение функции AC/CS : она сначала увеличивается, достигает максимума равного 1-С0/С$, а затем колеблется относительно некоторого среднего значения.
Такое ее изменение легко объяснить. Изменение температуры в ГП резервуара в течение суток имеет вид косинусоиды, изменяющейся в пределах от Тгтш до Trmax. Соответственно, концентрация насыщенных паров бензина также изменяется по периодическому закону. Если в начальный момент времени начальная концентрация С0 была меньше, чем концентрация насыщенных паров Cs при данной температуре, то с течением времени средняя концентрация паров в ГП сначала монотонно растет. Однако как только она достигает концентрации насыщенных паров, характер изменения величины С изменяется: она полностью повторяет характер изменения Cs. Это происходит потому, что выполняется очевидное условие С Cs.
На рисунках 4.2, 4.3 показан характер изменения во времени функции ДС/С5 в июне для резервуаров типа РВС 400, РВС 200 и РВС 5000, расположенных в г. Уфе, а также для резервуара РВС 5000 в разные месяцы года. Видно, что для разных резервуаров и разных месяцев года кривые ДС/С, проходят эквидестантно. Это объясняется принятой моделью изменения температуры в ГП резервуара. Однако численные значения ДС/С, для разных месяцев в одни и те же моменты времени различны, что обусловлено различием максимальной и минимальной температур. Но и для одного и того же месяца в резервуарах разной номинальной вместимости численные значения ДС/С , как правило, не совпадают (рисунок 4.3). Динамика прироста относительной концентрации углеводородов АС/С, в ГП резервуаров РВС 400, РВС 2000 и РВС 5000 (г. Уфа, июнь) связано с тем, что объем ГП резервуаров изменяется прямопропорцио-нально их номинальному объему. Поэтому у РВС 5000 по сравнению с РВС 400, с одной стороны, оно медленнее насыщается в начальный период, а, с другой стороны, при понижении температуры в него подсасывается больше атмосферного воздуха, что приводит к более значительному уменьшению АС/С,.
Полученные результаты не только полностью объяснимы с физической точки зрения. Аналогичный характер изменения парциального давления паров бензина в надпонтонном пространстве экспериментально установлен В.А. Душиным [33]. Это позволяет утверждать, что разработанная модель описания процессов, происходящих в ГП резервуара, является адекватной реальным процессам.
Похожие диссертации на Совершенствование методов расчета потерь бензинов от испарения из резервуаров типов РВС и РВСП
