Тема: Расчет дыхательной и предохранительной арматурой

Цель: Сформировать навыки расчета дыхательной и предохранительной арматуры.

Теоретические сведения.

Дыхательные клапаны служат для поддержания допустимого давления в резервуарах в процессе слива, налива нефтепродукта, а также колебания температуры окружающей среды.

Конструктивные параметры механических дыхательных клапанов выбирают расчетным путем, уточняют в процессе доводки и регулировки.

Максимальный расход газов через дыхательный клапан в процессе «выдоха» находят из выражения [53]:

(10.15)

где – наибольшее поступление жидкости в резервуар, м³/ч;

– увеличение объема газа в резервуаре за счет нагрева поверхности резервуара, м³/ч;

– увеличение объема газа в резервуаре при поступлении более теплого нефтепродукта, м³/ч;

(10.16)

здесь – коэффициент объемного расширения газа;

– скорость нагрева газового пространства (принимается равной
0,0013 К/с);

– максимальный объем газового пространства (принимается равным объему резервуара), м³;

, (10.17)

где Е – опытный коэффициент, зависящий от разности температур ( Т) закачиваемого нефтепродукта и газового пространства резервуара (табл. 10.5);
D – диаметр резервуара, м.

 

Таблица 10.5

ΔТ	5	10	15	20	30	40	50
Е, м/ч	0,074	0,089	0,31	0,47	0,81	1,18	1,62

 

При работе резервуара на вакуум расход поступающего через клапан воздуха при «вдохе»:

(10.18)

где – расход жидкости из резервуара, м³/ч;

– уменьшение объема газа в связи с охлаждением, м³/ч.

(10.19)

где – скорость охлаждения газового пространства (при дожде и ливне принимается равной 8∙10^-3 К/с).

Для упрощения расчетов дыхательных клапанов можно использовать следующие формулы [18]. Суммарная пропускная способность, м³/ч, для дыхательного клапана в процессе «выдоха» определяется выражением:

, (10.20)

где – расход закачиваемого нефтепродукта, м³/ ч;

час^-1 – поправка на изменение объема паров нефтепродукта в резервуаре от повышения температуры окружающего воздуха;

V_Р – геометрический объем резервуара, м³.

При откачке нефтепродукта из резервуара или снижении температуры окружающего воздуха давление в резервуаре становится меньше атмосферного и резервуар сжимается. Для устранения этого отрицательного явления в дыхательных клапанах устанавливают клапан, который открывается при разрежении, например, 200 Па. Это явление называют «вдохом». При возникновении разрежения в резервуаре клапан открывается и должен обеспечить поступление необходимого атмосферного воздуха, м³/ч.

Суммарную пропускную способность клапана вакуумметрического давления, м³/ч, находят из выражения:

(10.21)

где Q_ОТ – расход откачиваемого нефтепродукта, м³/ч;

k₂ = 0, 22 час^-1 – поправка на изменение объема паров нефтепродукта в резервуаре от понижения температуры окружающего воздуха.

Окончательный расчет дыхательного клапана завершается определением его проходного сечения F по формуле:

, (10.22)

где – допустимая скорость паров нефтепродукта или воздуха при «выдохе» или «вдохе» резервуара (1 – 2 м/с).

Определив площадь проходного сечения, находим его характерный диаметр из выражения

. (10.23)

В таблице 10.6 приведены характеристики дыхательных клапанов, применяемых в резервуарах. Давление открытия прямого дыхательного клапана, работающего на «выдох», составляет, например, 2000 Па, обратного, работающего на «вдох» – 200 Па [53].

 

Таблица 10.6