Определить вероятностную температуру турбинного масла марки Т-22 (ν20=100·10-6 м2/с; ν50=21,8·10-6 м2/с; ρ20=896,4 кг/м3) в конце срока его хранения τхр в резервуаре РГС-50 (резервуар заполнен маслом до горловины), который выполнен в надземном варианте и имеет следующие геометрические размеры:
- длина L=8480 мм;
- наружный диаметр Dн=2870 мм;
- толщина стенки δст=4 мм.
Коэффициент теплопроводности стали λст=40 Вт/(м·К).
Резервуар имеет теплоизоляцию, выполненную из минеральной ваты толщиной δиз=0,07 м с коэффициентом теплопроводности λиз=0,064 Вт/(м·К). Средняя скорость ветра в период хранения wв=5 м/с.
Температура, при которой масло было залито в резервуар, время его хранения, температура воздуха в период хранения указаны в таблице 1.
Исходные данные
Таблица 1
Вариант tзал, °С
tо, °С
τхр, сут
14 47 -21 23
Решение
Определяем среднюю температуру масла в процессе его хранения
Тп=Тзал+Т02=320+2522=286 К
Задаемся температурой внутренней стенки резервуара
Тст=Тп-2=286-2=284 К
Определяем параметры масла при температурах Тп и Тст (ρ, ν, ср, λ).
Плотность масла
ρ=ρ2931+βр(Т-293)
где βр - коэффициент объемного расширения, 1/К. βр=0,000722 К-1,
ρп=896,41+0,000722(286-293)=900,95 кг/м3
ρст=896,41+0,000722(284-293)=902,26 кг/м3
Удельная теплоемкость
ср=31,56ρ293(762+3,39Т),
срп=31,56896,4762+3,39⋅286=1825,23 Дж/кг⋅K
срст=31,56896,4762+3,39⋅284=1818,09 Дж/кг⋅K
Коэффициент теплопроводности
λ=156,6ρ293(1-0,00047·Т),
λп=156,6896,41-0,00047⋅286=0,1512 Вт/м⋅K
λст=156,6896,41-0,00047⋅284=0,1514 Вт/м⋅K
Вязкость
νп=160,6 мм2/с
νст=185,9 мм2/с
3.1 Параметры масла при температуре Тп
ρп=900,95 кг/м3
νп=160,6 мм2/с
срп=1825,23 Дж/кг⋅K
λп=0,1512 Вт/м⋅K
3.2 Параметры масла при температуре Тст
ρст=902,26 кг/м3
νст=185,9 мм2/с
срст=1818,09 Дж/кг⋅K
λст=0,1514 Вт/м⋅K
4 Определяем параметры Прандтля и Грасгофа
4.1 Параметр Прандтля при температуре Тп
Prп=νп⋅срп⋅ρпλп=160,6⋅10-6⋅1825,23⋅900,950,1512=1747
4.2 Параметр Прандтля при температуре Тст
Prст=νст⋅срст⋅ρстλст=185,9⋅10-6⋅1818,09⋅902,260,1514=2014
4.3 Параметр Грасгофа при температуре Тп
Grп=Dв3⋅g⋅βп(Тп-Тст)νп2,
где Dв – внутренний диаметр резервуара,
Dв=Dн-2·δ=2870-2·4=2862 мм
g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2;
Grп=2,8623⋅9,81⋅0,000722(286-284)(160,6⋅10-6)2=12,88⋅106
5 Определяем коэффициент теплоотдачи от масла к внутренней стенке резервуара
α1ст=0,5⋅λпh(Grп⋅Prп)0,25⋅PrпPrст0,25=
=0,5⋅0,15122,862(12,88⋅106⋅1747)0,25⋅174720140,25=Вт/м2⋅K
где h – уровень взлива нефтепродукта в резервуаре (при полном резервуаре h=Dв);
6 Определяем параметр Рейнольдса при обдувании резервуара воздухом
Reв=wв⋅(Dн+2⋅δиз)νв=5⋅(2,87+2⋅0,07)12,27⋅10-6=1226569
где νв – вязкость воздуха, м2/с;
7 Определяем коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности резервуара в окружающую среду за счет конвекции
α2ст=0,032λв⋅Reв0,8L+2δиз=0,0320,0227⋅12265690,88,48+2⋅0,07=6,26 Вт/м2⋅K
где λв - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м·К
8 Определяем коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности резервуара в окружающую среду за счёт радиации
α3ст=εст⋅Сs(Tст/100)4-(Т0/100)4Тст-Т0=
=0,92⋅5,768(284/100)4-(252/100)4284-252=4,1 Вт/м2⋅K
где εст - степень черноты поверхности резервуара, принимается в зависимости от материала и вида поверхности
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
