[Pyromaniac 92]

Добрый день! Проектируем ж.д эстакаду налива нефтепродуктов. Для обеспечения постоянного давления в коллекторе налива предусматривается перепуск продукта с нагнетания на всас насоса.
Необходимо определить прирост температуры жидкости при циркуляции (при работе насоса на себя). По расчету получается, что чем больше жидкости мы перепускаем по байпасу тем больше жидкость греется (что логично). Например:
При отношении количества жидкости, перепускаемой по байпасу к производительности насоса (а)
равном 0,1 прирост составляет 1,13 градуса   https://prnt.sc/70dDxz3BE2vG
равном 0,5 прирост составляет 3,6 градуса   https://prnt.sc/nERTp4nlyjzm
равном 0,9 прирост составляет 25,77 градуса   https://prnt.sc/hZxZ1HhqSbYE
равном 0,99 (практически полный перепуск) прирост составляет !!!!273,82!!!! градуса   https://prnt.sc/8LDn9bAcFbDl
Расчет выполнен по методике Т-ММ-22-81.
Встал вопрос насколько эта методика адекватна? Расчетный файл прикладываю. Неужели если насос начнет работать 100% на себя будет такой гигантский прирост температуры? Понимаю, что если насос работает на себя, то и потребляемая мощность должна упасть, но даже если потребляемую мощность уменьшить в 2 раза прирост температуры уменьшиться только в 2 раза, но тоже будет большим   https://prnt.sc/LtEgFuvLl6sG
Судя по расчету получается, что делать (малое кольцо) с нагнетания на всас достаточно рискованно, надо делать перепуск с нагнетания в резервуар (большое кольцо).
Как толковать этот прирост температуры? За час или за один цикл? Ведь по сути при циркуляции жидкость будет все время нагреваться с шагом, например 3,6 градуса (при а=0,5)

[Андрей 37]

При отношении количества жидкости, перепускаемой по байпасу к производительности насоса (а)
равном 0,1 прирост составляет 1,13 градуса   https://prnt.sc/70dDxz3BE2vG
равном 0,5 прирост составляет 3,6 градуса   https://prnt.sc/nERTp4nlyjzm
равном 0,9 прирост составляет 25,77 градуса   https://prnt.sc/hZxZ1HhqSbYE
равном 0,99 (практически полный перепуск) прирост составляет !!!!273,82!!!! градуса

Так это просто ТЭЦ готовая.
Из практики скажу что на водяных насосах производительностью 200 м3/ч при неисправности задвижки на байпасе (она полностью не закрывалась - это потом обнаружилось когда искали причину тому, что произошло) удалось осуществить перекачку воды по наземному трубопроводу диаметром 150 мм зимой при температуре минус 32 градуса и внутри трубопровода даже корочки льда не образовалось.

[Ixion]

Добрый день.

Встал вопрос насколько эта методика адекватна?

Да вполне адекватна.
Формула имеет легко просматриваемый физический смысл, а не какая-нибудь там эмпирическая. За 5 минут сам ее вывести смогу из мат.-теплового баланса.
Прикола ради решил набросать простейшую расчетную схему https://prnt.sc/3NsjHgHXxruS
Я, правда, не знаю, что у вас за жидкость перекачивается. Есть предположение, что мазут (мазутная фракция), но для мазута при 80 С плотность немножко высоковата (обычно 860...880 кг/м3), а теплоемкость занижена (обычно в диапазоне 1850...2050 Дж/кг*С, но не менее 1750 Дж/кг*С). Вот по этому источнику мин. теплоемкость мазута 0,46 ккал/кг*С или 0,46*4185=1925 Дж/кг*С, это при 50 С, а с повышением температуры она как бы растет. Ну да ладно, это мои догадки, с чего я взял, что мазут?
Чтобы подогнать жидкость под плотность 900 кг/м3, я задал жидкость в виде смеси 52,4 % ксилола и 47,6 % нафталина https://prnt.sc/wHgxYxhFLSFi
Да, конечно, это не компоненты мазутной фракции, особенно ксилол, но ароматические углеводороды (особенно полиароматика типа антрацена или фенантрена) имеет высокую плотность при низкой теплопроводности, т.е. наиболее полно подходит условию задачи. Плотность подогнал, а вот теплопроводность 1720 Дж/кг*С, что выше на 7,5 %.
Можно подогнать теплопроводность под 1600 Дж/кг*С, задавшись 100 % антраценом, но тогда плотность будет 1050 кг/м3, да и антрацен при 80 С вообще-то твердое вещество https://prnt.sc/7PlNBYywYBo8
Так что зададимся смесью ксилола и нафталина. Под рукой

[Ixion]

Так что зададимся смесью ксилола и нафталина. Все равно под рукой состава мазутной фракции нет.
И получается, что при отношении количества жидкости, перепускаемой по байпасу к производительности насоса (а):
а=0,5 повышение температуры на 3,4 С: https://prnt.sc/1mRG4Q2Q8giJ
а=0,9 повышение температуры на 22,0 С: https://prnt.sc/q5JkfTS6wgzR
а=0,99 повышение температуры на... неизвестно, так как мой расчет "сломался" https://prnt.sc/TfgQg5lA0tcJ
Точнее, я получил пар на входе насос (привет низкокипящему ксилолу!), на что насос конечно стал ругаться и остановил расчет. Остановился на температуре 173 С. Конечно можно повысить давление на 2...5 бар во всех потоках, чтобы задавить ксилол в жидкость, но зачем это все, если и так понятно, что температура очень большая.
Рассмотрим расчет с а=0,9 https://prnt.sc/ARENp67NcFf3
Адиабатический КПД задан 70 % (для жидкости не важно, адиабатический или, например, политропный), мощность ровно 100 кВт https://prnt.sc/smWFU_DnhFKh
Получилось, диф. давление насос развивает 2520 кПа, т.е. 25 бар? Зачем такое давление? Для эстакады налива. Как по мне, так подошел бы Электронасос консольно-моноблочный центробежный типа КМ 100-80-170E, он развивает 25 м напора и имеет движок 11 кВт, т.е. в 10 раз меньше.  А так получается, что подача небольшая (100 м3/ч), и поэтому вся мощность, все эти 100 кВт "идут" в напор насоса.
Трубу байпасную задал в виде одного сегмента (участка) трубы 108х4 длиной 6 м https://prnt.sc/4MI5DqPttoa2
Вроде получилось набрать 2 м2 площади наружной поверхности: 3,1416*0,108*6=2,036 м2. Поправьте, если труба другого диаметра/длины.
Задал температуру окр. среды 30 С и принудительно коэфф. теплопередачи 1 Вт/м2*К (=3,6 кДж/ч*м2*С). Получилось теплопотеря 0,142 кВт.
Ну еще в системе есть регулирующий клапан, при дросселировании на котором тоже на 1 С температура поднимается (трение, все дела).
Далее просчитал теплосъем с трубы точно. Сначала "голая" труба, т.е. без изоляции: https://prnt.sc/xSUHNv-3cnki
Воздух с температурой 30 С, скорость 1 м/с (почти не влияет), методика Петухова, получилось 0,124 кВт теплосъем, коэфф. теплопередачи 3,14 кДж/ч*м2*С, что близко к вручную заданному 3,6, но еще хуже (ниже) для теплосъема.
Если задать теплоизоляцию толщиной 50 мм из стекловолокна с коэфф. теплопроводности 0,035 Вт/м*К, то теплосъем, коэфф. теплопередачи снизится до 1,846 кДж/ч*м2*С, а теплопотери -- до 0,071 кВт https://prnt.sc/AzK8MXceTKJD
В общем роли не играет.
Мой совет: делать перепуск продукта не возле насоса, а конце наливного коллектора, выполняя линии возврата (циркуляции) продукта, тем самым обеспечив циркуляцию застывающего продукта по всей длине трубопровода, тогда и нагрев продукта будет не страшен, да и продукт не застынет в коллекторе. И не стоит замарачиваться в таком случае такими расчетами.

[Foxson]

Ведь по сути при циркуляции жидкость будет все время нагреваться с шагом, например 3,6 градуса (при а=0,5)

Вот это ваша ошибка, которая ввергла в сомнения. Расчёт приведён для перекачиваемой жидкости, при полном перепуске будет греться очень небольшое количество жидкости ( в кольце нагнетание-байпас-всас) и греться она будет стремительно и бесполезно.

[Dinosaur]

Закон сохранения энергии, ничего не попишешь. Все киловатты насоса уйдут в тепло жидкости при полной циркуляции

[Foxson]

Необходимо определить прирост температуры жидкости при циркуляции (при работе насоса на себя).

Решил всё же посмотреть вашу формулку. Сложно сказать, что вычислял автор формулки и что нужно вам. Но можно точно сказать, что температура полезного потока на подаче насоса будет зависеть от количества циклов, которые проходит жидкость по байпасной линии. Каждый такой цикл через байпас увеличивает температуру смеси на всасе насоса и соответственно на нагнетании. Этого в формуле нет, тч не понятно что рассчитал ей автор.
Ну а так, чисто обзорно: температура в байпасе и насосе будет расти (вместе с числом циклов) и будет увеличиваться паразитный теплообмен с окр средой, ну и в какой то момент они должны достигнуть вероятно равновесного состояния и температура стабилизируется. Но это теоретически при большой доле байпасирования, возможен вариант, что параметры жидкости достигнут значений, при которых насос войдёт в режим жёсткой кавитации на лопатках.

[Shvet]

Понимаю, что если насос работает на себя, то и потребляемая мощность должна упасть,

Ошибка.
Оперируете только полезной мощностью, не учитываете паразитную мощность, которая тратится на циркуляцию жидкости по кругу.
Насосу нет  разницы сколько жидкости пойдёт на эстакаду. а сколько попадёт обратно на всас. Сколько бы жидкости не циркулировало насос всё равно будет создавать одинаковый напор и подачу, а значит будет потреблять одинаковую мощность. Весь вопрос сколько потреблённой энергии уйдёт на эстакаду (в виде статической энергии напора и кинетической подачи), а сколько потратится на гидравлические потери и в конце концов превратится в тепловую энергию.

[Dinosaur]

Сколько бы жидкости не циркулировало насос всё равно будет создавать одинаковый напор и подачу, а значит будет потреблять одинаковую мощность.

Да нет же, только не для центробежных насосов. Последние имеют замечательное свойство "подстраиваться" под сеть. И если налив на эстакаде будет производиться на правой границе рабочей зоны насоса, то это будет одна мощность. А если налив прекращен и идёт циркуляция на левой границе, то мощность будет ниже. N=Q*ro*g*H

[Ixion]

И если налив на эстакаде будет производиться на правой границе рабочей зоны насоса, то это будет одна мощность. А если налив прекращен и идёт циркуляция на левой границе

Я бы с этим согласился, если бы топикстартер бы это упомянул. Конечно логично технологическую операцию (налив) вести на расходе (1...1,2)Qном, а циркуляцию производить на (0,4...0,6)Qном, т.е. возле минимальной границы рабочей области. Потребляемая мощность центробежных насосов имеет зависимость, близкую к линейной. Таким образом, потребляемую мощность, а соответственно, и мощность передаваемую в конечном итоге в виде тепла на нагрев перекачиваемой жидкости, можно снизить примерно так в 2 раза.
Но для реализации такого решения нужно либо измерять расход в линии перепуска (точнее, но дороже), либо измерять давление "до себя" в линии перепуска (менее точно, но дешевле). Во-втором случае уставку поддержания давления нужно подбирать так, чтобы расход жидкости через регулирующий клапан на линии перепуска был вблизи (но выше) нижней границы рабочей области.
А если насос оснастить ЧРП, то вообще циркуляцию можно вести на 0,1Qном и иметь при этом энергопотребление в 10 раз меньше.

мощность будет ниже. N=Q*ro*g*H

Вы забыли КПД в знаменателе. Обращаю внимание, что это формула для гидравлической мощности, т.е. мощности, передаваемой жидкости в виде напоре. Полная энергия, передаваемая жидкости, выше, включает еще тепловую составляющую (ту, которая определяет КПД). Поэтому даже при нулевом расходе насоса (работе на закрытую задвижку) потребляемая мощность насосом имеет ненулевое значение. Для центробежных насосов может быть 0,2...0,5 от номинальной мощности.

[Shvet]

А если насос оснастить ЧРП, то вообще циркуляцию можно вести на 0,1Qном

ЧРП снижает напор вместе с подачей. Это значит, что при низкой подаче может не хватить напора для прокачки на эстакаду. Это сильно ограничивает применение ЧРП.

По-моему разговор ушёл далеко от старта топика. Типокстартера такое вряд-ли интересует. Вопрос был только про мощность и разогрев.

[Ixion]

ЧРП снижает напор вместе с подачей. Это значит, что при низкой подаче может не хватить напора для прокачки на эстакаду. Это сильно ограничивает применение ЧРП.

ЧРП -- это частотно-регулируемый привод, ключевое здесь слово "регулируемый". Как раз регулированием частоты и надо пользоваться: снижать ее в режиме циркуляции, повышать до номинальной в режиме налива, либо работать на промежуточной частоте в комбинированном режиме: когда есть налив и отчасти циркуляция. Использование частотного регулирования позволяет уйти от обсуждаемого перепуска продукта по байпасу в ряде случаев.
Подача прямо пропорциональна частоте, напор пропорционален квадрату частоты, а потребляемая мощность -- кубу частоты. Т.е. если снизить частоту в 2 раза, то потребляемая мощность (а значит и тепло, выделяемое в жидкость на ее нагрев) снизится в 2^3=8 раз.

[Foxson]

Это сильно ограничивает применение ЧРП.

Не сильно. Для центробежных насосов ЧРП дополнительно к базовой (при номинальной частоте) характеристике насоса "напор-расход" "рисует" произвольное количество примерно "эквидистантных" характеристик при пониженных частотах вращения. Что в общем то и нужно.

если Вы не зарегистрированы, то
пройдите регистрацию

[helele]

АПИ 682, балансировка

автор: helele

19 Декабря 2024 года, 14:02

Резервуары сбора аварийного пролива нефтепро...

автор: Андрей 37

19 Декабря 2024 года, 09:42

Дыхательная арматура резервуаров с нефтепрод...

автор: Сергей Л. П.

17 Декабря 2024 года, 11:32

Облегчение рамы с помощью композитов

автор: Иван10

11 Декабря 2024 года, 10:23

HAZOP. Практика проведения на территории Рос...

автор: Ka3ax

10 Декабря 2024 года, 14:13

Менеджер с опытом проектировщика, постоянная...

автор: alkot2@gmail.com

05 Декабря 2024 года, 16:05

Вопрос о профессии инженера от школьника.

автор: Shvet

04 Декабря 2024 года, 07:20

Разработка части ТХ объектов нефтепереработк...

автор: Shvet

03 Декабря 2024 года, 07:00

Требуется разработка ТХ нефтесклада и АЗС

автор: Anastywa

03 Декабря 2024 года, 03:41

РВСП. Центральный вентиляционный патрубок

автор: Risat

29 Ноября 2024 года, 12:29

Пожаро-взрывобезопасность при работе с подсо...

автор: Dinosaur

23 Ноября 2024 года, 13:23

Низкотемпературный углеводородный конденсат.

автор: Ixion

21 Ноября 2024 года, 23:40

Соответствие ручной арматуры ТР ТС 012

автор: Андрей 37

21 Ноября 2024 года, 19:37

Взрывопожароопасные зоны помещения лаборатор...

автор: Shvet

12 Ноября 2024 года, 07:19

Резервуарный парк хранения ацетона

автор: Ixion

11 Ноября 2024 года, 10:49

[394]

Сейчас на форумах: гостей - 394, пользователей - 1 Имя присутствующего пользователя: Сергей Л. П.