Підбирання дихальних клапанів для сталевих резервуарів

Дихальний клапан призначений для зниження втрат збережуваних наф­топродуктів за рахунок створення надлишкового тиску в резервуарі. При наповненні резервуара і відкачуванні з нього нафтопродукту, а також при зміні зовнішньої температури повітря відбувається зміна тиску в просторі над пальним резервуара.

Конструкція дихального клапанна повинна забезпечувати підтрим­ку тиску в газоповітряному просторі і розрядження в ньому, виходячи з міцності стінок резервуара і його даху, а його пропускна здатність повітря повинна відповідати пропускній здатності прий­мально–роздавальних патрубків.

Дихальний клапан (рис. 5.4) складається з корпуса 1, клапана надлишкового тиску 3 і клапана розрядження 6. Підвищення темпера­тури або заповнення резервуара призводить до підвищення в ньому тис­ку. При досягненні розрахункового надлишкового тиску піднімається клапан 3, який випускає газову суміш в атмосферу. При відпрацюванні паль­ного з резервуара в газоповітряній зоні виникає розрядження. Тоді під тиском зовнішнього повітря клапан 6 піднімається, і зовнішнє повітря надходить до резервуара.. Збільшення тиску всередині резервуара вище розрахункового викликає піднімання клапана 3, внаслідок чого газоповітряна суміш виходить в атмосферу через патрубок, прикритий вогнезахис­ною сіткою. При виникненні вакууму в резервуарі піднімається кла­пан
7 – і резервуар заповнюється атмосферним повітрям. Для змень­шення сил тертя направляючі поверхні клапанів виготовляють з фтороп­ласта, а тарілки клапана заслані мастилобензо – і морозостій­кою гумою.

 

Рис.5. 4. Дихальний клапан КД–2: 1 – корпус; 2 і 6 – сідла тарілок клапанів надлишкового тиску та вакууму; 3 – тарілка клапану надлиш–кового тиску; 4 –додатковий вантаж; 5 – направляючий стеріжень;

6 – тарілка клапана розрядження; 8 – обмежувач; 9 – кришка.

 

Основними недоліками описаних дихальних клапанів є низька про­пускна здатність і ймовірність примерзання тарілок до сідел.

Технічні характеристики деяких дихальних клапанів типу ДК наведені в табл. 5.3.

Дихальні клапани резервуарів підбирають за пропускною здат­ністтю і допутимому перепаду тиску. Формула витрати газів через дихальний клапан при заповненні резервуара складається з таких величин:

Q _з = q _з + q _t1 + q _t2 + q _г,

 

Таблиця 5.3

Основні параметри дихальних клапанів

 

Марка клапана	ДК–50	ДК–100	ДК–150	ДК–200	ДК–250
Умовний прохід, мм
Пропускна здат–ність приймально– роздавальних тру–бопроводів, мз/год	До 25	25–100	100–215	215–380	380–600

 

 

де Q _з – максимальна витрата газів; q _з – максимальна подача наф­топродуктів при заповненні резервуара; q _t1 – максимальна витрата газу внаслідок нагрівання газового простору від зовнішнього сере­довища; q _t2 – витрата газу внаслідок нагрівання газового простору при закачуванні більше нагрітого нафтопродукту; q _г – обсяг газів, що виділяються, із закачуваємих нафтопродуктів.

q _t1 = b D T V _г (5.4)

де b – коефіцієнт об'ємного поширення газу (b= 1/273); D T –швид–кість нагрівання газового простору резервуара (D T = 0,0013 ⁰К/с); V_г – максимальний обсяг газового простору (прий­мається рівним об’єму резервуара).

Підставивши значення D T і b у формулу (5.4), отримаємо

q _t1 = 4,76 ^. 10^–6 V _г .

a F (T _н –T _г) RT _г

q _t2= b ––––––––––– – –––––––

C р

де a – коефіцієнт теплообміну; F – площа поверхні нафтопродукту в резервуарі; T _н і T _г – відповідно температура нафтопродукту, зака­чуваного до резервуара, і температура газового простору; R – питома газова стала; C – теплоємність; р – тиск у газовому просторі резервуара.

Для приблизних практичних розрахунків значення q _t2 можна визначити за формулою [2]:

q _t2 = AD²

де D – діаметр резервуара, м; A – коефіцієнт, що залежить від різниці температур D Т закачуваного нафтопродукту і газового прос­тору резервуара. Усереднені значення коефіцієнта А наведені в табл. 5.4.

Таблиця 5.4

Усереднені значення коефіцієнта А

D T, oС
А .10–3, м/с	0,074	0,089	0,31	0,47	0,81	1,18	1,32

 

При викачуванні нафтопродукту з резервуара витрата повітря, що надходить з атмосфери через дихальний клапан

Q _в = q _в + q _t

де Q _в – швидкість відкачки нафтопродукту з резервуара; q _t – додат–кова витрата через можливе охолодження газового прос­тору резервуара і часткової конденсації парів.

Значення величини q_t визначають за формулою (5.4). З огляду на те, що найбільш інтенсивно резервуар охолоджується під час дощу, для практичних розрахунків швидкість охолодження можна прийняти такою, що дорівнює:

D T = 8 ^. 10^{–3 o}K/с

Підставивши значення b і D T до формули (5.4),одержимо

q _t = 2,9 ^. 10^–5 V _г

За найбільшим значенням Q _з або Q _в підбирають клапан необхідних розмірів. Якщо розрахункова пропускна здатність не задовольняється одним клапаном, допускається встановлення декількох клапанів.

Дихальний клапан вертикальних резервуарів настроюється на над­лишковий тиск у резервуарі і вакуум.

Максимальний тиск, що його може витримати резервуар, визначається за формулою

G _крd F r G _пер

P _над ^max = –––––– = –––––––– = ––––––,

F F F

де P _над ^max – максимальний надлишковий тиск, що може витримати перек­риття (дах); G _кр– вага даху; d– товщина листів перекриття; r – щільність металу; G _пер– вага каркаса перекриття; F – площа перекрит­тя.

Зусилля для підняття клапана

p d ²

F _кл = P _над –––– = G _кл + G _в

4

де P _над – тиск спрацьовування клапана; d – діаметр прохідного перерізіу клапанна; G _кл – вага самого клапана; G _в – вага регулювальних вантажів.

Це рівняння можна використовувати при виборі ваги додаткових вантажів регулювання вакуумного клапана, підставивши замість значення надлишкового тиску P _над, величину припустимого розряджения P _роз (вакууму), тобто

p d²

G _в = P _роз ---- G _кл