Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Динамика слоя структурированной фазы при перевозках застывающих жидкостей

УДК 536.42

Селиванов Н.В., Горбанева Е.А., Яковлев П.В.

Астраханский государственный технический университет

 

ДИНАМИКА СЛОЯ СТРУКТУРИРОВАННОЙ ФАЗЫ

ПРИ ПЕРЕВОЗКАХ ЗАСТЫВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

 

При перевозке высоковязких нефтепродуктов и жидкой серы железнодорожным, автомобильным и водным транспортом часто температура ограждающих поверхностей оказывается ниже температуры застывания. Это приводит к образованию слоя структурированной фазы на поверхности. Поскольку коэффициент теплопроводности темных нефтепродуктов имеет значения порядка 0,1 –0,15 Вт/м×К, то даже при незначительной толщине структурированный слой представляет существенное термическое сопротивление. Этим объясняется тот факт, что плотность теплового потока через ограждающие поверхности нефтеналивных судов, автоцистерн и резервуаров нефтебаз, измеренная в экспериментах, для случаев, когда температура ограждающей поверхности была ниже температуры застывания, оказывалась значительно меньше расчетных.

Поэтому при тепловых расчетах систем подогрева, параметров технологической схемы транспортировки нефтепродуктов и жидкой серы необходимо учитывать термическое сопротивление слоя структурированной фазы при его образовании. В процессах подогрева или остывания температура жидкого груза изменяется во времени, а это приводит к изменению толщины слоя.

Для определения толщины слоя и влияние различных факторов на его динамику необходимо решить задачу нестационарной теплопроводности в слое с подвижной границей при граничных условиях, зависящих от времени. Граничные условия на стенке в зависимости от транспортной емкости могут быть 1-го ( наливные суда) или 3-го рода (авто и железнодорожные цистерны). Температура ограждающих поверхностей танка наливного судна практически равна температуре воды, а при перевозке жидкостей в цистернах задана температура окружающего воздуха (tcр) и коэффициент теплообмена (aср) между воздухом и ограждающей поверхностью

Принимая толщину слоя для установившегося состояния в качестве начального условия при граничных условиях первого рода на стенке, а при граничных условиях третьего рода величину -d0 =l/aср, дифференциальное уравнение теплопроводности в безразмерном виде:

 

(1)

 

Начальные и граничные условия:

q (Y,0) = q0 (Y); h(0) = 1; q (0, Fo) = 1; q (h,Fo) = 0; (2)

1 2 3 4