Обґрунтування застосовності мікрохвильового нагрівання нафтопродуктів у залізничних цистернах

Автор(и)

  • І. Л. Бошкова Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039
  • Н. В. Волгушева Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039
  • О. С. Тітлов Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039
  • Е. І. Альтман Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039
  • А. В. Арику Одеська національна академія харчових технологій, вул. Канатна, 112, Одеса, 65039

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9973-2022-2(83)-46-53

Ключові слова:

зливання нафтопродуктів, математична модель, теплопровідність, сітковий метод, глибина проникнення, температура

Анотація

Аналітично досліджується процес нагрівання в'язких нафтопродуктів у мікрохвильовому полі. Практична цінність роботи пов'язана з необхідністю розігріву високов'язких нафтопродуктів при зливанні із залізничних цистерн. Визначено, що застосування мікрохвильового випромінювання є одним з найперспекти-вніших напрямів при створенні енергозберігаючих та екологічно безпечних технологій. Застосування енергії мікрохвиль замість використовуваних на  даний час в більшості промислових установок теплоносіїв дозволяє значно спростити технологічну схему, виключивши всі процеси і апарати, пов'язані з підготовкою теплоносія. Сучасним напрямком застосування мікрохвильового нагріву є нагрівання високов'язких нафтопродуктів, що забезпечує значне зниження в'язкості. На даний час недоліком цього методу є нерівномірний нагрі-вання. Внаслідок цього існує потреба у раціональному схемному рішенні для підведення мікрохвильової енергії та відповідних математичних моделей для розрахунку температури нафтопродукту. Проведено аналітичне дослідження процесу нагрівання в наближенні сферичного тіла при безперервно діючих внутрішніх джерел теплоти, що виникають внаслідок дії мікрохвильового поля. Прийняті граничні умови І роду та припущення незмінності теплофізичних властивостей рідини. Наведено алгоритм рішення диференційних рівнянь методом сіток при заміні диференціальних операторів різницевими співвідношеннями. За рекурентною формулою для тривимірної задачі теплопровідності виконано розрахунки температурного полю при нестаціонарному нагріванні. При моделюванні мікрохвильового нагрівання нафтопродуктів для даної схеми визначено відстань від мікрохвильового випромінювача до зливного отвору на підставі розрахунку глибини проникнення мікрохвильової енергії. При проведенні розрахунків приймались теплофізичні характеристики для мазуту. Визначено, що використання мікрохвильової енергії здатне істотно інтенсифікувати процес і знизити витрати енергії на нагрівання.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Temperature Field Distribution Analysis for Cargo Oil / W. Wenfeng, Z. Jiakuo, L. Jinshu, G. Jialin, S. Fan, D. Jiajia, W. Dongze. Thermal science. 2020. Vol. 24, No. 5B. Р. 3413-3421.

Microwave treatment in oil refining / A. Porch, D.Slocombe, J.Beutler, P. Edwards, V.Kuznetsov. Appl Petrochem Res. 2012. Vol.2. Р. 37–44.

Z. H. Jin. Research on Heating and Heat Preservation Process of Tanker Cargo based on fluent Platform. Dalian Maritime University. 2006. Р. 42-46.

S. Akagi, H. Kato. Numerical Analysis of Mixed Convection Heat Transfer of a High Viscosity Fluid in a Rectangular Tank with Rolling Motion.International Journal of Heat and Mass Transfer.1987.Vol. 30, No. 11. Р. 2423-2432.

S.Wei. Numerical Simulation of Steam Coil Heating Process for Large Floating Roof Oil Tank. Chemical Engineering. 2016. No. 7. Р. 19-23.

M.Macagnan. Natural-Convection in a Tank of Oil: Experimental Validation of a Nu-merical Code with Prescribed Boundary Condition. Experimental Thermal and Fluid Science. 2005.Vol. 29,No. 6. Рp. 671-80.

W. P. Hu. Heat Transfer and Fluidity of Highly Viscous and Solid Crude-Oil in Shipwreck Tanks.Ph. D. thesis, Dalian Maritime University, Dalian, China. 2015. 182 р.

X.Zhu et al. Numerical Simulation of Flow Characteristics during Oil Tanker Cargo Heating, Journal of Zhejiang Ocean University (Natural Science). 2018. Vol. 37, No. 1. P. 55- 59.

R. P. Yan et al. Research Progress of In-dustrial Microwave Sterilization Technology in the Field of Food Processing. Science and Technology of Food Industry.(2018), Vol. 39?No. 8. P. 302-308.

C. S. Fang, P. Lai. Microwave-Heating and Separation of Water-in-Oil Emulsions. Microwave Power Electromagnetic Energy. 1995. Vol. 30, No. 1. P. 46-57.

R. J. Davidson. Electromagnetic stimu-lation of Lloydminster heavy oil reservoirs: field test results. Journal of Canadian Petrole-um Technology. 1995. Vol. 34, No. 4. P. 15–24.

A. Mukhametshina, E. Martynova. Electromagnetic Heating of Heavy Oil and Bitumen: A Review of Experimental Studies and Field. Applications Journal of Petroleum Engi-neering. 2013. 7 p.

Domnin I.F., Rezinkina M.M. Raschetnoe issledovanie teplovyih protsessov pri vyisokochastotnom nagreve nefteproduktov. VIsnik NTU “HPI”. 2013. No 33. P. 51-55.[in Russian]

Vasilev E., Morozov O., Stepanov, Tsyibko V. SVCh-razogrev zagustevshih nefte-produktov v zheleznodorozhnyih tsisternah. Elektronika dlya TEK. 1999. No 6. 9 c. [in Russian]

Lyikov A. V. Teoriya teploprovodnosti. M.: Vyisshaya shkola. 1967. 600 р.

J. Tang, F. Hao, M. Lau.Microwave Heating in Food Processing.Advances in Bio-processing Engineering.Advances in Agricul-tural Science & Technology: Volume 1. World Scientific. 2002. P. 1-44.

Afanastev B. F.. Ustroystvo dlya nagreva zagustevshih i zastyivshih nefteproduktov v zheleznodorozhnyih tsisternah. Patent RU 2 224 387C2 ot 11.14.2001. [in Russian]

Boshkova I. L., Volgusheva N. V., TIt-lov O.S., Altman E. I., MukmInov I. I.. DoslIdzhennya efektivnostI zastosuvannya mIkrohvilovogo nagrIvannyau naftoproduktIv. Holodilna tehnIka ta tehnologIya. 2021. No57 (2). P. 101-108.

Bodnarchuk D. A.. Ustroystvo dlya razogreva i sliva vyisokovyazkih nefteproduktov iz tsisternyi. Patent RU2 538 657C2 ot 07.12.2012.

A. Sahni, M. Kumar, R.B. Knapp. Elec-tromagnetic heating methods for heavy oil res-ervoirs // Proc. of Society of Petroleum Engi-neers SPE/AAPG. Western Regional Meeting, Long Beach (CA) 62550. 2000. 12 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Бошкова, І. Л., Волгушева, Н. В., Тітлов, О. С., Альтман, Е. І., & Арику, А. В. (2022). Обґрунтування застосовності мікрохвильового нагрівання нафтопродуктів у залізничних цистернах. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, (2(83), 46–53. https://doi.org/10.31471/1993-9973-2022-2(83)-46-53