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, м^з/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 DT V_г(5.4)

де b – коефіцієнт об'ємного поширення газу (b= 1/273 ); DT–швид–кість нагрівання газового простору резервуара (DT = 0,0013 ⁰К/с); V_г– максимальний обсяг газового простору (приймається рівним об’єму резервуара).

Підставивши значення DT і b у формулу (5.4), отримаємо

q_t₁ = 4,76^.10^–6 V_г.

aF(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 DТ закачуваного нафтопродукту і газового простору резервуара. Усереднені значення коефіцієнта А наведені в табл. 5.4.

Таблиця 5.4

Усереднені значення коефіцієнта А

DT, ^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:

DT = 8^.10^–3 ^oK/с

Підставивши значення b і DT 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_крdFr 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 d²

F_кл= P_над–––– = G_кл + G_в

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