自流系统装车工艺计算

油库设计与管理

题目自流系统装车工艺计算专业年级

指导教师

姓名学号

姓名学号

姓名学号

姓名学号

姓名学号

姓名学号

目录

1、题目 (2)

2、原理分析 (2)

2.1自流装车系统的数学模型分析 (2)

2.2自流装车时间的计算 (3)

3、程序框图 (5)

4、程序变量声明 (6)

4.1鹤管变量 (6)

4.2集油管变量 (6)

4.3 输油管变量 (6)

4.4 储油罐变量 (6)

4.5 其他变量 (6)

5、程序代码 (6)

5.1 窗体设置程序 (6)

5.2 第一根鹤管流速v1(1)和λ1(1)的计算 (7)

5.3 第一根集油管流速v2(1)和λ2(1)的计算 (8)

5.4 第i根鹤管流速v1(i)和λ1(i)的计算 (8)

5.5 第i根集油管流速v2(i)、λ2(i)和每根鹤管流量qq(j, i)的计算 (9)

5.6 输油管流量Q0(j)、流速v0和λ0的计算 (10)

5.7 所需油罐液位高度z（j）的计算 (10)

5.8 插值法找到初始液位高度z1与发油后的液位高度z2下所对应的第一根鹤管的流量

(11)

5.9 平均流量与装车时间的计算 (11)

5.10 程序的输出 (11)

6、运行界面 (12)

6.1鹤管数20、液位高度为3m时所对应的各鹤管流量 (12)

6.2 鹤管数30、液位高度10m时所对应的各鹤管流量 (13)

6.3 鹤管数为30，发油量为1500m3，开始发油时液位高度为12m所对应的发油时间.13

7、上机实验总结 (14)

1、题目

装卸系统，如图2所示，装油管设置在集油管中部，且两侧鹤管同时装油，两侧鹤管对称布置。油库油料为车用汽油，操作条件下车用汽油的粘度为 0.6×10-6m2/s，鹤管采用Φ108×4的钢管，鹤管计算长度为25m，鹤管间距为12.5m，集油管为Φ219×6，输油管为Φ159×5，输油管计算长度为1500m，油库库容为30000m3，单个罐的容量为3000m3，油罐内径为16m，罐壁高度为15.85，罐出油口与装油鹤管出口之间的高差为30m。

（1）计算鹤分别管数为20和30，液位高度为3m和10m时所对应的各鹤管流量？

（2）操作鹤管数为30，发油量为1500m3，开始发油时液位高度为12m ，计算发油时间？

2、原理分析

2.1自流装车系统的数学模型分析

为求得在罐内液位高度一定时各鹤管流量，需建立自流装车系统水力计算的数学模型。如图1所示的自流装车系统，设装车系统的位能为Z+H0，Z为罐内液位高度，H0为罐出口与装油鹤管出口之间的高差。q i、Q i；d i、D i；l i、L i；λi、Λi、和u i、U i分别为第i根鹤管和i段集油管的流量、管径、长度、摩阻系数和流速。Q

、D0、L0、λ0和U0分别为输油管的流

量、管径、管长、摩阻系数和流速。

如图1所示，从流体力学的基本方法可以得出，鹤管2和集油管的交汇点2的能量，必然是供给流经鹤管2和鹤管1及集油管1的流量q2和q1的能量，在此点上两个系统的摩阻和动能之和必须相等，即

g

u d l g u g U D L g u d l g u 222222

2

2222221111 21111 21λλ+=Λ++ （2） 以此类推

g

u d l g u g U D L g u d l g u i i i i i i i i i i i i i i 2222222211112111121λλ+=Λ++--------- （3）

因各鹤管流速分别为u1，…，ui ，…，un ，其流量分别为q1，…，qi ，…，qn ，则可求得各段集油管的流速为

21114D q U π=

，2

2212)

(4D q q U π+=， 2

21)(4i i i D q q q U π+++= 输油管的流速为2

0210)

(8D q q q q U n i π++++=

设计自流装车系统时，一般可先假设鹤管和集油管的直径和长度。这样在方程（2）中，若知道u1就能求出u2，由方程（3）类推下去，便可求出ui 直到un ，同时也求出了U1，…，Ui ，…，Un 和U0。因此，鹤管、集油管和输油管的直径和长度已确定后，对应油罐内的液位高度Z ，方程式（1）成为关于u1的一元非线性方程，可运用弦截法求解方程（1）可得出某时刻一定油罐液位高度Z 对应的第一根鹤管流速u1，再由方程（3）求得其余鹤管的流速，从而计算出各段集油管及输油管的流速和流量。

2.2自流装车时间的计算

在设计自流装车系统时，必须满足装车时间的要求。即在一定的位差（H0+Z ）下，所选装油系统的管径必须满足预定的流量。由于油罐的液位高度的变化，油品装车时间是油品液位高度的函数。设油罐的横截面积为F ，输油管流量为Q0，在d τ时间内，流向油罐车的油品为Q0d τ，油罐液位下降为dZ ，流出油品为FdZ ，它们必然相等，即

dZ d 0F Q -=τ （4）

在自流装车系统的各管段直径和长度、鹤管数确定后，输油管流量Q0与油罐内的液位高度Z 的函数关系可用下式表达。

)(0Z f Q = （5）

将式（5）代入式（4）积分得

Z

Z f F Z Q F Z Z d )

(d 21

2

1

Z Z 0⎰⎰-=-

=τ （6）

式中 τ—自流装车时间，s ；

Z1—装车前罐内的液位高度，m ； Z2—装车后罐内的液位高度，m 。

如果需要装车的油品体积为Vr ，Z2可按下式计算：

F V Z Z r -

=12 （7）

由于式（5）无法用解析式表达，式（6）可采用数组插植计算自流装车时间τ。