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中国石油大学(北京)远程教育学院
期 末 考 试
《油品储存与装卸 》
学习中心:_______   姓名:________  学号:_______   
关于课程考试违规作弊的说明
1、提交文件中涉嫌抄袭内容(包括抄袭网上、书籍、报刊杂志及其他已有论文),带有明显外校标记,不符合学院要求或学生本人情况,或存在查明出处的内容或其他可疑字样者,判为抄袭,成绩为“0”。
2、两人或两人以上答题内容或用语有50%以上相同者判为雷同,成绩为“0”。
3、所提交试卷或材料没有对老师题目进行作答或提交内容与该课程要求完全不相干者,认定为“白卷”或“错卷”,成绩为“0”。
(以上内容为固定格式,以下内容教师可根据课程情况调整或增减)
一、题型
分基础题(60分)和设计计算题(40分)
(1)基础题分概念题和问答题,概念题,6题,每题5分,共30分;问答题,3题,每题10分,共30分;
(2)设计计算题,3题,第一道题10分,后面两道题,每题15分,共40分。
二、基础题(60分)
1、概念题(6题,每题5分,共30分)
① 山洞油库
② 周转系数
③ 油罐
④ 油品定额损耗
⑤ 爆炸极限
⑥ 直线燃烧速度
2、问答题(3题,每题10分,共30分,学号末尾数为单数的同学请选择单数题号作答,学号末尾数为偶数的同学请选择偶数题号作答,多答或答错均不记入总分)
(1)简述铁路专用作业线的设计要求。

(2)在轻油卸车的过程中,为了避免汽阻断流可以采取哪些措施?


(3)常用的油罐加热方法有哪几种?简述各自的特点。   

                       
(4)在油品储运过程中,油品损耗可以分为哪两类?油品损耗会带来哪些影响?

(5)油品储存过程中降耗措施有哪些?


(6)简述油罐火灾的类型及其特点。


三、设计计算题(40分)。(3题,第一道题10分,后面两道题,每题15分,共40分。)
1、油库库容的确定。(小题①和②中,学号末尾数为单数的同学请选择单数题号作答,学号末尾数为偶数的同学请选择偶数题号作答,多答或答错均不记入总分)
①油库经营的油品种类及年供应量(周转量)、周转系数见表1,内浮顶油罐的利用系数取0.95,拱顶罐的利用系数取0.9。试确定:各种油品罐型、罐容量及数量,油库总容量及级别。(d420为油品的相对密度)
表1  油库经营油品一览表
油品名称 规格 d420 年供应量,kt 周转系数
车用汽油 90#  93# 0.73 100 13
轻 柴 油 0#  10#  20# 0.84 90 10
②已知某一中转类型的油库,经营的油品种类有汽油、轻柴油等,油品种类及年供应量如表2所示。油品的周转系数取12;内浮顶油罐的利用系数取0.95,拱顶罐的利用系数取0.9。试确定:各种油品罐型、罐容量及数量,油库总容量及级别。(d420为油品的相对密度)
表2  油库经营油品一览表
油品名称 规格 d420 年供应量,kt
汽油 90#  93# 0.75 300
轻 柴 油 -10#  0# 0.86 180
航空煤油  0.77 50
2、有泵管路的水力计算。
某油库经营的轻油品种、年销量和油品粘度见表3,经济流速见表4。每年的工作日为360天,每天按平均工作8h计;该地平均温度为15℃。试确定农用柴油泵出口管线的沿程摩阻。泵出口管线的长度为学号末两位×50,单位是m;例如: 学号为200012,则泵出口管线的长度12×50=600m。
(油品的流量等于平均流量乘以不均衡系数,不均衡系数取3,计算后应选用标准系列管径(DN50、DN100、DN150、DN200),管道的绝对粗糙度e为0.1mm)
表3   油品品种、年销量和油品粘度
油品名称 年销量 密度 油  品  粘  度  10-6m2/s
t/年 t/m3 10℃ 20℃
车用汽油 58000 0.74 0.88 0.80
航空汽袖 80000 0.78 1.62 1.40
农用柴油 21000 0.84 6.8 5.0
表4  经济流速
粘     度 经济流速m/s
运动粘度10-6m2/s 排出管路
1~2 2.5
2~28 2.0
28~72 1.5
72~146 1.2

3、校核卸油管路是否会发生汽阻。
已知当地大气压为1.01325×105Pa,油品蒸汽压与温度的关系为 kPa,卸车时间为40分钟,油罐车的体积为60m³,鹤管和吸入段直径为100mm,油品密度为720kg/m³,鹤管长度为10m,BC=3.1m,吸入段长度为EF=15m。20℃时,油品粘度时为1.7×10-6m2/s,粘度的计算公式 ,粘温指数μ=0.025,管道的绝对粗糙度e=0.2mm,B点标高为4m,A点标高为1.1m。卸车流程见下图所示。请问白天卸车时,若温度为30℃时,管道内是否会形成汽阻;如果在白天卸车过程中,发生了汽阻,那么改为夜间卸车是否可以避免?(忽略油品流动的速度头)                                    

四、答题要求
1. 简答题作答过程中,要求条理清晰,字迹工整,语言简洁明了。
2. 设计计算题的作答过程中,如涉及相关公式,请先写出具体公式,再代入数据进行计算;在计算过程中,请写明计算步骤,并给出必要的文字说明。
3. 答题过程中需要根据学号进行作答,答错或多答均不计入总成绩;此外,如果第二道计算题中的计算参数没有用由自己学号得到的值,则整个试卷认定为抄袭,无论基础题对与不对,总成绩计为不及格。
五、设计计算的相关理论和方法。
    此次设计计算内容主要涉及油库库容的确定、有泵管路的水力计算以及轻油卸车管路是否发生汽阻断流的校核计算等三方面的内容,通过设计计算让学生了解油库库容的确定以及油品装卸的相关水力计算方法,对油品的储存和装卸过程设计有进一步的理解。
1. 油库库容的确定
油库库容是依据油库内所有种类油品的年周转量以及油品的性质(密度)来确定的。
(1)确定油品储罐的利用系数。
由于不同的油品具有不同的性质,因此油品不同则需选用不同的储罐。例如,对于轻质油品,如90#、93#汽油和航空煤油,由于挥发性较强,或在储存过程中,质量要求较高,因此,一般选用内浮顶罐;而对于不易挥发的油品,比如轻质柴油,则选用拱顶罐。储罐不同,其利用系数也有所差别。
(2)计算每种油品的设计容量
油品的设计容量可以由下面的公式进行计算:

式中:Vs——某种油品的设计容量,m3 ;
      G——该种油品的年销量,t;
      ρ——该种油品的密度,t/m3 ;
      K——该种油品的周转系数;
      η——油罐利用系数。
(3)确定油罐容量及个数
依据油品的设计容量,确定油罐的容量和个数时,需要遵循以下原则:
①每种油品至少选两个罐;
    ②尽量减少罐型种类及罐数(即:选大罐,省地、材料、投资,尽可能统一规格);
    ③必要时对Vs圆整再选取。
此外,进行油罐的选择时需要选择不同规格的标准储罐,如内浮顶标准罐的容量一般为3000m³、5000m³、10000m³;拱顶标准罐的容量一般为1000m³、2000m³、3000m³、5000m³、10000m³。
(4)确定油库的级别
结合全部油品所选储罐的容量计算油库的总容量,结合油库分级的相关要求,确定油库的级别。
2.有泵管路的水力计算
泵是油库中进行油品的装卸作业中必不可少的设备之一,有泵管路的水力计算也是油品装卸作业的关键。
(1)确定管路所输油品在计算温度下的粘度
     油品装卸作业中,在无特殊要求的条件下,一般取当地的平均温度条件下的粘度。指定温度下油品的粘度计算公式如下:

式中: ——温度为t时油品的粘度,m2/s;
       ——温度为20℃时油品的粘度,m2/s;
      μ——粘温指数;
t——温度,℃。
(2)确定给定油品的经济流速
     经济流速取决于油品的粘度,在实际计算中,可通过查阅相关图表,确定给定粘度下的经济流速。
(3)计算管道的管径并选择标准管
     结合经济流速计算管道的直径,管径的计算公式如下:
                             
式中: ——经济流速,m/s;
       ——流量,m3/s;
      d——管道内径,m。
计算出管径d以后,一般向上圆整,选用标准系列管径,如DN50、DN100、DN150、DN200。
(4)判别流态
首先计算雷诺数,然后依据雷诺数的数值,确定管道内油品的流态。雷诺数的计算公式如下:

式中: ——油品的运动粘度,m2/s;
       ——流量,m3/s;
      d——管道内径,m。
π——常数,取3.14。
计算出Re后需要判别流态,如果 ,则管道内油品的流动处于层流区;如果 ,则流动处于水力光滑区;如果 ,则流动处于混合摩擦区(其中 ,  , ,ε是管道的相对粗糙度;e为管道的绝对粗糙度,mm)。
(5)计算摩阻损失
管道的摩阻计算公式如下:

式中: ——油品的运动粘度,m2/s;
       ——流量,m3/s;
L——管道的长度,m;
      d——管道内径,m。
m, β——常数,取决于流态,层流区,m=1,β=4.15;水力光滑区,m=0.26,β=0.0246;混合摩擦区m=0.123,β=0.0802A, 。
3、校核卸油管路是否会发生汽阻。
汽阻是指在接卸蒸汽压较高的汽油时,卸油系统中某一点的剩余压力Hsh等于或小于输送温度下油品的蒸汽压Hy。对于轻油卸车管路而言,只需校核管路内最危险点(如下图中C点)是否会发生汽阻断流即可。

(1)确定相关的计算参数
①指定温度下油品的粘度计算公式如下:

式中: ——温度为t时油品的粘度,m2/s;
       ——温度为20℃时油品的粘度,m2/s;
      μ——粘温指数;
t——温度,℃。
②以接卸油品的油柱表示的当地大气压,计算公式如下:

式中:Pa——卸油地区的大气压,Pa;
       ——所卸油品的密度,kg/m³;
      g——重力加速度,9.8m/s2。
③流量的计算公式如下:

式中:V——油罐车的体积,m³;
      T——油罐车的卸车时间,s。
(2)判别流态
首先计算雷诺数,然后依据雷诺数的数值,确定管道内油品的流态。雷诺数的计算公式如下:

式中: ——油品的运动粘度,m2/s;
       ——流量,m3/s;
      d——管道内径,m。
π——常数,取3.14。
计算出Re后需要判别流态,如果 ,则管道内油品的流动处于层流区;如果 ,则流动处于水力光滑区;如果 ,则流动处于混合摩擦区(其中 ,  , ,ε是管道的相对粗糙度;e为管道的绝对粗糙度,mm)。
(3)计算摩阻损失
管道的摩阻计算公式如下:

式中: ——油品的运动粘度,m2/s;
       ——流量,m3/s;
L——计算管道的长度,m;
      d——计算管道内径,m。
m, β——常数,取决于流态,层流区,m=1,β=4.15;水力光滑区,m=0.26,β=0.0246;混合摩擦区m=0.123,β=0.0802A, 。
(4)计算C点的剩余压力
管路中某一点的剩余压力计算公式如下:

式中:Hsh——油品剩余压力(绝对压力),m;
      Ha——以接卸油品的油柱表示的当地大气压,m;
ΔZ——计算点与油罐车液面的标高差,m。
   最后,将管路中最危险点的剩余压力与卸油温度下油品的蒸汽压进行比较,判断管路中是否会发生汽阻断流。
六、总体要求
     基础题和设计计算题都放在一个文本中提交。

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