Решение гидродинамических задач в резервуаре с помощью аппаратных средств

Данная статья посвящена решению гидродинамических задач в резервуаре в программе ANSYS. Результат анализа является основанием для сравнения эффективности применения устройств СГС и «Диоген-500». Образование донных отложений приводит к существенному уменьшению полезной емкости резервуаров, а также образованию коррозионно-опасных зон под осадком.

Цель: выявить оптимальное устройство по размыву донных отложений в резервуаре на основании полученных результатов при решении гидродинамических задач в программе ANSYS.

Задачи: моделирование резервуара в программе КОМПАС-3D, построение математической модели в программе ANSYS для «Диоген-500» и струйно-гидравлического смесителя (СГС).

Ключевые слова: донные отложения, «Диоген-500», струйно-гидравлический смеситель (СГС), резервуар, программа ANSYS, программа КОМПАС-3D.

Резервуары относят к конструкциям, работающим в сложно-деформированном состоянии, вызываемом действием гидростатической нагрузки, температурных напряжений, ветровой и снеговой нагрузок, неравномерных осадок основания по периметру и площади [1].

При длительном хранении нефти и нефтепродуктов в резервуаре происходит расслоение продукта и снижение качества, на днищах образуются донные отложения, которые в свою очередь сокращают полезную ёмкость резервуара, а также затрудняют эксплуатацию. Для решения проблемы расслоения продукта и предотвращения образования донных отложений применяют различные устройства [2–5].

В статье [6] вопрос применения наиболее эффективного оборудования для размыва донных отложений рассмотрено в разрезе нормативно технической документации, отечественной и зарубежной литературы по данному вопросу. В данной же статье рассмотрим эти два устройства СГС и «Диоген-500», но уже с точки зрения математического моделирования в программе ANSYS [7].

Для решения гидродинамических задач в программе ANSYS изначально необходимо построить геометрическую модель в данном случае, модель резервуара. На рисунке 1 изображена модель резервуара в программе КОМПАС-3D.

Созданную модель в файле в программе КОМПАС-3D экспортируем в программу ANSYS.

Произведено математическое моделирование рисунки 2, 3 и расчёт скорости потоков жидкости в СГС и «Диоген-500». Зоны с наибольшей скоростью движения жидкости обозначены красными векторами, а с наименьшей – синими. Благодаря современным аппаратным средствам представляется возможным провести расчёт оптимальных точек установки оборудования смешения для минимизации количества застойных зон.

Рис. 2. Движение потока с помощью СГС

Рис. 3. Движение потока с помощью «Диоген-500»

Выводы: на основании проведенных расчётов и моделирования наглядно показано преимущества СГС над «Диоген-500», а именно:

1. При использовании СГС количество застойных зон минимально;
2. При применении СГС потоки реактивных струй распределится более равномерно;
3. При использовании «Диоген-500» падение скорости реактивной строи происходит быстрее;
4. При использовании «Диоген-500» зона воздействия реактивной струи меньше, чем при использовании СГС равно установленной мощности.

Литература:

1. РД 39–30–587–81 Инструкция по эксплуатации системы размыва и предотвращения накопления парафинистого осадка в нефтяных резервуарах.
2. Галиакбаров В. Ф., Зубаиров С. Г., Сидоров Г. М. и др. Установка для перемешивания жидкостей в резервуарах// Патент России № 156526. 2015. Бюлл. № 31
3. Сидоров Г. М., Яхин Б. А., Рябова В. И., Филатов А. К., Зайцев Ю. Н. Снижение качества дизельного топлива в процессе хранения и способ восстановления. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. -2017. -№ 6. — С.32–35.
4. Нурмухаметова Э. Р., Фатхутдинова Э. Н., Сидоров Г. М., Осипенко Д. Ф. Исследование влияния длительного хранения дизельного топлива на эксплуатационные характеристики // Современные наукоемкие технологии. — 2018. — № 9. — С. 88–92; URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/ view?id=37165 (дата обращения: 24.02.2022).
5. Сидоров Г. М., Яхин Б. А. Преимущество применения струйных гидравлических смесителей с вихревым устройством при подготовке нефти. // Инженерная практика. — 2019. — № 7. — С. 74–79.
6. Габбасова А. Х., Нугаева Л. К. Применение методов профилактики образования донных отложений в резервуарах в нефтехранилищах. Молодой ученый, — Казань: ООО «Молодой ученый», № 46 (388), 2021, — С. 8–11.
7. ANSYS CFX-Solver Theory Guide.Ansys CFX Release 11.0. 1996–2006. Ansys Europe, Ltd.