自流系统装车工艺计算.docx

1、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 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 0.610-6m2/s，鹤管采用1084的钢管，鹤管计算长度为25m，鹤管间距为12.5m，集油管为2196，输油管为1595，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

2、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。qi、Qi；di、Di；li、Li；i、i、和ui、Ui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。Q0、D0、L0、0和U0分别为输油管的流量、管径、管长、摩阻系数和流速。图 2 自流装车系统如图1

3、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 （2）以此类推 （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， 输油管的流速为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

4、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时间内，流向油罐车的油品为Q0d，油罐液位下降为dZ，流出油品为FdZ，它们必然相等，即 （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

5、表达。 （5）将式（5）代入式（4）积分得 （6）式中 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： （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。3、程序框图4、程序变量声明4.1鹤管变量鹤管内径d1，长度l1,总根数n，流速v1()、v1(n), 假设的摩阻系数1()、1(n), 雷渃数Re1()、Re1(n), 相对粗糙度1()、1(n), 计算的摩阻系数10()、10(n),划界雷渃数 Re11()、Re11(n), 划界雷渃数Re12()、Re12(n)，第一根鹤管的假设流

6、量q，每根鹤管流量qq（j，i）4.2集油管变量集油管内径d2，长度l2, 流速v2 ()、v2(n), 摩阻系数2()、2(n), 雷渃数Re2()、Re2(n), 相对粗糙度2()、2(n),划界雷渃数 Re21()、Re21(n), 划界雷渃数Re22()、Re22(n)，总的摩阻损失hl4.3 输油管变量输油管内径d0，长度l0, 流速v0，假设的摩阻系数0，雷渃数Re0，相对粗糙度0，划界雷渃数 Re01, 划界雷渃数Re02，平均流量Qe4.4 储油罐变量储油罐直径D，液位初始高度z1,发油后高度z2，第一根鹤管流量下所对应的液位高度z（j）4.5 其他变量发油量V，油品黏度，管道

7、绝对粗糙度，油罐出口与鹤管出口间的高差H05、程序代码5.1 窗体设置程序Private Sub Form_Load()Label14.Visible = FalseText13.Visible = FalseText15.Visible = FalseIf Text12.Text = 12 Then 注Text12.Text的输入需在属性窗口输入Label14.Visible = TrueText13.Visible = TrueText15.Visible = TrueText14.Visible = FalseEnd IfEnd Sub5.2 第一根鹤管流速v1(1)和1(1)的计算Pr

8、ivate Sub Command1_Click()Dim v1(), 1(), Re1(), 1(), 10(), Re11(), Re12(), v2(), 2(), Re2(), 2(), Re21(), Re22()Dim Q0(20000), z(20000), qq(20000, 30) As Single = Val(Text1.Text): = * 10 -6 对输入数据赋值，并化为国际单位 = Val(Text2.Text): = * 10 -3n = Val(Text3.Text)d1 = Val(Text4.Text): d1 = d1 * 10 -3l1 = Val(T

9、ext5.Text)l2 = Val(Text6.Text)d2 = Val(Text7.Text): d2 = d2 * 10 -3d0 = Val(Text8.Text): d0 = d0 * 10 -3l0 = Val(Text9.Text)D = Val(Text10.Text)H0 = Val(Text11.Text)z1 = Val(Text12.Text)V = Val(Text13.Text)ReDim v1(n), 1(n), Re1(n), 1(n), 10(n), Re11(n), Re12(n), v2(n), 2(n), Re2(n), 2(n), Re21(n),

10、Re22(n) = 3.14For q = 0.000001 To 0.02 Step 0.000001 假设第一根鹤管流量为0.000001m3/s,该鹤管每次增量也为0.000001m3/sv1(1) = 4 * q / ( * d1 2) 第一根鹤管流速的计算Re1(1) = v1(1) * d1 / 1(1) = 2 * / d1Re11(1) = 59.7 / (1(1) (8 / 7)Re12(1) = (665 - 765 * (Log(1(1) / Log(10) / 1(1)If Re1(1) 2000 And Re1(1) = 3000 And Re1(1) Re11(1)

11、 And Re1(1) Re12(1) Then1(1) = 1 / (1.74 - 2 * Log(1(1) / Log(10) 2End If5.3 第一根集油管流速v2(1)和2(1)的计算v2(1) = 4 * q / ( * d2 2) 第一根集油管流速的计算Re2(1) = v2(1) * d2 / 2(1) = 2 * / d2Re21(1) = 59.7 / (2(1) (8 / 7)Re22(1) = (665 - 765 * (Log(2(1) / Log(10) / 2(1)If Re2(1) 2000 And Re2(1) = 3000 And Re2(1) Re21(

12、1) And Re2(1) Re22(1) Then2(1) = 1 / (1.74 - 2 * Log(2(1) / Log(10) 2End If5.4 第i根鹤管流速v1(i)和1(i)的计算For i = 2 To n 第i根鹤管的计算1(i) = 0.001: g = 9.8Do 第i根鹤管1(i)的计算v1(i) = Sqr(v1(i - 1) 2 / (2 * g) + 1(i - 1) * l1 * v1(i - 1) 2 / (d1 * 2 * g) + 2(i - 1) * l2 * v2(i - 1) 2 / (d2 * 2 * g) / (1 / (2 * g) + 1

13、(i) * l1 / (d1 * 2 * g) 第i根鹤管流速的计算1(i) = 1(i) + 0.001Re1(i) = v1(i) * d1 / 1(i) = 2 * / d1Re11(i) = 59.7 / (1(i) (8 / 7)Re12(i) = (665 - 765 * (Log(1(i) / Log(10) / 1(i)If Re1(i) 2000 And Re1(i) = 3000 And Re1(i) Re11(i) And Re1(i) Re12(i) Then10(i) = 1 / (1.74 - 2 * Log(1(i) / Log(10) 2End IfLoop W

14、hile (Abs(1(i) - 10(i) 0.001) 第i根鹤管假设值1(i)与计算值10(i)的比较5.5 第i根集油管流速v2(i)、2(i)和每根鹤管流量qq(j, i)的计算v2(i) = (d1 2 * v1(i) + d2 2 * v2(i - 1) / d2 2 第i根集油管流速的计算Re2(i) = v2(i) * d2 / 2(i) = 2 * / d2Re21(i) = 59.7 / (2(i) (8 / 7)Re22(i) = (665 - 765 * (Log(2(i) / Log(10) / 2(i)If Re2(i) 2000 And Re2(i) = 300

15、0 And Re2(i) Re21(i) And Re2(i) Re22(i) Then2(i) = 1 / (1.74 - 2 * Log(2(i) / Log(10) 2End Ifj = q * 1000000qq(j, i) = 1 / 4 * * d1 2 * v1(i) 第i根鹤管流量的计算Next i5.6 输油管流量Q0(j)、流速v0和0的计算Q0(j) = 1 / 4 * * d2 2 * v2(n) * 2 输油管流量的计算V0 = 4 * Q0(j) / ( * d0 2) 输油管流速的计算Re0 = V0 * d0 / 0 = 2 * / d0Re01 = 59.7

16、/ (0 (8 / 7)Re02 = (665 - 765 * (Log(0) / Log(10) / 0If Re0 2000 And Re0 = 3000 And Re0 Re01 And Re0 Re02 Then0 = 1 / (1.74 - 2 * Log(0) / Log(10) 2End If5.7 所需油罐液位高度z（j）的计算For i = 1 To n 集油管摩阻的计算hl = hl + 2(i) * l2 * v2(i) 2 / (d2 * 2 * g)Next iz(j) = 0 * l0 * V0 2 / (d0 * 2 * g) + hl + 1(1) * l1 *

17、 v1(1) 2 / (d1 * 2 * g) + v1(1) 2 / (2 * g) - H0 所需液位高差的计算Next q5.8 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A = 1 / 4 * * D 2j = 1Do While (Abs(z(j) - z1) 1) 用插值的方法查出末端鹤管在油罐液位z1下所对应的流量q1=j1/1000000j = j + 1Loopj1 = jIf Text12.Text =12 Thenz2 = z1 - V / A 发出油品后油罐所对应的液位z2j = 1Do While (Abs(z(j) - z2) 1)

18、用插值的方法查出末端鹤管在油罐液位z2下所对应的流量q2=j2/1000000j = j + 1Loopj2 = j5.9 平均流量与装车时间的计算For j = j1 To j2 Step -1Qz = Q0(j) + Qz 利用无穷分割累加求其平均流量Qe，进而计算出装车时间TNext jQe = Qz / (j1 - j2)T = V / Qe 根据平均流量Qe，计算出装车时间TT = T / 3600End If5.10 程序的输出Text14.Text = 鹤管编号 鹤管流量(m3/s) & vbCrLf & Space(3) 输出计算结果For i = 1 To nText14.T

19、ext = Text14.Text & Format(i, 00) & Space(6) & Format(qq(j1, i), 0.000000) & vbCrLf & Space(3)Next iText15.Text = 装车时间： & vbCrLf & T= & Format(T, 0.00) & 小时End Sub6、运行界面6.1鹤管数20、液位高度为3m时所对应的各鹤管流量6.2 鹤管数30、液位高度10m时所对应的各鹤管流量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7、上机实验总结编程确定自流装车系统的工艺参数，这道题感觉确实有难度。尽管书上讲解的内容思路比较清晰，但真正动手编程时我们小组还是遇到了重重阻碍，此时才发现自己的VB知识还学得不够扎实。我们编完过后，试了很多次，也修改了很多次，总会出现一些问题，这些问题也促使我们在此过程中不断请教老师和同学。这次上机实验不仅让我们更加清楚地了解了自流装车系统的工艺计算，而且还温习了VB知识，我们都感觉在VB编程方面的能力得到了很大地提升。同时，通过这次实验充分展现出了我们组每个成员各自的强项，大家相互学习，共同进步，并充分体现出了团队协作精神。