Введение
ГЛАВА I. Процессы тепломассопереноса при транспортных операциях с застывающими жидкими нефтепродуктами 12
1.1. Низкотемпературные свойства жидких нефтепродуктов и проблемы их железнодорожных перевозок в осенне-зимний период... 12
1.2. Подвижной состав для вязких наливных грузов и средства их разогрева при выгрузке. Современное состояние вопроса 24
1.3. Применяемые методы расчета транспортных операций с наливными грузами при железнодорожных перевозках 37
1.4. Применение уравнений математической физики для описания процессов охлаждения и разогрева застывающих нефтепродуктов 52
1.5. Физическое моделирование тепловых и гидродинамических процессов. Основные критерии подобия 56
1.6. Численные методы в задачах математического моделированияпроцессов тепломассопереноса и их программное обеспечение 67
1.7. Постановка задач и вводимые математические модели 73
1.8. Выводы 78
ГЛАВА 2. Развитие представлений об охлаждении жидких нефтепродуктов при их транспортировании в условиях низких температур 80
2.1. Влияние атмосферных осадков на внешнюю теплоотдачу с поверхности цистерны (трубопровода) 80
2.2. Метод расчета среднеобъемной температуры нефтегруза в цистерне при неравномерном внешнем теплосъеме с её поверхности 91
2.3. Влияние фактора смачиваемости поверхности цистерны (трубопровода) на внешнюю теплоотдачу при осадках 95
2.4. Термогравитационная конвекция жидкости в замкнутом объеме 101
2.5. Пограничный слой в жидком нефтепродукте при термогравитационной конвекции 113
2.6. Применение модели «условно-неподвижной среды» в описании процесса охлаждения нефтепродукта в цистерне 133
2.7. Выводы 149
Глава 3. Модели процессов тепломассопереноса в нефтепродуктах при их перевозках в цистернах 152
3.1. Влияния термогравитационной конвекции на скорость охлаждения горячих жидких нефтегрузов 152
3.2. Компьютерное моделирование охлаждения циркулирующего нефтепродукта при различных значениях коэффициента конвекции (прогнозируемый эксперимент) 163
3.3. Математическая модель процесса охлаждения нефтегруза в железнодорожной цистерне с тепловыми аккумуляторами 169
3.4. Модель охлаждения слабоциркулирующего жидкого нефтепродукта в цистерне с многослойной стенкой котла 179
3.5. Выводы 186
ГЛАВА 4. Стендовые эксперименты, результаты наблюдений и их обработки 188
4.1. Моделирование условий теплообмена цистерны с нефтепродуктом и окружающей среды 188
4.2. Экспериментальное оборудование и его характеристики 192
4.2.1. Стенд для имитации внешних условий охлаждения ЗНГ 192
4.2.2. Модельная емкостъ 195
4.2.3. Модельные жидкости 201
4.2.4. Установка для измерения теплофизических характеристик
4.2.5. теплоаккумулирующих материалов 203
4.2.5. Вспомогательная установка для изучения процессов получения крупных гранул нефтебитума с защитной оболочкой 207
4.3. Результаты исследований динамики охлаждения модельных жидкостей в стендовых условиях 209
4.3.1. Охлаждение горячих жидкостей в цилиндрических сосудах при обтекании их воздушно-водными потоками («внешняя задача»).. 209
4.3.2. Влияние смачиваемости поверхности нагретого тела на теплоотдачу внешнему воздушно-водному потоку 214
4.3.3. Исследование циркуляционного движения э/сидкости при естественной конвекции в модели цистерны 223
4.3.4 Охлаждение модельных жидкостей при подавлении их естественной конвекции имитаторами тепловых аккумуляторов 229
4.4. Выводы 239
ГЛАВА 5. Тепловые аккумуляторы для железнодорожной цистерны 242
5.1. Конструктивные характеристики тепловых аккумуляторов и свойства теплоаккумулирующих материалов (ТАМ) 242
5.1.1. Тепловой аккумулятор с углеводородными ТАМ 249
5.1.2. Тепловой аккумулятор с ТАМ на основе солевой смеси Локка 250
5.2. Внутренний теплоперенос в теплоаккумулирующих материалах. Результаты экспериментов 253
5.3 Физические модели теплопроводности ТAM на основе солей кристаллогидратов и их смесей 264
5.4 Выводы 270
ГЛАВА 6. Теория и модели тепловых процессов при затвердевании и плавлении вязких нефтепродуктов и теплоаккумулирующих материалов 272
6.1. Модель размыва загустевшей фракции нефтегруза при его вынужденной конвекции в приближении задачи Стефана 273
6.2. Модели регенерационных тепловых процессов в теплоаккумулирующих материалах 287
6.3. Временная тепловая изоляция стенок цистерны из пористого слоя отвержденного нефтепродукта 306
6.4. Образование и размыв теплоизолирующей оболочки из пористого отвержденного нефтепродукта 316
Выводы 327
ГЛАВА 7. Модели новых технологий и средств доставки застывающих нефтепродуктов на объекты общепромышленного и военного назначения 329
7.1. Устройство двухступенчатого разогрева высоковязкого продукта в железнодорожной цистерне 329
7.2. Применение каталитического горения углеводородов в транспортных операциях с застывающими наливными грузами 343
7.3. Производство нефтебитумов в виде гранул с защитной оболочкой 368
7.4. Выводы 390
ГЛАВА 8. Оценки экономических эффектов 393
8.1. Цистерна с тепловыми аккумуляторами. Цистерна с устройством двухэтапного размыва загустевшего нефтегруза 393
8.2. Экономический и оперативный эффекты от способа перевозки нефтебитумов в виде гранул с защитной оболочкой 412
8.3. Выводы 416
Заключение 417
Применяемые аббревиатуры и пояснения к ним 423
Приложение 425
Список использованной литературы 436
