Новые способы повышения эффективности железнодорожных перевозок вязких нефтепродуктов

Предложен новый подход к решению задачи повышения экономической эффективности железнодорожных перевозок вязких нефтяных топлив (мазутов) при низких температурах воздуха. Физические свойства мазутов позволяют получать их при наливе в котел вагона-цистерны в стратифицированном состоянии, когда их плотность в верхней части котла существенно меньше, чем в нижней. Этим блокируется естественная конвекция горячего мазута на холодных стенках котла, и он охлаждается только за счет молекулярной теплопроводности, которая очень мала. При охлаждении на внутренних стенках котла вагона-цистерны образуется сравнительно тонкий высоковязкий слой, играющий роль теплоизолирующей оболочки, основная его масса (более 90%) сохраняет высокую температуру и текучесть за все время транспортирования.

Выполнены тепловые и гидродинамические расчеты с применением современных компьютерных технологий (пакет программ ANSYS 5.6). Полученные результаты показывают, что необходимость разогрева мазута при выгрузке остается, но требует в разы меньших затрат времени и тепловой энергии. Предложенные энергосберегающие технологии доставки вязких нефтепродуктов особенно актуальны в условиях России с ее холодным континентальным климатом, большой дальностью перевозок и сложившейся структурой вагонного парка страны.

Ценность полученных результатов заключается в том, что предложение может быть реализовано на вагонах-цистернах, находящихся в обороте при минимальных изменениях их конструкции. Технология эксплуатации сливного оборудования в пунктах выгрузки также не изменяется.

1. Антипьев В.Н., Бахмат Г.В., Васильев Г.Г. и др. Хранение нефти и нефтепродуктов: учебное пособие. М.: Нефть и газ, 2003. 556 с.

2. Бахтизин Р.Н., Галлямов А.К., Мастобаев Б.Н., Нечваль А.М., Хасанов М.Р. и др. Транспорт и хранение высоковязких нефтей и нефтепродуктов. Применение электроподогрева. М.: Химия, 2004. 196 с. EDN QNRFPX.

3. Коршак А.А. Ресурсосберегающие методы и технологии при транспортировке и хранении нефти и нефтепродуктов. Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2006. 191 с. EDN QNEDRV.

4. Петров А.А. Углеводороды нефти. М.: Наука, 1984. 263 с.

5. Белосельский Б.С. Топочные мазуты. М.: Энергия, 1978. 256 с.

6. Анненков А.В. Оптимизация перевозок нефтеналивных грузов на железнодорожном транспорте. М.: ВИНИТИ Рос. акад. наук, 1999. 153 с.

7. Патент RU № 2666018 МПК B61D 5/00; B65D 88/74. Цистерна для перевозки вязких нефтепродуктов / Моисеев В.И., Комарова Т.А.; заявл. № 2017124560 от 10.07.2017; опубл. 05.09.2018. Бюл. № 25.

8. Юшков П.П. Функции Бесселя и их приложения к задачам об охлаждении цилиндра. Минск: Изд-во АН БССР, 1962. 170 с.

9. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. 600 с.

10. Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен: Физ. основы и вычисл. методы / пер. с англ. С.С. Ченцова, В.А. Хохрякова; под ред. У.Г. Пирумова. М.: Мир, 1987. 590 с.

11. Губенко В.К. и др. Цистерны: Устройство. Эксплуатация. Ремонт: Справочное пособие. М.: Транспорт, 1990. 149 с.

12. Патент RU № 2682130 МПК В65D 88/00. Способ перевозки вязких нефтепродуктов и железнодорожная цистерна для его реализации / Моисеев В.И., Комарова Т.А.; заявл. № 2018116284 от 28.04.2018; опубл. 14.03.2019. Бюл. № 8.

13. Vorobiev A.A., Moiseev V.I., Samarkina I.K., Komaro va T.A., Krutko A.A. et al. New way to increase the profi tability of railway transportation of viscous petroleum products at low air temperatures // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1901. Issue 1. Pp. 012100. DOI: 10.1088/1742-6596/1901/1/012100

14. Дубовкин Н.Ф. Справочник по углеводородным топливам и их продуктам сгорания. М.: Госэнергоиздат, 1962. 288 с.

15. Моисеев В.И., Жебанов А.В. Проблемы транспортирования вязких и застывающих грузов в условиях низких температур: монография. Самара: Издательство СамГУПС, 2022. 147 с. EDN IQHKJC.

16. Моисеев В.И., Жебанов А.В., Комарова Т.А. Влияние термогравитационной конвекции на скорость охлаждения жидких нефтепродуктов в цистерне // Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 2 (56). С. 67–70. EDN VVVTEN.

17. Литвиненко А.М., Моисеев В.И. Временная тепловая изоляция железнодорожных цистерн для транспортирования высоковязких нефтепродуктов // Химмотология горючего и технические средства нефтепродуктообеспечения: научно-технический сборник. 2009. С. 383–390. EDN QVNLHO.

18. Литвиненко А.М., Моисеев В.И. Сохранение текучести высоковязких нефтепродуктов при железнодорожных перевозках в условиях низких температур // Химмотология горючего и технические средства нефтепродуктообеспечения: научно-технический сборник. 2009. С. 391–400. EDN XKOBSB.

19. Моисеев В.И. Охлаждение горячих нефтепродуктов в цистернах с парообразовательным кожухом // Математика в вузе: труды XXII Международной научно-методической конференции. 2010. С. 128–132. EDN VHIGGL.

20. Моисеев В.И. Естественная конвекция горячих нефтепродуктов при перевозках в условиях низких температур // Математика в вузе: труды XXII Международной научно-методической конференции. 2010. С. 132–136. EDN VHIGED.

21. Долбенков В.Г., Воробьев А.М., Моисеев В.И. Новая энергосберегающая технология железнодорожных перевозок нефтепродуктов как фактор повышения экономической эффективности // Инновации. 2010. № 2 (136). С. 15–18.

22. Моисеев В.И., Ксенофонтова В.А., Комарова Т.А. Математические модели и численные методы тепло- и массопе реноса при естественной конвекции горячих жидких нефте продуктов в котле вагона-цистерны // Интеллектуальные технологии на транспорте. 2022. № 1 (29). С. 5–15. DOI: 10.24412/2413-2527-2022-129-5-15. EDN VPHAMZ.

23. Моисеев В.И., Жебанов А.В. Оптимальные варианты перевозки застывающих темных и светлых нефтепродуктов в вагонах-цистернах // Вестник транспорта Поволжья. 2021. № 2 (86). С. 7–14. EDN JXEBHB.

24. Воробьев А.М., Долбенков В.Г., Моисеев В.И. Термогравитационная конвекция горячих нефтепродуктов в цистернах с парообогревательным кожухом // Известия РАРАН. 2011. № 5. С. 76–82.

25. Моисеев В.И., Жебанов А.В., Комарова Т.А. Влияние термогравитационной конвекции на скорость охлаждения жидких нефтепродуктов в цистерне // Вестник транспорта Поволжья. 2016. № 2 (56). С. 67–70. EDN VVVTEN.

26. Лыков А.В. Тепломассообмен: справочник. 2-е изд. М.: Энергия, 1978. 479 с.

27. Моисеев В.И., Жебанов А.В., Комарова Т.А. Совершенствование методов расчета охлаждения загустевающих нефте продуктов при железнодорожных перевозках в цистернах // Транспорт Российской Федерации. 2013. № 3 (46). С. 54–56. EDN QJEVQD.

28. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в РФ № 2020663984. Модель циркуляционного способа слива вязких нефтепродуктов / Ксенофонтова В.А., Карпова Т.С., Моисеев В.И.; заявл. № 2020662722 от 21.10.2020; опубл. 05.11.2020.

29. Сливоналивные устройства и предохранительная арматура нефтебензиновых цистерн // Helpiks. URL: https://helpiks.org/7-83990.html