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400号奥里油是一种以奥里诺科沥青为原料,加入29%~30%水、0.1%~0.2%乳化剂和0.03%~0.05%表面活性稳定剂,经机械混合乳化而成的一种假塑性非牛顿体油品,属于水包油型乳化燃料。400号奥里油发热量在28MJ/kg左右,流动性好,是一种新型乳化燃料,可用常规原油设施进行储存运输,适合于大型热电厂和化工厂使用,是一种煤、油或天然气潜在的替代燃料。在能源需求日趋紧张的今天,400号奥里油作为一种新型的乳化的燃烧油,有着可采量大,价格低且稳定,流动和燃烧性能良好等优势,具有广泛的应用领域和长期的发展前景。
400号奥里油属于水包油型乳化燃料,这种O/W型乳化体系是一种热力学不稳定体系,如果储运过程中保存不当,将导致乳化机理被破而发生不可逆的破乳失稳。奥里油一旦失稳破乳将导致不可燃烧,给燃用400号奥里油的企业带来巨大经济损失,并且破乳后的奥里诺科沥青极其难于清洗,会给环境带来很大污染。随着我国对400号奥里油的大量进口以及随之而来的广泛应用,400号奥里油储运的稳定性问题就显得越来越突出。如何保持乳化体系的稳定性,是奥里油能否顺利应用的关键技术。
在影响400号奥里油乳化稳定性的诸多因素中,温度和剪切速率是最为重要的因素,本文通过试验测定了400号奥里油不同温度下的界面张力,以及不同剪切速率下的剪切粘度。界面张力随温度的变化趋势具有突变特征,通过建立数学模型采用突变理论分析了温度与界面张力之间的关系。通过分析温度与界面张力之间的突变关系,确定了400号奥里油的最佳储运温度同时通过剪切粘度试验数据分析得到了400号奥里油储运的最佳剪切速率。
400号奥里油储罐受到太阳辐射加热时,油罐壁面与罐内奥里油之间会形成温差,从而导致壁面自然对流的产生。本文对湛江电厂的奥里油储罐建立了对流数学模型,分析了太阳辐射下储罐内奥里油的自然对流流动。通过引入边界层近似分析解,分析了由太阳辐射产生的温差与自然对流的最大流速的关系,及与最大剪切速率的关系,并求解出储罐内外壁温差所导致的400号奥里油对流最大流速以及最大壁面剪切速率。本文的研究为400号奥里油的储存提供参考性数据和建议性方案。对于保障400号奥里油利用的高效性和安全性有重要意义。