Расчёт ТЭН для разогрева 50 м³ мазута до текучего состояния под перелив
Коротко. Разогреть 50 кубов мазута с 10 до 70 °C под перекачку это 1583 кВт·ч энергии. За сутки такой резервуар вытянет блок ТЭН на 72 кВт. Но с мазутом мощность блока это половина дела: вторая половина в удельной нагрузке на трубку, иначе топливо пригорит и ТЭН зарастёт нагаром.
Мазут в холодном резервуаре густой, насос его не берёт. Чтобы перелить топливо, его сначала разогревают до текучего состояния. Задача звучит просто, но у неё две части. Первая: сколько нужно энергии и мощности. Вторая, из-за которой сгорают неправильно подобранные ТЭН: как не дать мазуту закоксоваться на трубке. Разберём по шагам на резервуаре 50 м³.
Шаг 1. Сколько энергии на разогрев
Считаем через массу. Мазут М100 плотнее воды, его плотность около 0,95 тонны на кубометр. Теплоёмкость у него, наоборот, примерно вдвое ниже водяной.
Перепад: 70 − 10 = 60 °C
Теплоёмкость мазута: c ≈ 2,0 кДж/(кг·°C)
E = 47 500 × 2,0 × 60 = 5 700 000 кДж ≈ 1583 кВт·ч
На разогрев всей массы с 10 до 70 °C нужно около 1583 киловатт-часов. Это чистая энергия без потерь и без учёта времени.
Шаг 2. Мощность зависит от времени
Резервуар на 50 кубов греют не спеша, обычно за сутки или больше. Делим энергию на время и получаем полезную мощность.
| Время разогрева | Полезная мощность |
|---|---|
| За 12 часов | 132 кВт |
| За 24 часа | 66 кВт |
| За 36 часов | 44 кВт |
Возьмём разогрев за сутки. Полезная мощность выходит 66 кВт. Добавим потери через стенки резервуара и запас, получим блок на 72 кВт. На практике такую мощность чаще набирают несколькими фланцевыми блоками, чтобы распределить нагрев по объёму.
Шаг 3. Главное правило: удельная мощность против нагара
Вот здесь мазут отличается от воды. На горячей поверхности мазут пригорает. Если удельная мощность на оболочке трубки высокая, топливо коксуется прямо на ТЭН, нарастает слой нагара. Нагар не пропускает тепло, трубка под ним раскаляется и перегорает.
Для мазута безопасно: 1–2 Вт/см²
Значит, та же мощность требует в разы большей длины трубок
Поэтому блок ТЭН для мазута всегда длиннее и «просторнее», чем для воды на ту же мощность. Поверхность трубок держат прохладной, чтобы мазут рядом с ней не закипал и не коксовался. Экономить на длине здесь нельзя: короткий перегруженный блок зарастёт нагаром за пару месяцев.
Про вязкие среды. Тот же принцип работает не только на резервуарах. Как греют густой мазут прямо в бочке блочным ТЭН, мы показывали в материале про блочный ТЭН для вязкого мазута М100 в бочке.
Шаг 4. Греть весь объём или только на сливе
Разогревать 50 кубов до 70 °C целиком нужно не всегда. На больших резервуарах делают два уровня подогрева, и это экономит энергию.
- Общий подогрев. Держит всю массу тёплой около 40 °C, чтобы мазут не застыл и качался по трубам. Работает постоянно, малой мощностью.
- Местный разогрев на всасе. Доводит поток до 70 °C прямо перед насосом, в момент перекачки. Греет не весь объём, а только то, что идёт в насос.
Такая схема выгоднее, чем разгонять весь резервуар до 70 °C каждый раз. Итоговые числа примера собрали в таблицу.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Объём мазута | 50 м³ (47,5 т) |
| Разогрев | с +10 до +70 °C (ΔT 60) |
| Энергия | ≈ 1583 кВт·ч |
| Время разогрева | ≈ 24 часа |
| Блок ТЭН (с запасом) | 72 кВт |
| Удельная мощность оболочки | 1–2 Вт/см² |
Что учесть при заказе
- Удельная мощность. Под мазут закладывают 1–2 Вт/см² на оболочке. Это главный параметр, от него зависит срок службы блока.
- Крепление. В резервуар ставят промышленный фланцевый ТЭН через патрубок или горловину.
- Материал оболочки. Под топливо берут углеродистую или нержавеющую сталь в зависимости от содержания серы.
- Термостат по среде. Датчик держит мазут в нужном коридоре температур и не даёт перегреть топливо у трубок.
- Питание. На 72 кВт идёт трёхфазное 380 В с разбивкой на группы и ступенчатым включением.
Как подбирают мощность блока под конкретный резервуар и патрубок, разбирали в материале про блок ТЭН через горловину ёмкости на 50–60 кВт.
Итог
50 кубов мазута с 10 до 70 °C это 1583 кВт·ч. За сутки его разогреет блок ТЭН на 72 кВт. Но цифра мощности бесполезна без второй половины расчёта: под мазут держат удельную нагрузку 1–2 Вт/см², иначе топливо коксуется и блок выходит из строя. Считайте по массе и времени, а длину трубок закладывайте с запасом под низкую поверхностную мощность.
Изготовим блок ТЭН для мазута под ваш резервуар
Соберём фланцевый блок с пониженной удельной мощностью под вязкое топливо. Пришлите объём резервуара, температуры на старте и под перекачку и посадочный фланец, а мощность и длину трубок подберём сами.
Оформить заявкуАвтор: Руслан Садыкбаев, производство ТЭН с 2017 года.