vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2020-1-201-206vguit-2400Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyРесурсосберегающие термодинамические циклы в технологии хранения жидкого углеводородного топливаResource-saving thermodynamic cycles in liquid hydrocarbon fuel storage technologyhttps://orcid.org/0000-0003-2599-5692ШевцовА. А.ShevtsovA. A.

д.т.н., профессор, кафедра 208 общепрофессионалных дисциплин, ул. Старых Большевиков, 54а, г. Воронеж, 394064, Россия

Dr. Sci. (Engin.), department of 208 general professional disciplines, st. Old Bolsheviks, 54a, Voronezh, 394064, Russia

shevalol@rambler.ruШевцовС. А.ShevtsovS. A.

д.т.н., профессор, кафедра пожарной безопасности объектов защиты и государственного надзора, 394052 Воронеж, ул. Краснознаменная, 231

Dr. Sci. (Engin.), professor, department of Fire Safety of Protection Objects and State Supervision, 394052 Voronezh, ul. Red-Unknown, 231

shevtsov_sa@bk.ruКошелевВ. А.KoshelevV. A.

курсант, кафедра 208 общепрофессионалных дисциплин, ул. Старых Большевиков, 54а, г. Воронеж, 394064, Россия

cadet, department of 208 general professional disciplines, st. Old Bolsheviks, 54a, Voronezh, 394064, Russia

noreplay@elpub.ruВоенный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. ГагаринаРоссияMilitary Training and Scientific Center of the Air Force “Air Force Academy named after Professor N.Ye. Zhukovsky and Yu.A. GagarinaRussian FederationВоронежский институт – филиал Ивановской пожарно-спасательной академии государственной противопожарной службы МЧС РоссииRussian FederationVoronezh Institute - a branch of the Ivanovo Fire and Rescue Academy of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of RussiaRussian FederationВоенный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. ГагаринаRussian FederationMilitary Training and Scientific Center of the Air Force “Air Force Academy named after Professor N. Ye. Zhukovsky and Yu.A. GagarinaRussian Federation202003022020821201206Copyright © Шевцов А.А., Шевцов С.А., Кошелев В.А., 20202020Шевцов А.А., Шевцов С.А., Кошелев В.А.Shevtsov A.A., Shevtsov S.A., Koshelev V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2400

Предложены ресурсосберегающие термодинамические циклы по материальным и энергетическим потокам в технологии хранения жидкого углеводородного топлива в резервуарах с использованием парокомпрессионного теплового насоса, обеспечивающие снижение потерь топлива, образовавшегося в результате испарения. Тепловой насос укомплектован двухсекционным испарителем, рабочая и резервная секции которого попеременно работают в режимах конденсации и регенерации. Пары углеводородного топлива из резервуара отводятся в секцию испарителя, работающую в режиме конденсации. Вода, содержащаяся в парах топлива, конденсируется на теплообменной поверхности в виде ледяной корки, а отделившееся от воды сконденсированное топливо отводится в промежуточный сборник с возвратом в резервуар для хранения. Теплота конденсации хладагента в конденсаторе используется для нагрева промежуточного теплоносителя, который направляется на размораживание секции испарителя, работающей в режиме регенерации. После этой секции отработанный промежуточный теплоноситель возвращается в конденсатор в режиме замкнутого термодинамического цикла. Вода, образовавшаяся при размораживании, направляется на стадию биологической очистки. Таким образом, создаются реальные условия повышения энергетической эффективности и экологической безопасности технологии хранения жидкого угле-водородного топлива в резервуарах с максимальной конденсацией паров, образующихся в результате испарения.

Resource-saving thermodynamic cycles for material and energy flows in the technology of storing liquid hydrocarbon fuel in tanks using a vapor compression heat pump are proposed, which reduce the loss of fuel resulting from evaporation. The heat pump is equipped with a two-section evaporator, the working and reserve sections of which alternately operate in condensation and regeneration modes, respectively. Vapors of hydrocarbon fuel from the tank are discharged to the evaporator section operating in condensation mode. The water contained in the fuel vapor condenses on the heat ex-change surface in the form of an ice crust, and the condensed fuel separated from the water is discharged into an interme-diate tank and returned to the storage tank. The condensation heat of the refrigerant in the condenser is used to heat the intermediate coolant, which is sent to defrost the section of the evaporator operating in the regeneration mode. After this section, the spent intermediate coolant is returned to the condenser in the closed thermodynamic cycle mode. The water formed during defrosting is sent to the biological treatment stage. Thus, real conditions are created for increasing the ener-gy efficiency and environmental safety of the technology for storing liquid hydrocarbon fuel in tanks with maximum con-densation of the vapors resulting from evaporation.

углеводородное топливоресурсосбережениеэкологическая безопасностьтехнология храненияиспарение топливаконденсация паровпарокомпрессионный насостермодинамические циклыhydrocarbon fuelresource savingenvironmental safetystorage technologyfuel evaporationvapor condensationvapor compression pumpthermodynamic cyclesReferencesТехнический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федер. закон от 22.08.2008 № 123ФЗ (в ред. от 10.07.2012 № 117ФЗ, 02.07.2013ФЗ).Technical regulation on fire safety requirements: Feder. Law of August 22, 2008 No. 123FZ (as amended on July 10, 2012 No. 117FZ, July 2, 2013FZ). (in Russian).Кузнецов Е.В. Методы сокращения потерь светлых нефтепродуктов при проведении технологических операций на нефтебазах // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. № 2. С. 316–322.Kuznetsov E.V. Methods for reducing losses of light oil products during technological operations at oil depots. Mountain Information and Analytical Bulletin. 2008. no. 2. pp. 316–322. (in Russian).Александров А.А., Архаров И.А. Моторные топлива. Современные аспекты безопасного хранения и реализации в городах-мегаполисах. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 352 с.Alexandrov A.A., Arkharov I.A. Motor fuels. Modern aspects of safe storage and sale in megalopolises. Moscow, Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2011. 352 p. (in Russian).Дьяков К.В., Левин Р.Е., Земенков Ю.Д. Сверхнормативные потери от испарения при хранении в резервуарах // Нефтегазовое дело. 2017. № 1. С. 184–189.Dyakov K.V., Levin R.E., Zemenkov Yu.D. Excessive evaporation losses during storage in tanks. Oil and Gas Business. 2017. no. 1. pp. 184–189. (in Russian).Зоря Е.И., Лощенкова О.В. Оценка общедоступных технологий и методов определения потерь нефтепродуктов от испарения из резервуаров при хранении // Экологический вестник России. 2018. № 1. С. 24–31.Zorya E.I., Loshchenkova O.V. Evaluation of generally available technologies and methods for determining the loss of oil products from evaporation from reservoirs during storage. Ecological Bulletin of Russia. 2018. no. 1. pp. 24–31. (in Russian).Голомянов А.И., Гладченков В.М. Борьба с потерями от испарения легкокипящих нефтепродуктов // Состояние и инновации технического сервиса машин и оборудования: материалы X региональной науч.-практ. конф. Новосибирский гос. аграрный ун-т, 2018. С. 72–75.Golomyanov A.I., Gladchenkov V.M. The fight against losses from evaporation of low-boiling oil products. State and innovations of technical service of machinery and equipment: materials of the X regional scientific-practical. conf. Novosibirsk state agricultural university, 2018. pp. 72–75. (in Russian).Артёменко В.А. Анализ способов уменьшения потерь нефтепродуктов при хранении // Сб. материалов IX Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 385летию со дня основания г. Красноярска. Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2013. URL: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2013/section076.htmlArtyomenko V.A. Analysis of ways to reduce losses of oil products during storage. Youth and Science: a collection of materials of the 9th All-Russian Scientific and Technical Conference of students, graduate students and young scientists with international participation, dedicated to the 385th anniversary of the founding of Krasnoyarsk. Krasnoyarsk, Siberian Federal University, 2013. Available at: http://conf. sfukras.ru/sites/mn2013/section076.html (in Russian).Пат. 2693046, RU, С11С 3/04, C11C 3/10, C10L 1/02, C07C 67/03. Способ управления процессом переработки масличных семян в биодизельное топливо / Шевцов С.А., Ткач В.В., Тертычная Т.Н., Сердюкова Н.А. № 2018126879; Заявл. 20.07.2018; Опубл. 31.05.2019. Бюл. № 19.Shevtsov S.A., Tkach V.V., Tertychnaya T.N., Serdyukova N.A. The method of controlling the process of processing oilseeds into biodiesel. Patent RF, no. 2693046, 2019.Шевцов С.А., Каргашилов Д.В., Хабибов М.У. Особенности проектирования резервуарных установок сжиженных углеводородных газов в системах автономного газоэнергоснабжения с учетом оценки пожарного риска // Пожарная безопасность. 2016. № 3. С. 150–155.Shevtsov S.A., Kargashilov D.V., Khabibov M.U. Design features of reservoir installations of liquefied petroleum gases in autonomous gas supply systems taking into account fire risk assessment. Fire safety. 2016. no. 3. pp. 150–155. (in Russian).Пат. 2622948, RU, B01D 5/00, F25J 3/00 Способ конденсации паров нефтепродуктов / Шевцов С.А., Каргашилов Д.В., Гаврилов А.М., Шуткин А.Н., Быков И.А. № 2016136785, Заявл. 13.09.2016; Опубл. 21.06.2017, Бюл. № 18.Shevtsov S.A., Kargashilov D.V., Gavrilov A.M., Shutkin A.N., Bykov I.A. Method for condensation of oil product vapors. Patent RF, no. 2622948, 2017.Yunus I.S., Wichmann J. W?rdenweber R. Lauersen K.J. et al. Synthetic metabolic pathways for photobiological conversion of CO2 into hydrocarbon fuel // Metabolic Engineering. 2018. V. 49. P. 201–211. doi: 10.1016/j.ymben.2018.08.008Yunus I.S., Wichmann J. W?rdenweber R. Lauersen K.J. et al. Synthetic metabolic pathways for photobiological conversion of CO2 into hydrocarbon fuel. Metabolic Engineering. 2018. vol. 49. pp. 201–211. doi: 10.1016/j.ymben.2018.08.008Zhang X., Tang W., Zhang Q., Wang T. et al. Hydrodeoxygenation of lignin-derived phenoic compounds to hydrocarbon fuel over supported Ni-based catalysts // Applied Energy. 2018. V. 227. P. 73–79. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.078Zhang X., Tang W., Zhang Q., Wang T. et al. Hydrodeoxygenation of lignin-derived phenoic compounds to hydrocarbon fuel over supported Ni-based catalysts. Applied Energy. 2018. vol. 227. pp. 73–79. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.08.078

The authors declare that there are no conflicts of interest present.