卧式容器不同液面高度的体积计算

1、化肥装置卧式容器不同液面高度的体积计算公式及运用(重庆建峰工业集团化肥分公司 乔华勇)摘要: 推导出尿素装置各种卧式容器不同液面高度的体积计算公式 。并结合EXCEL软件实现便捷运算。为装置运行过程中物料、蒸汽平衡计算以及即时成本计算 提供方便。关键词：卧式容器；液面高度；体积；计算公式；EXCEL。重庆建峰工业集团化肥分公司于1993年建成投产，日产尿素1750吨。工艺设备数量众多，包括塔、分解器、储罐等等。其中，容器、储罐以卧式为主。卧式容器的体积不像立式容器计算那样便捷，需运用较多数学知识才能实现。所以每次系统的性能测试、成本计算都会因为容器液位变化问题而导致结果不精确。因而，一套细致、

2、准确的液面高度对应体积的数据参考，对于系统的各项测试和成本计算能够起到提高计算结果精确度的作用。本文，笔者借助高等数学积分知识推导出卧式容器体积计算的通用公式，并在化肥尿素装置中加以运用。 1 计算公式容器分为两个部分：筒体、封头 。公式推导过程中，将其二者分开讨论。1.1 筒体部分筒体（图1）的横截面方程为：x2+y2=rt2故 x=(rt-y)22液面高度为h时的体积：h-rtVt=L-rth-rh-rh-rttt2r-ydy=Lrt-+ +arcsinrrt2rtt222rt：筒体内径,m hi：封头曲面深度,m L ：筒体长度(含封头直边高度)Vt：筒体体积,m3图1 筒体1.2 封头

3、部分尿素装置卧式容器的封头均为椭圆形封头（图2）。所以，封头部分体积公式的推导按照椭圆球体积计算处理。椭圆球面方程为：x2+y2z2+2=1 2hirt故z=(h/rt)(rt-x-y)222图2 封头当容器内的液面高度为h时，封头的体积：hiVf=zdxdy=2srth-rt(rt2-y2)-rtdyhi222rt-x-ydx=2rt32(h-rt)2rt3+rt(h-rt)-33hi：封头曲面深度,m Vf：封头部分体积, m3 rt：筒体内径,m1.3 卧式容器卧式容器不同液面高度的体积为：V=Vt+2VfV ：卧式容器体积, m3 Vt：筒体部分体积, m3 Vf：封头部分体积, m3

4、 2 尿素装置卧式容器不同液面高度的体积计算公式 2.1 容器的相关设计参数2.2 容器的计算公式在化肥装置的实际运用2.2.1 液面高度h的计算h=2rtrt：筒体内径,m ：容器液位计仪表显示值,12.2.2 300V05不同液面高度对应体积计算公式V=Vt+2Vf=h-1.35h-1.350.8689h-1.3581.35-+arcsin+1.3521.351.351.35 3321.35()h-1.352+1.35(h-1.35)-3322.2.3 300V06不同液面高度对应体积计算公式V=Vt+2Vf=h-2.385h-2.3851.165h-2.385122.385-+arcsi

5、n+2.3852.3852.38522.3853322.385(h-2.385)2+2.385(h-2.385)-3322.2.4 300V10不同液面高度对应体积计算公式V=Vt+2Vf=h-1.5h-1.50.75h-1.55.921.5-+arcsin+1.521.51.51.533 2(h-1.5)21.5+1.5(h-1.5)-3323 EXCEL计算从上述推导公式来看，式中使用的都是一些基本函数。所以，通过EXCEL软件便能实现便捷计算。通过对计算结果的处理，绘制出液面高度与体积的曲线关系图，以便查找。3.1 运算演示具体计算过程的演示，如图3。图3 计算演示3.2 300V05V,m3(液位)3.3 300V063.3.2液面高度与体积关系曲线V,m33.3 300V10(液位)3.3.2V,m3（液位）4 结束语文中不仅推导出容器不同液位高度的体积计算公式，而且还将液面高度与体积关系用曲线图表现出来。实际生产中，结合仪表显示的液位高低，通过曲线图便能快速查找出容器内物料体积量的大小。为生产中的一些理论