Способ попутного подогрева трубопровода
Изобретение может быть использовано для периодической перекачки подогретых вязких и пластичных термочувствительных материалов. Цель изобретения - выравнивание температурного поля по длине секции сборно-разборного трубопровода в узлах соединения. Предусматривают теплоизоляцию и электрообогрев трубопровода с помощью нагревателей. Контролируют и регулируют т-ру нагрева трубопровода. Определяют разности т-р между заданной т-рой перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения. Увеличивают плотность теплового потока нагревателя возле узлов. Это достигают путем уменьшения шага между начальными и конечными витками нагревателя, уменьшения площади поперечного сечения витков и увеличения площади контакта.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 Е 17 13 1/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н п,вторСКОьгк СвиДКтедьСтвМ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
flPH ГКНТ СССР (21) 4380343/23-29 (22) 04.01.88 (46) 30.08.90. Бюл. ¹ 32 (71) Минский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектно-конструкторского института механизированного строительно-монтажного инструмента, вибраторов и строительно-отделочных машин и Институт тепло- и массообмена им. A. В. Лыкова (72) Н. А. Костевич, 3. П. Шульман и Э. А. Зальцгендлер (53) 621.643 (088.8) (56) НТО «Электрос,богрев трубопроводов при перекачке высоковязких нефтей и нефтепродуктов. ВНИИОЭНГ, 1976, с. 28 — 29.
Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к сборноразборным «горячим> трубопроводам малых диаметров, и может быть использовано для периодической перекачки подогретых вязких и пластичных термочувствительных материалов, например битумных мастик, битумов при производстве кровельных и гидроизоляционных работ в строительстве, а также парафинов, высоковязкой нефти, масла, топлива и т. д. в передвижных и временных установках.
Цель изобретения — выравнивание температурного поля по длине секций сборноразборного трубопровода и в узлах соединения.
Цель достигается тем, что определяют разности температур между заданным (опорным) значением технологической температуры перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения по„„SU„, 1588985 А1
2 (54) СПОСОБ ПОПУТНОГО ПОДОГРЕВА
ТРУБОПРОВОДА (57) Изобретение м. б. использовано для периодической перекачки подогретых вязких и пластичных термочувствительных материалов. Цель изобретения — выравнивание температурного поля по длине секции сборно-разборного трубопровода в узлах соединения. Предусматривают теплоизоляцию и электрообогрев трубопровода с помощью нагревателей. Контролируют и регулируют т-ру нагрева трубопровода. Определяют разности т-р между заданной т-рой перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения. Увеличивают плотность теплового потока нагревателя возле узлов. Это достигают путем уменьшения шзга между начальными и конечными витками нагревателя, уменьшения площади поперечного сечения витков и увеличения площади контакта. следней, а затем увеличивают плотность теплового потока нагревателя возле узлов соединения на данной секции и на остальных секциях.
Способ перекачки вязких и пластичных материалов по сборно-разборному трубопроводу реализуется следующи м образом.
Перекачку горячей битумной мастики с рабочей температурой 180 — 200 ведут по сборно-разборному трубопроводу, состоящему из секций длиной по 2,75 м. Секции разогреваются до указанной температуры гибкими ленточными электронагревателями, расположенными на трубе с одинаковым шагом.
Секции и узлы соединения секций гидротеплои зол и рова ны.
На последней секции установлен регулятор температуры. Потребляемая мощность электронагревателя секции составляет 470 Вт при напряжении 380 В и частоте тока
50 Гц.
1588985
Перед началом перекачки на одной из секций, например на секции с автоматическим регулятором температуры, устанавливают датчики температуры на поверхности трубы секции в средней части секции и возле узла соединения секции (в 50 мм от него), а также на узле соединения этой секции с соседней. Разогревают материал до технологической (рабочей) температуры. Одновременно разогревают трубопровод. Автматическим потенциометром КСП-4 измеряют величину температуры в местах установки датчиков и определяют разность температур.
Измерения показывают, что в момент автоматического откпючения электронагревателей (через 37 мин с начала разогрева при температуре окружающего воздуха
+2 С и скорости ветра 2 — 3 м/с) на поверхности трубы и электронагревателя температуры t —— 198 С в средней части секции, а
4=160 С возле узла соединения. В та же время на поверхности узла соединения секции температура /з==ЗЗ С. Следовательно, разность температур составляет " / =18 С, h.4= — 20 С,,/з=14/ С.
Относительная разность температур при этом б/,=10%, sty==11% и Вз — — 81%.
Относительная разность температур вычисляется по формуле (/Р— t;) ° 10
Ы= —" —
Iр где tp — технологическая температура перекачиваемого материала (180 С); — фа ктическая температура в контролируемой точке секции (t, t>, 4);
10" — коэффициент перевода в проценты, Продолжают разогрев трубопровода в режиме автоматической компенсации теплопотерь. Через 2,5 — 3 ч на трубопроводе установился тепловой баланс, при котором Л1 =
=170 С, Ь=136 С, 1 =85 C. Относительная разность температур Я вЂ” — 5,5%, и =19%, à Из=52%
Аналогичные результаты разности температур получены через 4 — 5 ч после перекачки порции битумной мастики, например
МБК-Г-100 ГОСТ 2889-80, предварительно разогретой до 180 (. (температура размягчения мастики по КиШ составляет 1.05—
110 С) . При этом в момент прекращения перекачки разности температур практически равны нулю (,t = — 4==- 4=0) за сч т тепло- и массообмена с потоком мастики.
Затем узлы соединения секций, участки трубы длиной 200 — 250 мм с обеих сторон узла соединения и,битумная мастика в полости указанных участков трубопровода начинают охлаждаться несмотря на автоматическую компенсацию теплопотерь.
Разность температур Qtl, 4 и +t3 возрастают и стремятся достичь значений, полученных при тепловом балансе, а мастика охлаждается до консистентного или пластического состояния.
При такой значительной разности температур на поверхности трубы и узлов соединения секций в период прекращения перекачки возрастает вязкость материала и суммарное значение предельного напряжения сдвига материала в трубопроводе. С момента балансирования его с движущим градиентом давления и при дальнейшем превышении происходит закупорка трубопровода.
Кроме того, трубопровод с застывшим материалом невозможно запустить в эксплуатацию без применения специальных мер потому что в узлах соединения секций отсутствуют температурный напор, необходимый для разогрева мастики (МБК-Г-100) до жидкоте кущего состояния.
Уменьшение относительной разности температур и увеличение плотности теплового потока возле узлов соединения производят путем уменьшения шага между тремя крайними витками электронагревателя вплоть до соприкосновения двух крайних витков между собой за счет незначительного и равномерного увеличения шага на остальной части секции. Добиваются этим практически равномерного температурного поля вдоль трубы секции или даже повышения температуры с обоих сторон узлов соединения секций не более, чем на 5 — 10% по сравнению со значением температуры на трубе в средней части секции. Выравнивание температуры вдоль сборно-разборного трубопровода выполняют путем перераспределения шага электронагревателя на секции и достигают без увеличения потребляемой мощности. Для этого аналогично изменяют шаг навивки нагревателя на остальных секциях трубопровода, предварительно снимают тепло и гидроизоляцию, а затем устанавливают на место. Производят перекачку и регулирование температуры в заданном режиме.
При этом разность температур между технологической температурой и трубой секции
Л/(и " 4, не превышает 10 С, а поверхностью узла соединения з не превышает
50 C (28%). Это значит, что на узле соединения достигнут температурный напор, который предотвращает охлаждение материала в полости узлов соединения до консистентного или пластичного состояния при отсутствии течения и позволяет разогреть материал в трубопроводе до жидкотекущего состояния (выше 110 C) не более, чем за 2 ч даже после охлаждения трубопровода до температуры окружающей среды, например в случае аварийного отключения электрическои энергии и т. д.
Способ перекачки вязких и пластичных материалов может быть реализован на люоом другом сборно-разборном трубопроводе.
При этом измеряют на одной секции трубопровода разности температур 1, 4 и ,/ 4 автоматическим потенциометром или мостом с использованием дифференциаль1588985
Составитель И. Петоян
Редактор М. Келемеш Техред А. Кравчук Корректор М. Максимишинец
Заказ 2527 Тираж 416 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, УК вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ных датчиков, или определяют по результатам измерений, например цифровым термоэлектрическим термометром ТТЦ-1. Затем с учетом разности температур увеличивают плотность теплового потока возле узлов соединения на всех секциях трубопровода.
Это достигают путем: уменьшения шага между начальными и конечными витками нагревателя при спиральном размещении его на трубе секций (описано выше), 7меньшении площади поперечного сечения жилы электрического нагревателя возле узлов соединения секций при спиральном и продольном размещении электронагревателей, увеличения площади контакта теплоносителя с трубой секции возле узлов соединения секций при разогреве теплоносителем.
Формула изобретения
Способ попутного подогрева трубопровода для перекачки вязких и пластичных материалов, предусматривающий теплоизо5 ляцию и электрообогрев трубопровода с помощью нагревателей, а также контроль и регулирование температуры нагрева трубопровода, отличающийся тем, что, с целью выравнивания температурного поля гго дли1О не секций сборно-разборного трубопровода в узлах соединения, определяют разности температур между заданной температурой перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения последней и увеличивают плотность теплового потока
15 нагревателя возле узлов соединения секций трубопровода.
