Способ теплопереноса в теплообменных системах

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для предотвращения замерзания (в качестве теплоносителя) применительно к условиям Сибири и Крайнего Севера. Целью изобретения является расширение области применения за счет увеличения диапазона рабочих температур и повышение экономичности способа. Поставленная цель достигается способом теплопереноса в теплообменных системах, включающим подачу углеводородного теплоносителя к источнику тепла и отвод теплоносителя к потребителю тепла, по которому в качестве углеводородного теплоносителя используют нефтяную фракцию, выкипающую в пределах 130-240°С и имеющую температуру начала кристаллизации не выше минус 60°С и вязкость при температуре минус 40°С не более 60 мм<SP POS="POST">2</SP>/с. 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

rs) SU (и) (Sl)5 С 09 К 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4317834/23-26 (22) 19 10.87 (46) 07. 12.90. Бюл. Р 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа (72) 10.С.Слепцов, А.В.Килинник, A.È.-I1. Цинман, Т.Е.Рожкова, Г.В.Лоза и И.К.Кокоулин (53) 662.987 (088,8) (56) Заявка Франции 1". 2402636, кл. С 09 К 5/00, 1979 ° (54) СПОСОБ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ТЕПЛООБИЕННЫХ СИСТЕ1 1АХ (57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для предотвращения замерзания (в каИзобретение относится к области веществ, используемьгх для передачи и съема тепла, и может быть использовано в системах охлаждения и обогрева технологических коммуникаций в нефтяной, газовой и нефтехимической отраслях промышленности, Целью изобретения является расширение области применения за счет увеличения диапазона рабочих температур теплоносителя и повышение экономичности способа °

На чертеже приведена принципиальная схема лабораторной установки для осуществления способа.

Лабораторная установка моделирует промьппленный узел съема или передачи

2 честве теплоносителя) применительно к условиям Сибири и Крайнего Севера.

Целью изобретения является распгпрение области применения за счет увели гения диапазона рабочих температур и повышение экономичности способа. Поставленная цель достигается способом теплопереноса в теплообменш.гх системах, включающим подачу углеводородного теплоносителя к источнику тепла и отвод теплоносителя к потреб п елю тепла, по которому в качестве углеводородного теплоносителя используют нефтяную фракц1гю, выкипающую в иредеб лах 130-240 С и имеющую температуру начала кристаллизации не выше минус

60 С и вязкость при температуре ми0 нус 40 С не более 60 мм /с. 1 ил., 2 табл. тепла в: истеме водооборота компрессорной установки газоперерабатывающего завода и представляет собой две камеры, связанные трубками для циркуляциии теплоносителя-ан тифриза .

Камеры 1 и 2 представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды, оборудованные змеевиками для циркуляции горячей 3 и холодной 4 воды. Камера 1 дополнительно снабжена змеевиком 5 для охлаждения теплоносителяО антифриза до температуры -60 С и ниже жидким азотом, а камера 2 — мешалкой 6 для перемешивания жидкости.

Мешалка 6 является одновременно и насосом, с помощью которого осуществляется циркуляция жидкости между каме1611913 рами. Производительность насоса при

:температуре в камере 25-30 С составд

9 9 ляет 1 5-2 0 л/мин, Обе камеры снабжены термометрами 7, позволяющими замерять температуру среды в камерах а

: с точностью до +1 С.

Конструкция установки позволяет проводить испытания в двух режимах ,работы. При первом режиме происходит нагрев теплоносителя в камере 1 до

75 С и охлаждение его в камере 2 до

25 С. При втором режиме возможно сни жение температуры циркулирующего теплоносителя до -60 С и изучение его 15 эксплуатационных свойств при этих (температурах (подвижность9 вязкость}. При этом возможен замер вязкости !

: теплоносителя и скорости его цирку-! 1 ляции. 20

В процессе эксперимента замеряют температуру теплоносителя в камерах стандартными термометрами. Подвижность теплоносителя оценивается по

; его вязкости, определяемой вискози- 25 метром, и по изменению производительности насоса.

В процессе эксперимента используют реактивное топливо марки Т-6. Топливо характеризуется следующими пока- 30 зателями: о

Плотность при 20 С, г/см 09849

Начало кипения, С о

201

Конец кипения, C 307

Вязкость кинематичес35 кая при 20 С, сСт 4,3

Общее содержание серы, мас, 0,04

В процессе эксперимента налаживают нормальную циркуляцию испытываемого теплоносителя, при этом температура в камере I поддерживается на уровне

75 С подачей в эмеевик 3 горячей воды, а температура в камере 2 — на уровне 25 С подачей в змеевик 4 хо- 45 лодной воды. При таком режиме вязкость теплоносителя в камерах 1 и 2 составляет, 0 4 и 3, 2 сСт. соответственно. Скорость циркуляции теплоносителя находится HB oBHe 2 JI/MHH.

Затем водяные змеевики отключают и камеру I охлаждают жидким азотом с помощью змеевика 5. При достижении о в камере 1 температуры -60 С и в камере 2 -57 С скорость циркуляции жицкости существенно не снижается и составляет 1, 4 л/мин, а вязкость теплоносителя в камере 2 составляет

110 сСт. Теплоноситель при указанном температурном режиме сохраняет свои эксплуатационные свойства.

В табл.1 представлены сравнительные данные используемой в качестве теплоносителя в предлагаемом способе нефтяной фракции и известных.

Из данных табл.1 видно, что предлагаемое техническое решение по сравнению со способами, использующими известные теплоносители, работоспособно в более широком диапазоне рабочих температур (до -60 С). При этом низкая себестоимость и отсутствие необходимости строить пароспутники для разогрева теплоносителя при эксплуатации предлагаемого способа делает его наиболее экономичным.

Влияние температурных пределов кипения нефтяной фракции на ее свойства как теплоносителя в предлагаемом способе приведено в табл.2. В качестве образцов используют нефтяные фракции, выкипаюцие в разных пределах.

При этом проверяется их вязкость, упругость паров и температура начала кристаллизации.

Пример ы 1 - 3. С понижением температуры начала кипения нефтяной фракции резко понижается температура вспышки ее, хотя другие показатели удовлетворяют требованиям, обеспечи— вающим условия теплопереноса. Снижение температуры вспышки теплоносителя нежелательно, так как повышается

его пожарная опасность, Пример 4. В качестве теплоносителя используют нефтяную фракцию, представляющую собой реактивное топливо марки ТС-1. Панная фракция нефти имеет высокие эксплуатационные характеристики. Теплоноситель легко прокао чивается насосом даже при -60 С.

Пример ы 5 — 7. Повышение температуры конца кипения нефтяной фракции резко повышает вязкость теплоносителя, повышается температура начала кристаллизации, Зто orðàHè÷èвает температурную область применео ния способа, так как уже при -20 С теплоноситель загустевает н с трудом о прокачивается, а при -50 С вообще теряет подвижность.

Использование известных реактивных топлив в качестве теплоносителей в системах обогрева н охлаждения технологических коммуникаций позволяет достичь ряда преимуществ по сравне5

161 нию с известными: в районах Сибири и Крайнего Севера теплоноситель может применяться при любых температурах наружного воздуха, что обеспечивает надежность работы технологических коммуникаций; (не требуется применение ингибиторов коррозии, что упрощает и удешевляет сам процесс охлаждения или подогрева коммуникаций; исключается вредное влияние на -окружающую среду вследствие полной биологической разлагаемости теплоносителя.

Формула изобретения

Способ теплопереноса в теплообменных системах, включающий подачу угле1

Таблица 1

Способ теплопереноса с использованием теплоносителя

Показатели

Нефтяная фракция сТ „„

130 — 240оС

О, 785 от -60 до +300

0,830 от -20 до +180

130

247

235

280

6,3

-60

-24

300

160

Незначительна

Незначительна томерами и другими герметиками да да

Плотность при

20 С, г/смЭ.

Температурные пределы прио менения, С

Пределы выкипания, С: начало перегонки окончание перегонки

Вязкость мм /c при, С: о

-40

Температура начала кристаллизаци ОC

Предельно допустимая концентрация, мг/м:

9 в воздухе в воде водоемов

Цена эа 1 т, руб °

Корроэионная активность по отношению к металлам (медь, алюминий)

Совместность с элас1913 6 водородного теплоносителя к источнику тепла и отвод теплоносителя к потребителю тепла, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения об- ласти применения sa счет увеличения диапазона рабочих температур теплоносителя и повышения экономичности способа, в качестве углеводородного теплоносителя используют нефтяную фракцию, выкипающую в пределах 130240 С и имеющую темг"ратуру начала кристаллизации не выше -60 С и. вязкость при температуре -40 С не более

60 мм /с.

Печтамеры пропилена дициклогексан

1611913

Таблица2

Показатели

2 (° ) 5 f 6 (7

Температура, С начала кипения коипа кипения

Плотность при 20 С, г/см

Температура вспьзпки, аС .

Нязкость, мма/с, при С!

-40

Температура начала кристаллизации,оС

100 !

0,680

-20

0,736

-17

О, 765

-15

О, 785

О, 822 . 43!

0,834

0,8

123

1 3

4,8

Ниже

"60

1,4

4,9

Ниже

-60

1,8

5,6

Ниже

-60

2,0

6,0

7,0

56,0

8,1

101

14

276

-61

-51

-44

-Зо

Ф

Нпи -20 С. а

Составитель Г,Сальникоь

Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич

Корректор Т.Малец

Тираж 563

Заказ 3812

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101