Устройство для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости
Изобретение относится к устройствам предварительной подготовки топлива к сжиганию и может быть использовано также для нагрева жидкостей в легкой, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в форме спирально-трубчатого теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель. Подогреватель размещен в центральной части дна, над ним закреплен обтекатель конусообразной формы. Спирально-трубчатый теплообменник выполнен минимум из двух соосно расположенных внешней и внутренних спиралей. Входы и выходы спиралей присоединены к входному и выходному коллекторам соответственно. Соосно с теплообменником внутри него размещен каскад эжекционных воронок. Устройство содержит подающую трубу для подачи разогретого нефтепродукта и приемную трубу для выдачи нефтепродукта из емкости. Сопловой наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней воронки по ее оси, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки для подачи через эту трубу разжиженного нефтепродукта к узлу подготовки топлива к сжиганию. Во вход верхней воронки подается нагретое топливо, например мазут, от выносного подогревателя. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности разогрева нефтепродукта. 1 ил.
Изобретение относится к устройствам предварительной подготовки топлива к сжиганию и может быть использовано также для нагрева жидкостей в легкой, пищевой и других отраслях промышленности.
Известно устройство для разогрева вязких нефтепродуктов в емкости (патент РФ №2092418, 1996 г.), например, в железнодорожной цистерне, содержащее головку, имеющую, по меньшей мере, две пары взаимно направленных сопл, предназначенных для подачи теплоносителя в виде нагретой текучей струи в горизонтальных направлениях и трубопроводы, предназначенные для соединения головки с источником подачи теплоносителя, причем сопла первой пары расположены под углом к соплам второй пары, которые выполнены с меньшим проходным сечением, чем проходные сечения сопл первой пары.
Недостатком такого устройства является то, что разогрев нефтепродукта осуществляется только за счет разогретой струи, что недостаточно для быстрого разогрева емкости большого объема, например резервуара, вмещающего порядка 1000 и более тонн нефтепродукта.
Известно устройство для подогрева нефтепродуктов - ближайший аналог (Г.М.Григорян и В.И.Черникин «Подогрев нефтяных продуктов», Гостоптехиздат, 1947, стр.265, 266), содержащее размещенный на дне емкости у ее боковой поверхности подогреватель, выполненный в форме спирально-трубчатого теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, вблизи теплообменника в боковой поверхности емкости закреплена приемо-подающая труба.
Данное устройство не обеспечивает достаточную интенсивность разогрева нефтепродукта, а также имеет большие потери тепла при хранении и раздаче нефтепродуктов, обусловленных недостаточно развитой поверхностью теплообмена и расположением подогревателя вблизи боковой стенки емкости.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание устройства для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости (в дальнейшем - устройство), обладающего большой интенсивностью разогрева и меньшими потерями тепла.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, содержащем размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в форме спирально-трубчатого теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, подогреватель размещен в центральной части дна, над ним закреплен обтекатель конусообразной формы, спирально-трубчатый теплообменник выполнен минимум из двух соосно расположенных внешней и внутренних спиралей, входы и выходы которых присоединены к входному и выходному коллекторам соответственно, соосно с теплообменником внутри него размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую трубу для подачи разогретого нефтепродукта и приемную трубу для выдачи нефтепродукта из емкости, при этом сопловой наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней воронки по ее оси, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.
Такая конструкция позволяет осуществлять подогрев вязких нефтепродуктов в емкости более интенсивно и с меньшими потерями тепла.
Таким образом, при реализации данного технического решения достигается технический результат, заключающийся в интенсивности нагрева нефтепродуктов в емкости за счет увеличения поверхности нагрева спирально-трубчатого теплообменника, выполненного минимум из двух соосных внешней и внутренних спиралей, внутри которых соосно размещен каскад эжекционных воронок, а расположение подогревателя в центральной части дна емкости, то есть дальше от ее боковой стенки, уменьшает теплопотери.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в том, что подогреватель размещен в центральной части дна емкости, а спирально-трубчатый теплообменник выполнен минимум из двух внешней и внутренних соосно расположенных спиралей, соосно с которыми внутри теплообменника размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы, причем подающая труба направлена сопловым наконечником внутрь верхней воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.
Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».
На чертеже изображено предлагаемое устройство (подогреватель), размещенное в заполненной нефтепродуктом емкости 1 в центральной части дна 2 и содержащее спирально-трубчатый теплообменник, выполненный из внешней спирали 3, внутренней спирали 4, входного коллектора 5, выходного коллектора 6, каскада эжекционных воронок 7. Подающая труба 8 направлена сопловым наконечником 9 внутрь входа 10 верхней воронки, а приемная труба 11 присоединена к выходу 12 нижней воронки. Над подогревателем закреплен на стержнях 13 конусообразный обтекатель 14 (стержни 13 в предмет изобретения не входят). Стойки 15 предназначены для установки устройства на дне 2 и в предмет изобретения не входят.
Устройство работает следующим образом. К входному коллектору 5 подается теплоноситель (от котла либо выносного подогревателя - на чертеже не показаны), который проходит через спирали 3 и 4 и через выходной коллектор 6. Отработанный теплоноситель удаляется либо в канализацию (в виде конденсата), либо на подпитку теплосетей, либо возвращается в выносной подогреватель для работы по замкнутому циклу. Конструкция теплообменника из нескольких соосно расположенных спиралей позволяет увеличить поверхность теплоотдачи и обеспечивает, таким образом, более интенсивный подогрев нефтепродукта и эжекционных воронок, а также обтекателя, расположенного над подогревателем. Через определенное время после прогрева, а следовательно, и разжижения нефтепродукта в емкости вблизи спирально-трубчатого теплообменника и внутри него (при этом нагревается и обтекатель 13 и каскад воронок 7), через подающую трубу 8 от другого выносного подогревателя (не показан) подается разогретый нефтепродукт, например мазут. Находящийся в емкости вокруг спиралей 3 и 4 нефтепродукт прогревается, его вязкость уменьшается, и происходит его эжектирование (подсасывание в воронки каскада 7 под действием струи разогретого мазута, поступающего в каскад 7 из подающей трубы 8). В результате нефтепродукт еще больше прогревается и через трубу 11 подается к узлу подготовки топлива к сжиганию (узел подготовки топлива к сжиганию на чертеже не показан). По мере уменьшения объема нефтепродукта в емкости 1 его уровень понижается и достигает постепенно обтекателя 14, при этом тепло от нагретого обтекателя передается нефтепродукту, который разжижается и стекает по конусной поверхности вниз в зону действия теплообменника. В результате нефтепродукт еще более нагревается, и разжижается, и эжектирует (подсасывается) в воронки каскада 7. Размещение устройства в центральной части дна обеспечивает меньшие потери тепла, чем размещение его вблизи стенки емкости, так как нефтепродукт имеет значительно меньшую теплоемкость, чем металл, а в данном случае слой нефтепродукта много больше, чем при расположении устройства вблизи стенки.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, так как не содержит в себе узлов и деталей, которые не могут быть изготовлены, а также не имеет элементов, не выпускаемых промышленностью.
Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществить интенсивный подогрев вязких нефтепродуктов в емкости с меньшими теплопотерями.
Устройство для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости, содержащее размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в форме спирально-трубчатого теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, отличающееся тем, что подогреватель размещен в центральной части дна, над ним закреплен обтекатель конусообразной формы, спирально-трубчатый теплообменник выполнен минимум из двух соосно расположенных внешней и внутренних спиралей, входы и выходы которых присоединены к входному и выходному коллекторам соответственно, соосно с теплообменником внутри него размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую трубу для подачи разогретого нефтепродукта и приемную трубу для выдачи нефтепродукта из емкости, при этом сопловой наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней воронки по ее оси, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.
