Устройство для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости
Изобретение относится к устройствам предварительной подготовки топлива к сжиганию и может быть использовано для нагрева жидкостей в легкой, пищевой и других отраслях промышленности. Согласно изобретению в устройстве подогреватель размещен в центральной части дна емкости, над ним закреплен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник подогревателя выполнен из четырех блоков. Упомянутые блоки образуют правильную призму, причем каждый блок представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам. Патрубки объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно. Внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно, при этом сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки. Технический результат заключается в повышении интенсивности разогрева нефтепродуктов. 3 ил.
Изобретение относится к устройствам предварительной подготовки топлива к сжиганию и может быть использовано 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 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 нефтепродукта, обусловленные недостаточно развитой поверхностью теплообмена и расположением подогревателя вблизи боковой поверхности емкости.
Целью предлагаемого изобретения является создание устройства для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости (в дальнейшем - устройства), обладающего большей интенсивностью разогрева и меньшими потерями тепла.
Поставленная цель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве, содержащем размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в виде теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, подогреватель размещен в центральной части дна емкости, над ним закреплен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник подогревателя выполнен из четырех блоков, расположенных таким образом, что они образуют правильную призму, причем каждый блок представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам, которые, в свою очередь, объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно, внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно, при этом сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, 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 интенсивном нагреве нефтепродуктов в емкости за счет увеличения поверхности нагрева за счет применения теплообменника, состоящего из четырех блоков, каждый из которых обладает развитой поверхностью теплообмена, обтекателя, который после прогрева также отдает тепло нефтепродукту, и использовании каскада эжекционных воронок, причем подающая труба направлена внутрь входа верхней воронки, а расположение подогревателя в центральной части дна емкости, т.е. дальше от ее боковой стенки, уменьшает теплопотери.
Анализ аналогов показал, что заявляемое техническое решение является новым. Новизна решения заключается в том, что подогреватель, выполненный в виде теплообменника, размещен в центральной части дна емкости, над ним размещен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник выполнен из четырех блоков, каждый из которых представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам, которые, в свою очередь, объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно, внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно. Сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство (подогреватель, выполненный в виде теплообменника), на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - фрагмент одного из блоков теплообменника.
Приведенное на фиг.1-3 устройство содержит подогреватель 1, выполненный в виде теплообменника, установленный в емкости 2 с нефтепродуктом, имеющей дно 3. Устройство содержит также стойки 4 теплообменника (в предмет изобретения не входят), блоки 5 теплообменника, состоящие из горизонтально расположенных труб 6, вертикально расположенных входных 7 и выходных 8 патрубков. Ряды труб 6 с патрубками 7 и 8 присоединены к входным 9 и выходным 10 коллекторам. В центре правильной призмы, образованной блоками 5, соосно с ее вертикальной осью размещен каскад 11 эжекционных воронок. Ко входу 12 верхней эжекционной воронки подведена подающая труба 13, сопловый наконечник 14 которой введен внутрь входа 12 по его оси. К выходу 15 нижней воронки присоединена приемная труба 16. Трубы 17 и 18 предназначены для подачи и выхода теплоносителя и в предмет изобретения не входят. Подогреватель 1 перекрыт сверху обтекателем 19, закрепленным на стержнях 20. Стержни 20 в предмет изобретения не входят.
Устройство работает следующим образом. К входным коллекторам 9 блоков 5 теплообменника подается по трубе 18 теплоноситель (от котла либо от выносного подогревателя - на фиг.1, 2, 3 не показан), который поступает через входные патрубки 7 к трубам 6, нагревает коллекторы 9, патрубки 7, трубы 6, патрубки 8 и коллекторы 10, и от последних отработанный теплоноситель поступает в трубу 17 и по ней удаляется либо в канализацию (в виде конденсата), либо возвращается в выносной подогреватель для работы по замкнутому циклу. Четыре блока 5 теплообменника имеют большую суммарную поверхность теплообмена и обеспечивают за счет этого интенсивный подогрев нефтепродукта внутри образованного блоками пространства и вокруг них, а также разогревают обтекатель 19 и каскад эжекционных воронок 11. Через определенное время после прогрева нефтепродукта вблизи и между блоков 5 внутрь входа 12 верхней эжекционной воронки каскада 11 через сопловый наконечник 14 трубы 13 подается разогретый нефтепродукт, например мазут, от другого выносного подогревателя (на фиг.1, 2, 3 не показан). В результате происходит эжектирование (подсасывание) разогретого, разжиженного нефтепродукта, находящегося вокруг каскада 11 в эжекционные воронки, где нефтепродукт еще подогревается, еще более теряет вязкость и поступает через трубу 16 к узлу подготовки топлива к сжиганию (на фиг.1, 2, 3 не показан и в предмет изобретения не входит). Расположение устройства (подогревателя) 1 в центральной части дна 3 емкости 2 обеспечивает меньшие потери тепла по сравнению с аналогами, в которых подогреватель размещен вблизи боковой поверхности емкости, т.к. нефтепродукт имеет значительно меньшую теплоемкость, чем металл боковой стенки. По мере уменьшения объема нефтепродукта в емкости 1 его уровень понижается и достигает постепенно обтекателя 19, при этом тепло от нагретого обтекателя передается нефтепродукту, который в результате разжижается и стекает по поверхности обтекателя вниз в зону действия теплообменника, еще более нагревается и эжектирует (подсасывается) в воронки каскада 11.
Предлагаемое устройство является промышленно применимым, т.к. не содержит в себе элементов, которые невозможно изготовить, а их монтаж невозможно было бы выполнить.
Предлагаемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью признаков, позволяет осуществлять интенсивный подогрев нефтепродуктов в емкости с меньшими теплопотерями.
Устройство для подогрева вязких нефтепродуктов в емкости, содержащее размещенный на дне емкости подогреватель, выполненный в виде теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель, отличающееся тем, что подогреватель размещен в центральной части дна емкости, над ним закреплен обтекатель в форме четырехгранной пирамиды, теплообменник подогревателя выполнен из четырех блоков, расположенных таким образом, что они образуют правильную призму, причем каждый блок представляет собой горизонтально расположенные трубы, установленные с образованием нескольких вертикально расположенных рядов и присоединенные к общим входным и выходным вертикально установленным патрубкам, которые, в свою очередь, объединены в каждом блоке общими горизонтально расположенными входными и выходными коллекторами, присоединенными к трубам подачи и выхода теплоносителя соответственно, внутри правильной призмы соосно с ее вертикальной осью размещен каскад эжекционных воронок, устройство содержит подающую и приемную трубы для подачи разогретого нефтепродукта и подачи его к узлу подготовки топлива к сжиганию соответственно, при этом сопловый наконечник подающей трубы направлен внутрь входа верхней эжекционной воронки, а приемная труба присоединена к выходу нижней воронки.
