Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов



Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов
Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов
Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов

 


Владельцы патента RU 2449207:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что к поверхности трубопровода прикладывают источник тепла в виде нагретого тела с температурой выше температуры жидкости в трубопроводе, снимают временную диаграмму изменения температуры бруска в отсутствие градиента температуры вокруг нагретого тела вблизи него. При этом для устранения градиента температуры на поверхности трубопровода вблизи нагретого тела вокруг него на трубопроводе устанавливают дополнительный источник тепла в виде кольца. Технический результат - повышение точности определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, а также расширение области возможного применения. 3 ил.

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано на химических и нефтехимических предприятиях, тепловых, геотермальных и атомных энергоустановках.

Известен способ определения толщины грязепарафиновых отложений в нефтепроводе [1]. Используя тепло нефти в качестве источника тепла, измеряют однонаправленные тепловые потоки в двух теплоотводящих элементах, установленных на наружной поверхности нефтепровода, измеряют в этих точках температуры наружной стенки и тем самым судят о толщине отложений в нефтепроводе.

Однако такой способ ограничивает определение толщины отложений в трубопроводах с жидкостью с температурой выше температуры окружающей среды.

Известен также способ определения толщины слоя отложения парафина в нефтепроводе [2]. К поверхности трубопровода прикладывают источник тепла в виде нагретого тела - бруска с температурой выше температуры жидкости в трубопроводе, снимают диаграмму изменения температуры нагретого тела, по которой судят о размерах отложений внутри трубопровода. Данный способ позволяет определить отложения в трубопроводе с любой жидкостью при любой температуре. Однако из-за появления градиента температуры по поверхности трубопровода снижается точность определения толщины отложений вследствие низкой информативности об измеряемых величинах.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, а также расширение области возможного применения.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, включающем размещение на поверхности трубопровода источника тепла в виде нагретого тела - бруска с температурой выше температуры жидкости в трубопроводе и снятие временной диаграммы изменения температуры нагретого тела для устранения градиента температуры на поверхности трубопровода вблизи нагретого тела вокруг него на трубопроводе устанавливают дополнительный источник тепла в виде кольца.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена схема расположения источника тепла на поверхности трубопровода. На фиг.2 и 3 - изотермические поверхности на трубопроводе при распространении тепла от нагретого тела в прототипе и заявляемом способе соответственно.

Способ осуществляется следующим образом.

На исследуемый трубопровод 1 на его наружную поверхность прикладывают предварительно подогретый до температуры выше температуры жидкости в трубопроводе 1 источник тепла в виде нагретого тела - бруска 2 (фиг.1). Для создания надежного термоконтакта бруска 2 с поверхностью трубопровода нижнюю поверхность его и поверхность трубопровода 1 предварительно очищают и смазывают термостойкой и теплопроводящей пастой. Для уменьшения потерь тепла через наружную поверхность брусок заключают в теплоизоляционный материал 3. Одновременно вокруг нагретого тела на трубопроводе размещают источник тепла 4 в виде кольца. С момента соприкосновения брусок начинает терять тепло. С этого момента ведут отсчет времени и измерение температуры бруска. При этом источник тепла 4 обеспечивает изотермическую поверхность вблизи нагретого тела в течение всего времени съема диаграммы изменения температуры нагретого тела.

При контакте нагретого тела с поверхностью трубопровода в прототипе тепло бруска передается как жидкости (через стенку) Q1, так и вдоль трубопровода Q2 (фиг.2). При этом большая часть тепла бруска расходуется на нагревание самого металла трубопровода, в связи с чем уменьшается информативность о толщине отложений внутри трубопровода. Установка источника тепла вокруг нагретого тела в виде кольца, как предлагается в заявляемом техническом решении, устраняет градиент температуры соответственно и поток тепла (Q2) вдоль стенки трубопровода (фиг.3). Тогда поток тепла от нагретого тела к жидкости направлен только перпендикулярно поверхности стенки и отложений, что во много раз увеличивает информативность о толщине отложений.

Тепло бруска передается жидкости через стенку трубопровода, внутренняя поверхность которого омывается жидкостью. Этот случай подобен передаче тепла от пластины обтекаемой ее жидкости [3]. Через наружную поверхность трубопровода потери тепла минимальны (трубопроводы с горячей водой или с другой жидкостью, как правило, теплоизолированы). С учетом этого зависимость температурного перепада между источником тепла и жидкостью можно представить в следующем виде:

где То - температура бруска с момента соприкосновения с поверхностью трубопровода (в момент времени τ=0), Тж - температура жидкости (одновременно и температура поверхности трубопровода до соприкосновения), Т - температура бруска в момент времени τ, k - коэффициент теплопередачи между поверхностью бруска и жидкостью в трубопроводе, V - объем бруска, F - площадь соприкосновения бруска с поверхностью трубопровода, с - объемная теплоемкость бруска, Дж/м3·град. Коэффициент k определяется по известной зависимости [4]:

где α - коэффициент теплоотдачи между жидкостью и стенкой трубопровода; δ, λ - толщина и теплопроводность стенки соответственно; δотл, λотл - толщина и теплопроводность отложений соответственно.

С другой стороны, коэффициент k определяется из полученной временной диаграммы по формуле (полученной из (1) путем логарифмирования правой и левой частей):

Далее из выражения (2), при известных значениях k, α, λ и λотл, определяем искомое значение δотл:

Коэффициент теплоотдачи α определяется из соотношения безразмерных чисел Нуссельта (Nu), Рейнольдса (Re) и Прандтля (Pr) для соответствующих условий гидродинамики потока жидкости в трубопроводе [3].

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, расширить область возможного его применения за счет того, что снятие временной диаграммы изменения температуры нагретого тела проводят при отсутствии градиента температуры по поверхности трубопровода вблизи нагретого тела, что обеспечивается установкой на поверхности трубопровода вблизи нагретого тела вокруг него дополнительного источника тепла в виде кольца.

Источники информации

1. Патент РФ RU 2099632. МПК6 F17D 3/00. Опубл. 20.12.97.

2. Авторское свидетельство SU 312534 А1. Опубл. 25.12.1977. Бюл. №47.

3. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - Ленинград: Машгиз. 1962, с.130-131, 229.

4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - Москва: Энергоиздат. 1981 г.

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов, включающий размещение на поверхности трубопровода источника тепла в виде нагретого тела - бруска с температурой выше температуры жидкости в трубопроводе и снятие временной диаграммы изменения температуры нагретого тела, отличающийся тем, что для устранения градиента температуры на поверхности трубопровода вблизи нагретого тела вокруг него на трубопроводе устанавливают дополнительный источник тепла в виде кольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и неразрушающего контроля, а именно к методам измерения толщины, определения текстурной анизотропии и напряженно-деформированного состояния конструкций и проката из черных и цветных металлов и сплавов в широком диапазоне толщин при одностороннем доступе, дефектоскопии и структуроскопии различных материалов и изделий, и предназначено для применения в металлургии, машиностроении, в авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и ультразвукового неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность и точность результатов измерений толщины изделий.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностирования состояния кровеносного сосуда. .

Изобретение относится к области измерения расстояний до объекта акустическими методами. .

Изобретение относится к комплексам для измерения толщины стенок трубопроводов с использованием звуковых колебаний и может быть использовано для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для неразрушающих испытаний и может быть использовано для измерения толщины образцов материалов и изделий.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для излучения и приема ультразвуковых сигналов в ультразвуковой аппаратуре, преимущественно в ультразвуковых толщиномерах.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. .

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения износа футеровки металлургического агрегата. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам электромагнитно-акустической диагностики электропроводящих материалов, и может быть использовано при бесконтактном измерении толщины объекта контроля или параметров дефекта материала объекта.

Изобретение относится к электрохимии нефтехимических процессов. .
Изобретение относится к дисперсной композиции в виде суспензии на основе масла, содержащей полимеры для снижения сопротивления течению жидкости, и к способу получения такой дисперсной композиции.

Изобретение относится к технологиям и оборудованию по обработке и подаче жидких сред и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, медицинской и в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при проектировании промысловых и магистральных трубопроводов, а также при транспортировке нефти на терминалах.

Изобретение относится к области добычи углеводородных жидкостей. .
Изобретение относится к полимерным добавкам, используемым для быстрого приготовления гидродинамически активных растворов, снижающих гидродинамическое сопротивление при транспортировке водных смесей по трубопроводам.
Изобретение относится к способам подготовки технологической жидкости на углеводородной основе для прокачивания по колонне труб при ремонтных работах на скважине и может быть использовано при транспортировке высоковязкой нефти по трубопроводу.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок
Наверх