АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ МИКРОВОЛНОВОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙ ВОДОНЕФТЯНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H05B6/64 

Группа изобретений относится к технике нагрева материалов и изделий с помощью СВЧ-энергии и может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности в процессе подготовки и транспортировки товарной нефти, а также в других областях народного хозяйства, в технологических процессах, требующих осуществления нагрева диэлектрической среды.

Известен способ, реализуемый устройством, разделения водогазонефтяной смеси, который заключается в воздействии микроволновой энергией от источника электромагнитных колебаний на обрабатываемую среду - водонефтяную смесь, находящуюся в трубопроводе. В результате воздействия микроволновой энергией осуществляется обработка водонефтяной смеси. Управление мощностью источника электромагнитных колебаний предполагает учет температуры нагрева и визуальный контроль обрабатываемой среды. Патент РФ 40925 U1, на полезную модель, МПК7 B08B 7/04, опубликованный 10.10.2004, Бюл. №28.

Устройство разделения водогазонефтяной смеси состоит из трубопровода, содержащего входной участок трубопровода, и выходной участок трубопровода, к торцевой стенке входного участка трубопровода, диаметром d_тр>2λ/2,61, подсоединен узел ввода энергии СВЧ, выполненный в виде волноводного патрубка диаметром d_п>2λ/3,41, герметично закрытым со стороны конца расположенного внутри входного участка трубопровода радиопрозрачной диафрагмой конической формы и с волноводным фланцем на другом конце, к которому подсоединен тракт СВЧ-источника энергии СВЧ. Высота h_д диафрагмы составляет от половины до полутора диаметра основания d_oc диафрагмы, а диаметр основания d_oc диафрагмы взят не менее 2λ/3,41. Через торцевую стенку входного участка трубопровода внутрь волноводного патрубка введены входной и выходной воздушные патрубки. Узел ввода для нефти расположен на боковой стенке входного участка трубопровода напротив боковой поверхности волноводного патрубка, а вершина радиопрозрачной диафрагмы обращена вглубь входного участка трубопровода. Выходной участок трубопровода содержит узлы отбора фракций. Управление мощностью осуществляется вручную либо не предусматривается. Патент РФ 40925 U1 на полезную модель, МПК7 B08B 7/04, опубликованного 10.10.2004, Бюл. №28.

Способ, выбранный в качестве прототипа для предлагаемого способа по патенту РФ №2327865, МПК7 H05B 6/64, 27.06.2008, Бюл. №18, заключается в воздействии энергией СВЧ от источника электромагнитных колебаний на обрабатываемую среду, находящуюся в трубопроводе, перед и после воздействия энергией СВЧ на обрабатываемую среду измеряют ее параметры, на основе которых определяют управляющий сигнал мощности источника электромагнитных колебаний, излучением которого с заданной мощностью, воздействуют на обрабатываемую среду.

«Устройство микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси», выбранное в качестве прототипа для предлагаемого устройства по патенту РФ №63159, на полезную модель МПК H05B 6/64 (6/68), опубликованного 10.05.2007, Бюл. №13, состоит из узла ввода, расположенного на боковой стенке в начале трубопровода, узла ввода энергии СВЧ, расположенного в трубопроводе, связанного с источником электромагнитных колебаний посредством СВЧ тракта, в узел ввода герметично установлены первый датчик температуры и блок измерения скорости потока, в выходном участке трубопровода вне зоны воздействия электромагнитного поля СВЧ также установлены второй датчик температуры, первый узел отбора обрабатываемой среды, связывающий одновременно трубопровод с блоком измерения плотности, блоком измерения теплоемкости, блоком измерения теплопроводности, блоком измерения диэлектрической проницаемости обрабатываемой среды, и установлен второй узел отбора, связывающий одновременно блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости с трубопроводом, причем блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости, блок измерения температуры, блок измерения скорости потока, соединены интерфейсами через ЭВМ с источником электромагнитных колебаний, при этом датчики температуры первый и второй соединены информационными проводами с блоком измерения температуры.

Недостатками способа и устройства, выбранных в качестве прототипов предлагаемого изобретения, является периодическое изменение мощности источника СВЧ электромагнитной волны воздействующей на обрабатываемую среду, вследствие чего изменяется глубина проникновений СВЧ-волны в обрабатываемой среде и, следовательно, изменяется объем (область) обработки обрабатываемой среды. Ввод обрабатываемой среды осуществляется только с одной стороны, что проводит к неравномерной обработке обрабатываемой среды. Расслоившиеся среды газ и вода в области обработки способствуют неравномерной (неэффективной) обработке обрабатываемой среды.

Предсказать эффект обработки среды в связи с конструктивными особенностями и с постоянными изменениями мощности СВЧ волны в способе прототипа невозможно.

Вследствие чего недостатком способа и устройства является невозможность эффективного управления процессом обработки обрабатываемой среды, как следствие происходит нерациональный расход энергопотребления устройства и снижается качество обрабатываемой смеси.

Решаемая техническая задача предлагаемых изобретений заключается в обеспечении эффективного автоматизированного энергоэкономичного процесса микроволновой обработки, позволяющего повысить качество обрабатываемой среды.

Под обрабатываемой средой понимается жидкая или газообразная диэлектрическая среда, например водонефтяная смесь.

Техническая задача в автоматизированном способе микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси, заключающемся в непрерывном воздействии энергией СВЧ от источника электромагнитных колебаний на движутся обрабатываемую среду, находящуюся в трубопроводе, до воздействия СВЧ-энергии, и после воздействия СВЧ-энергии на обрабатываемую среду в трубопроводе на расстоянии от узла ввода СВЧ-энергии большем, чем глубина проникновения электромагнитной волны, измеряют Т - температуру нагрева, ρ - плотность, c - теплоемкость, λ - теплопроводность, е - диэлектрическую проницаемость и tg - тангенс угла диэлектрических потерь обрабатываемой среды, достигается тем, что обрабатываемую среду подают сверху и снизу трубопровода, в начале трубопровода - в области ввода обрабатываемой среды газ и воду выводят из трубопровода, на основе измеренных параметров определяют скорость подачи потока обрабатываемой среды, с которой ее подают в трубопровод,

Техническая задача в устройстве для осуществления автоматизированного способа микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси, содержащем узел ввода энергии СВЧ, расположенный с торца трубопровода, связанный с источником электромагнитных колебаний посредством СВЧ тракта, первый датчик температуры, в выходном участке трубопровода вне зоны воздействия электромагнитного поля СВЧ установлен второй датчик температуры, при этом датчики температуры первый и второй соединены информационными проводами с блоком измерения температуры, первый узел отбора обрабатываемой среды одновременно соединен с блоком измерения плотности, с блоком измерения теплоемкости, с блоком измерения теплопроводности, с блоком измерения диэлектрической проницаемости обрабатываемой среды, и в выходном участке трубопровода вне зоны воздействия электромагнитного поля СВЧ установлен второй узел отбора, соединяющий одновременно блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости с трубопроводом, причем блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости, блок измерения температуры соединены интерфейсами через ЭВМ с источником электромагнитных колебаний, достигается тем, что введен первый канал подачи, подсоединенный к входу разветвителя, в первом канале подачи установлены первый узел отбора обрабатываемой среды и блок регулировки скорости подачи обрабатываемой среды, соединенный с ЭВМ интерфейсом, два выхода разветвителя соединены соответственно со вторым каналом подачи и третьим каналом подачи, второй канал подачи соединен с нижним узлом ввода, третий канал подачи соединен с верхним узлом ввода, верхний и нижний узлы ввода расположены на боковых противоположных стенках сверху и снизу в начале трубопровода, также в начале трубопровода - в области ввода обрабатываемой среды - в трубопроводе установлены первый датчик температуры, в верхней части трубопровода - узел сброса газа, в нижней части трубопровода - узел вывода воды.

На фиг.1 приведена схема устройства для осуществления автоматизированного способа микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси с одним источником электромагнитных колебаний, с двумя верхним и нижним узлами ввода обрабатываемой среды и с первым узлом отбора, связывающего одновременно первый канал подачи с блоками измерения параметров обрабатываемой среды и со вторым узлом отбора, связывающего одновременно блоки измерения с трубопроводом.

На фиг.2 представлен алгоритм работы ЭВМ вычисления скорости подачи потока обрабатываемой среды в трубопровод.

На фиг.3 представлена геометрия устройства поступления обрабатываемой среды по каналам подачи, через верхний узел ввода и нижний узел ввода в трубопровод.

На фиг.1 изображена схема с приборами, которые измеряют только по одному параметру обрабатываемой среды.

Схема устройства, иллюстрирующего осуществление автоматизированного способа микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси, представленная на фиг.1, содержит: первый канал подачи 1 обрабатываемой среды 2, соединенный с входом разветвителя 3, два выхода разветвителя 3 соединены соответственно со вторым каналом подачи 4 и с третьим каналом подачи 5, второй канал подачи 4 соединен с нижним узлом ввода 6, третий канал подачи 5 соединен с верхним узлом ввода 7, верхний 7 и нижний 6 узлы ввода расположены на боковых противоположных стенках сверху и снизу в начале трубопровода 8, например, в притык к краю трубопровода 8 возле узла ввода СВЧ-энергии 9, узел ввода СВЧ-энергии 9 расположен с торца в трубопроводе 8 и связан с источником электромагнитных колебаний 10 посредством СВЧ-тракта 11, в начале трубопровода 8, например, 30 см от края, установлен первый датчик температуры 12, сверху трубопровода, например, 45 см от края, установлен узел сброса газа 13, снизу трубопровода, например, 45 см от края, установлен узел вывода воды 14, в первом канале подачи 1 герметично установлены блок регулировки скорости подачи обрабатываемой среды 15 и первый узел отбора 16 обрабатываемой среды 2, выполненный в виде трубы герметично установленный в первый канале подачи 1, первый узел отбора 16 связывает одновременно первый канал подачи 1 с блоком 17 измерения плотности, с блоком 18 измерения теплоемкости, с блоком 19 измерения теплопроводности, с блоком 20 измерения диэлектрической проницаемости обрабатываемой среды 2, в трубопроводе 8, например, на расстоянии 3λ (λ - длина волны источника электромагнитных колебаний) от узла ввода СВЧ-энергии 9 также установлены второй датчик температуры 21 и второй узел отбора 22, выполненный в виде трубы, герметично установленной в трубопровод 8, второй узел отбора 22 связывает одновременно блок 17 измерения плотности, блок 18 измерения теплоемкости, блок 19 измерения теплопроводности, блок 20 измерения диэлектрической проницаемости с трубопроводом 8, причем блок 17 измерения плотности, блок 18 измерения теплоемкости, блок 19 измерения теплопроводности, блок 20 измерения диэлектрической проницаемости, блок 23 измерения температуры, блок 15 регулировки скорости подачи обрабатываемой среды 2 соединены интерфейсами 24 через ЭВМ 25 с источником электромагнитных колебаний 10, при этом датчики температуры первый 12 и второй 21 соединены информационными проводами 26 с блоком 23 измерения температуры.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа и работу устройства. По первому каналу подачи 1, со скоростью V₀ обрабатываемая среда 2 через разветвитель 3, второй канал подачи 4, третий канал подачи 5, через верхний узел ввода 7 и нижний узел ввода 6 подается в трубопровод 8.

В качестве каналов подачи первого 1 второго 4 и третьего 5 обрабатываемой среды 2 могут применяться классические трубы, например диаметрами 50 мм, диаметры которых равны или больше диаметров труб выходов разветвителя 3. Разветвитель 3 представляет собой классический трубопровод тройник - один вход и два выхода, диаметры которых 50 мм. Таким образом, разветвитель 3 делит поток движущейся обрабатываемой среды 2 на два потока, которые соответственно через нижний 6 и верхний 7 узлы ввода обрабатываемой среды подаются в трубопровод 8, фиг.3.

Диаметры труб двух выходов и входа разветвителя 3 должны быть одинаковыми, например, 50 мм, а соотношение диаметра трубопровода 8 к диаметрам труб входа и выходов разветвителя 3 должны быть, например, восемь к одному соответственно.

В процессе поступления обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8 образуется выделение газа и воды. Газ выводиться из трубопровода 8 через узел сброса газа 13, расположенного сверху трубопровода 8, в области ввода обрабатываемой среды 2, например, на расстоянии 45 см от начала трубопровода 8, выполненного в виде герметично установленной трубы в трубопроводе 8, автоматизированного вентиля и датчика наличия нефти. Если через трубу выходит газ, то датчик наличия нефти подает сигнал на открытие автоматизированного вентиля и газ из трубопровода 8 сбрасывается. Если газ, из трубопровода 8, вышел и через трубу стала выходить обрабатываемая среда 2, то датчик наличия нефти подает сигнал на закрытие автоматизированного вентиля, и обрабатываемая среда 2 из трубопровода 8 через герметично установленную трубу не выходит.

Вода выводиться через узел вывода воды 14, расположенный снизу трубопровода 8, в области ввода обрабатываемой среды 2, например, на расстоянии 45 см от начала трубопровода 8, выполненного в виде герметично установленной трубы в трубопроводе 8, автоматизированного вентиля и датчика наличия нефти. Если через трубу выходит вода, то датчик наличия нефти подает сигнал на открытие автоматизированного вентиля и вода из трубопровода 8 выводиться. Если вода, из трубопровода 8, вышла и через трубу стала выходить обрабатываемая среда 2, то датчик наличия нефти подает сигнал на закрытие автоматизированного вентиля, и обрабатываемая среда 2 из трубопровода 8 через герметично установленную трубу не выходит.

Вывод газа и воды позволяет получить однородную обрабатываемую среду в области ввода обрабатываемой среды.

Под областью ввода обрабатываемой среды понимается область в трубопроводе 8, например, с начала трубопровода 8 до расстояния 3λ (λ - длина волны источника электромагнитных колебаний), в которую подают обрабатываемую среду 2 через узлы ввода верхний 7 и нижний 6, установленные, например, впритык к краю трубопровода. Область ввода обрабатываемой среды 2 также является областью обработки обрабатываемой среды 2, так как в этой области происходит воздействие энергией СВЧ на обрабатываемую среду 2.

Включают источник электромагнитных колебаний 10, воздействующий с постоянной А₀ - мощностью СВЧ электромагнитной волны на обрабатываемую среду 2. Включают измерительные блоки обрабатываемой среды: температуры, теплоемкости, плотности, теплопроводности, скорости потока, диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Датчиками температуры первым 12 и вторым 21, сигналы с которых поступают на блок 20 измерения температуры и ЭВМ 25 измеряется температура, до начала процесса термообработки измеряется Т₀ - начальная температура, и после окончания нагрева измеряется Т - температура нагрева. В первом канале подачи 1 обрабатываемая среда 2 из первого узла отбора 16 одновременно поступает в блок 17 измерения плотности, блок 18 измерения теплоемкости, блок 19 измерения теплопроводности, блок 20 измерения диэлектрической проницаемости, где происходит измерение соответственно параметров c - теплоемкости, ρ - плотности, λ - теплопроводности е - диэлектрической проницаемости и tgδ - тангенса угла диэлектрических потерь обрабатываемой среды 2. Из блока 17 измерения плотности, блока 18 измерения теплоемкости, блока 19 измерения теплопроводности, блока 20 измерения диэлектрической проницаемости обрабатываемая среда 2 поступает через второй узел отбора 22 в трубопровод 8. Измеренные параметры: Т₀ - начальная температура, Т - температура нагрева, ρ - плотность, с - теплоемкость, λ - теплопроводность, е - диэлектрическая проницаемость и tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь обрабатываемой среды 2 подаются через интерфейсы 24 в ЭВМ 25, где с помощью алгоритма программы, основанной на математической формуле, полученной в результате моделирования процесса СВЧ нагрева обрабатываемой среды, рассчитывается требуемая скорость - V₁ подачи потока обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8.

С ЭВМ 25 подается сигнал на блок 15 регулировки скорости подачи обрабатываемой среды, который подает поток обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8 с заданной скоростью - V₁.

На фиг.2 представлен алгоритм работы ЭВМ по вычислению требуемой скорости - V₁ подачи поток обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8.

В качестве формулы в алгоритме вычисления скорости - V₁ подачи потока обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8, может использоваться и другая, как аналитического вида, так и численного, удовлетворяющая данному процессу обработки среды.

В ЭВМ поступают и вводят параметры обрабатываемой среды 2 (фиг.2): А₀ - мощность СВЧ электромагнитной волны, Т₀ - начальная температура, Т - температура после воздействия энергии СВЧ, Т_т - требуемая температура нагрева, е^/ - диэлектрическая проницаемость, tgδ - тангенс угла диэлектрических потерь, f - частота воздействия электромагнитной энергии, V₀ - начальная скорость поступления потока обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8, c₀ - скорость распространения электромагнитной волны, с - теплоемкость, ρ - плотность, λ - теплопроводность, 2d·2δ - область, в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода 8, воздействия электромагнитной энергии СВЧ на обрабатываемую среду 2 в трубопроводе 8, S₁ - сечение первого канала подачи 1 обрабатываемой среды 2, S₂ - сечение трубопровода 8.

Обработка обрабатываемой среды заключается в ее нагреве до требуемой температуры. Эффективная микроволновая обработка водонефтяной смеси, как показали эксперименты, происходит при температуре Т_т=40°C.

Если обрабатываемая среда нагрета до требуемой температуры, например до Т_т=40°C, то поток обрабатываемой среды 2 продолжает поступать в трубопровод 8 с той же скоростью V₀=V1.

В качестве примера конкретной реализации блок 15 регулировки скорости подачи обрабатываемой среды 2 может быть использован элементарный частотный преобразователь, на вход которого поступает определенная частота, регулирующая скорость вращения вала. Меняя частоту вращения частотного преобразователя, изменяется скорость вращения вала и соответственно изменяется скорость подаваемого потока обрабатываемой среды 2.

Если температура нагрева Т обрабатываемой среды отличается от требуемой Т_т, то рассчитывается v₁ - скорость поступления потока обрабатываемой среды 2 в трубопровод 8.

При поступлении потока обрабатываемой среды 2 с заданной скоростью V₁ в трубопровод 8 некоторый объем Об=x·y·z обрабатываемой среды 2 в трубопроводе 8 будет нагрет до требуемой температуры Т_т.

В ЭВМ 25 происходит вычисления следующих значений: границ x, y и z объема обрабатываемой среды, x=y=√S₂, z=1/α - глубина проникновения электромагнитной волны, t=z/V₂ - время нагрева обрабатываемой диэлектрической среды 2 в объеме Об; е"=tgδ/е' - комплексная диэлектрическая проницаемость обрабатываемой среды 2; - модуль диэлектрической проницаемости; - температуропроводность;

коэффициент - коэффициент энергетического прохождения; - коэффициент затухания, выражения которых могут быть взяты, например, из учебника «Электродинамика» и из статьи [Рикенглаз Л.Э. К теории нагрева диэлектриков мощными электромагнитными полями. ИФЖ, 27, 1061 (1974)].

Причем, если в первом канале подачи 1 обрабатываемой среды 2 сечением S₁ протекает обрабатываемая среда объемом Об за время t, то тот же самый объем Об обрабатываемой среды за то же время t протекает в трубопроводе 8, сечением S₂ (приложение 2). Если в канале подачи 1 обрабатываемая среда 2 объемом Об проходит путь L₁ со скоростью V₁, тогда аналогично если в трубопроводе 8 обрабатываемая среда того же объема Об за то же время проходит путь L₂ со скоростью V₂, тогда откуда следует _- скорость потока обрабатываемой среды 2 в канале подачи 1, которая вычисляется на основе полученной формулы

где наименование буквенных обозначений, входящих в формулу, приведены выше.

В ЭВМ 25 рассчитывается V₁ определяется управляющий сигнал скорости потока обрабатываемой среды 2 по первому каналу подачи 1 в трубопровод 8. Управляющий сигнал скорости потока подается по интерфейсу 24 в блок 15 регулировки скорости подачи обрабатываемой среды 2, который с требуемой скоростью V₁ подает обрабатываемую среду 2 в трубопровод 8.

Таким образом, при воздействии электромагнитной энергии СВЧ происходит нагрев обрабатываемой среды до требуемой температуры Т_т, при которой происходит необходимая обработка.

В связи с тем, что обрабатываемая среда 2 движется, периодически осуществляется автоматическое измерение параметров среды и расчет скорости V₁.

Наличие датчиков, механизма и блоков измерения параметров обрабатываемой среды позволяет получить необходимые исходные данные для анализа процесса микроволновой обработки, вычислить V₁ скорость и определить сигнал в ЭВМ, рационально управляющего блоком 15 подачи обрабатываемой среды.

По сравнению с прототипом автоматизированный процесс микроволновой обработки водонефтяной смеси технологически реализовать гораздо проще, так как в предлагаемом способе управляется поток подачи обрабатываемой среды 2, а в прототипе управляется мощность воздействия на обрабатываемую среду. Реализовать управление потоком жидкой среды 2 гораздо проще и эффективнее, чем реализовать управление мощностью источника электромагнитных СВЧ-колебаний.

В прототипе обрабатываемая среда 2 поступает в трубопровод только с верхней стороны, а в предлагаемом способе обрабатываемая среда поступает сверху и снизу трубопровода 8, т.е. с разных сторон, обеспечивая однородную среду в области обработки обрабатываемой среды.

Так же в начале трубопровода 8 предусмотрены узел сброса газа 13 и узел отвода воды 14, что то же обеспечивает равномерное распределение обрабатываемой среды 2 в области воздействия энергией СВЧ.

Узлы ввода верхний 7 и нижний 6 обрабатываемой среды 2 в трубопроводе 8 могут быть выполнены в виде герметично установленных труб диаметром, например 50 мм, в количестве более или равном единицы для равномерной подачи и обработки обрабатываемой среды.

Неравномерный нагрев некоторых областей обрабатываемой среды 2 ниже или выше требуемой температуры Т_т, что может происходить в устройстве прототипа, влечет за собой нерациональное потребление электроэнергии устройства, некачественную обработку среды и даже может привести к браку.

В результате чего предлагаемый автоматизированный способ и устройство по сравнению с прототипами позволяет снизить время обработки и энергетические затраты, а так же повысить качество обрабатываемой среды.

Все перечисленные выше блоки и элементы данного устройства могут быть выполнены по стандартным, опубликованным в литературе схемам либо приобретены на рынке товаров России.

Вышеперечисленные приборы и их аналоги имеют выход для подключения через стандартный интерфейс к ЭВМ и могут быть взяты, например, из каталога "ТД "Автоматика" - контрольно-измерительные приборы (КИПИА) г.Смоленск, E-mail: automatika@sci.smolensk.ru.

Узел ввода энергии СВЧ 9, расположенный с торца в трубопроводе 9, связанный с источником электромагнитных колебаний 10 посредством СВЧ-тракта 11 могут быть в количестве более или равном единицы и конструктивно выполнены различными вариантами, например как в патенте РФ №2196227, МПК7 E21B 43/34, опубликованного 10.01.2003, Бюл. №1. «Устройство разделения водогазонефтяной смеси», или РФ 40925 U1, МПК7 B08B 7/04, опубликованном 10.10.2004, Бюл. №28, «Устройство разделения водонефтяной смеси», или РФ №2234824 C1, МПК7 H05B 6/64, 6/80, В08B 7/04, опубликованного 20.08.2004, Бюл. 23. «Способ микроволновой обработки жидкой диэлектрической среды и устройство для его осуществления», а так же РФ №34841 U1, МПК7 Н05B 6/64, опубликованный 10.12.2003, Бюл. №34, «Устройство для термообработки диэлектрического материала в электромагнитном СВЧ поле» и др.

Использование способа и устройства особенно эффективно в нефтедобывающей промышленности в технологическом процессе обработки водонефтяной смеси, а также в других областях народного хозяйства, в технологических процессах требующих осуществления нагрева диэлектрической среды.

Группа изобретений относится к технике нагрева материалов и изделий с помощью СВЧ-энергии и может быть использована в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности в процессе подготовки и транспортировки товарной нефти. Техническая задача предлагаемых изобретений заключается в обеспечении эффективного автоматизированного энергоэкономичного процесса микроволновой обработки, позволяющего повысить качество обрабатываемой среды. Способ заключается в непрерывном воздействии энергией СВЧ от источника электромагнитных колебаний на движутся обрабатываемую среду, находящуюся в трубопроводе, до воздействия СВЧ-энергии, и после воздействия СВЧ-энергии на обрабатываемую среду в трубопроводе на расстоянии от узла ввода СВЧ-энергии большем, чем глубина проникновения электромагнитной волны, измеряют параметры, при этом обрабатываемую среду подают сверху и снизу трубопровода, в начале трубопровода - в области ввода обрабатываемой среды газ и воду выводят из трубопровода, на основе измеренных параметров определяют скорость подачи потока обрабатываемой среды. Устройство содержит узлы, обеспечивающие реализацию способа. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автоматизированный способ микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси, заключающийся в непрерывном воздействии энергией СВЧ от источника электромагнитных колебаний на движущуюся обрабатываемую среду, находящуюся в трубопроводе, до воздействия СВЧ-энергии, и после воздействия СВЧ-энергии на обрабатываемую среду в трубопроводе на расстоянии от узла ввода СВЧ-энергии большем, чем глубина проникновения электромагнитной волны, измеряют Т - температуру нагрева, ρ - плотность, с - теплоемкость, λ - теплопроводность, е - диэлектрическую проницаемость и tg - тангенс угла диэлектрических потерь обрабатываемой среды, отличающийся тем, что обрабатываемую среду подают сверху и снизу трубопровода, в начале трубопровода - в области ввода обрабатываемой среды газ и воду выводят из трубопровода, на основе измеренных параметров определяют скорость подачи потока обрабатываемой среды, с которой ее подают в трубопровод.

2. Автоматизированное устройство микроволновой обработки жидкой водонефтяной смеси, содержащее узел ввода энергии СВЧ, расположенный с торца трубопровода, связанный с источником электромагнитных колебаний посредством СВЧ тракта, первый датчик температуры, в выходном участке трубопровода вне зоны воздействия электромагнитного поля СВЧ установлен второй датчик температуры, при этом датчики температуры первый и второй соединены информационными проводами с блоком измерения температуры, первый узел отбора обрабатываемой среды, одновременно соединен с блоком измерения плотности, с блоком измерения теплоемкости, с блоком измерения теплопроводности, с блоком измерения диэлектрической проницаемости обрабатываемой среды, и в выходном участке трубопровода вне зоны воздействия электромагнитного поля СВЧ установлен второй узел отбора, соединяющий одновременно блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости с трубопроводом, причем блок измерения плотности, блок измерения теплоемкости, блок измерения теплопроводности, блок измерения диэлектрической проницаемости, блок измерения температуры, соединены интерфейсами через ЭВМ с источником электромагнитных колебаний, отличающееся тем, что введен первый канал подачи, подсоединенный к входу разветвителя, в первом канале подачи установлены первый узел отбора обрабатываемой среды и блок регулировки скорости подачи обрабатываемой среды, соединенный с ЭВМ интерфейсом, два выхода разветвителя соединены соответственно со вторым каналом подачи и третьим каналом подачи, второй канал подачи соединен с нижним узлом ввода, третий канал подачи соединен с верхним узлом ввода, верхний и нижний узлы ввода, расположены на боковых противоположных стенках сверху и снизу в начале трубопровода, также в начале трубопровода - в области ввода обрабатываемой среды в трубопроводе установлены первый датчик температуры, в верхней части трубопровода - узел сброса газа, в нижней части трубопровода - узел вывода воды.