Способ попутного подогрева трубопровода Советский патент 1990 года по МПК F17D1/18 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к сборно- разборным «горячим трубопроводам малых диаметров, и может быть использовано для периодической перекачки подогретых вязких и пластичных термочувствительных материалов, например битумных мастик, битумов при производстве кровельных и гидроизоляционных работ в строительстве, а также парафинов, высоковязкой нефти, масла, топлива и т. д. в передвижных и временных установках..

Цель изобретения - выравнивание температурного поля по длине секций сборно- разборного трубопровода и в узлах соединения.

Цель достигается тем, что определяют разности температур между заданным (опорным) значением технологической температуры перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения последней, а затем увеличивают плотность теплового потока нагревателя возле узлов соединения на данной секции и на остальных секциях.

Способ перекачки вязких и пластичных материалов по сборно-разборному трубопроводу реализуется следующим образом.

Перекачку горячей битумной мастики с рабочей температурой 180-200° ведут по сборно-разборному трубопроводу, состоящему из секций длиной по 2,75 м. Секции разогреваются до указанной температуры гибкими ленточными электронагревателями, расположенными на трубе с одинаковым шагом. Секции и узлы соединения секций гидро- теплоизолированы.

На последней секции установлен регулятор температуры. Потребляемая мощность электронагревателя секции составляет 470 Вт при напряжении 380 В и частоте тока 50 Гц.

СП

00 00

со 00 ел

Перед началом перекачки на одной из секций, например на секции с автоматическим регулятором температуры, устанавливают датчики температуры на поверхности трубы секции в средней части секции и возле узла соединения секции (в 50 мм от него), а также на узле соединения этой секции с соседней. Разогревают материал до технологической (рабочей) температуры. Одновременно разогревают трубопровод. Автмати- ческим потенциометром КСП-4 измеряют величину температуры в местах установки датчиков и определяют разность температур.

Измерения показывают, что в момент автоматического отключения электронагревателей (через 37 мин с начала разогрева при температуре окружающего воздуха 4-2°С и скорости ветра 2-3 м/с) на поверхности трубы и электронагревателя температуры ;i 198°C в средней части секции, а /2 160°С возле узла соединения. В то же время на поверхности узла соединения секции температура . Следовательно, разность температур составляет , , д/з 147°С.

Относительная разность температур при этом,б/, 10%, и &1%. Относительная разность температур вычисляется по формуле

(tp-ti) О /-.

IP

где tp - технологическая температура перекачиваемого материала (180°С);

ti - фактическая температура в контролируемой точке секции {t, ti,

10 -коэффициент перевода в проценты.

Продолжают разогрев трубопровода в режиме автоматической компенсации тепло- потерь. Через 2,5-3 ч на трубопроводе установился тепловой баланс, при котором Л/1 170°С, Д 2 136°С, . Относительная разность температур 6/i 5,5%, , а .

Аналогичные результаты разности температур получены через 4-5 ч после перекачки порции битумной мастики, например МБК-Г-100 ГОСТ 2889-80, предварительно разогретой до 180°С (температура размягчения мастики по КиШ составляет 1.05- 110°С). При этом в момент прекращения перекачки разности температур практически равны нулю () за счет тепло- и массообмена с потоком мастики. Затем узлы соединения секций, участки трубы длиной 200-250 мм с обеих сторон узла соединения и .битумная мастика в полости указанных участков трубопровода начинают охлаждаться несмотря на автоматическую компенсацию теплопотерь.

Разность температур Д/ь Д/2 и Д/з возрастают и стремятся достичь значений, полученных при тепловом балансе, а мастика охлаждается до консистентного или пластического состояния.

0

При такой значительной разности температур на поверхности трубы и узлов соединения секций в период прекращения перекачки возрастает вязкость материала и суммарное значение предельного напряжения сдвига материала в трубопроводе. С момента балансирования его с движущим градиентом давления и при дальнейшем превышении происходит закупорка трубопровода. Кроме того, трубопровод с застывщим материалом невозможно запустить в эксплуатацию без применения специальных мер, потому что в узлах соединения секций отсутствуют температурный напор, необходимый для разогрева мастики (МБК-Г-100) до жидкотекущего состояния.

Уменьшение относительной разности температур и увеличение плотности теплового потока возле узлов соединения производят путем уменьшения щага между тремя крайними витками электронагревателя вплоть до соприкосновения двух крайних витков между собой за счет незначительного и равномерного увеличения шага на остальной части секции. Добиваются этим практически равномерного температурного поля вдоль 5 трубы секции или даже повышения температуры с обоих сторон узлов соединения секций не более, чем на 5-10% по сравнению со значением температуры на трубе в средней части секции. Выравнивание температуры вдоль сборно-разборного трубопро- 0 вода выполняют путем перераспределения шага электронагревателя на секции и достигают без увеличения потребляемой мош- ности. Для этого аналогично изменяют шаг навивки нагревателя на остальных секциях трубопровода, предварительно снимают теп- 5 ло и гидроизоляцию, а затем устанавливают на место. Производят перекачку и регулирование температуры в заданном режиме. При этом разность температур между технологической температурой и трубой секции Д/1 и Д/2 не превышает 10°С, а поверх- ностью узла соединения не превышает 50°С (28%). Это значит, что на узле соединения достигнут температурный напор, который предотвращает охлаждение материала в полости узлов соединения до консистент- 5 ного или пластичного состояния при отсутствии течения и позволяет разогреть материал в трубопроводе до жидкотекущего состояния (выше 110°С) не более, чем за 2 ч даже после охлаждения трубопровода до температуры окружающей среды, например в случае ° аварийного отключения электрической энергии и т. д.

Способ перекачки вязких и пластичных материалов может быть реализован на любом другом сборно-разборном трубопроводе.. 5 При этом измеряют на одной секции трубопровода разности температур Д/, Д/2 и Д/з автоматическим потенциометром или мостом с использованием дифференциальных датчиков, или определяют по результатам измерений, например цифровым термоэлектрическим, термометром ТТЦ-1. Затем с учетом разности температур увеличивают плотность теплового потока возле узлов соединения на всех секциях трубопровода. -Это достигают путем: уменьшения шага между начальными и конечными витками нагревателя при спиральном размешении его на трубе секций (описано выше).уменьшении площади поперечного сечения жилы электрического нагревателя возле узлов соединения секций при спиральном и продольном размещении электронагревателей, увеличения площади контакта теплоносителя с трубой секции возле узлов соединения секций при разогреве теплоносителем.

Формула изобретения Способ попутного подогрева трубопровода для перекачки вязких и пластичных материалов, предусматривающий теплоизоляцию и электрообогрев трубопровода с помощью нагревателей, а также контроль и регулирование температуры нагрева трубопровода, отличающийся тем, что, с целью выравнивания температурного поля по длине секций сборно-разборного трубопровода в узлах соединения, определяют разности температур между заданной температурой перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения последней и увеличивают плотность теплового потока

нагревателя возле узлов соединения секций трубопровода.

Изобретение может быть использовано для периодической перекачки подогретых вязких и пластичных термочувствительных материалов. Цель изобретения - выравнивание температурного поля по длине секции сборно-разборного трубопровода в узлах соединения. Предусматривают теплоизоляцию и электрообогрев трубопровода с помощью нагревателей. Контролируют и регулируют т-ру нагрева трубопровода. Определяют разности т-р между заданной т-рой перекачиваемого материала, поверхностью трубы секции и узла соединения. Увеличивают плотность теплового потока нагревателя возле узлов. Это достигают путем уменьшения шага между начальными и конечными витками нагревателя, уменьшения площади поперечного сечения витков и увеличения площади контакта.