Устройство для разогрева и слива вязких жидкостей из емкости

Устройство для разогрева и слива вязких жидкостей из емкости

Реферат

 

Устройство для разогрева и слива вязких жидкостей из емкостей относится к погрузочно-разгрузочному оборудованию и может быть использовано при сливе вязких жидкостей из емкостей. Это позволяет снизить время разогрева со стабильным процессом рециркуляции при низких исходных температурах жидкостей. Устройство содержит последовательно соединенные всасывающий трубопровод, насос, напорный трубопровод с теплообменником, непроницаемую перегородку любой формы с открытыми верхним и нижним краями для отделения объема жидкости над зоной подачи и отбора жидкости из емкости от основного объема жидкости. Напорный трубопровод соединен посредством перепускного канала с внутренней полостью непроницаемой перегородки, что обеспечивает стабильную разгрузку жидкостей при исходных температурах ниже температур застывания и высоких исходных вязкостях. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области разгрузки вязких жидкостей из емкостей. При хранении или транспортировании в емкостях вязких жидкостей вследствие длительного охлаждения и (или) отстоя происходит существенное увеличение их вязкости как за счет снижения температуры, так и за счет разделения различных фракций по высоте. Вследствие этого усложняются процесс разгрузки и существенно увеличивается время разгрузки емкостей.

Примером таких жидкостей являются мазуты, вязкость которых сильно зависит от температуры (Справочник "Нефтепродукты".- М.: Химия, 1966 г.), в особенности, если их температура ниже температуры застывания.

Известны различные устройства для слива вязких жидкостей, использующие предварительный разогрев этих жидкостей до температуры, при которой жидкости можно было бы достаточно быстро сливать. Как правило, такие устройства имеют в своем составе всасывающий и напорный трубопроводы, насос и теплообменник [1].

Однако для жидкостей, находящихся в емкостях и имеющих температуру ниже температуры застывания, такие устройства работают нестабильно. Это связано с тем, что при плохой текучести и малых подачах холодной очень вязкой жидкости через насос в теплообменник нет достаточного количества горячей жидкости, создающей в емкости устойчивый, с точки зрения тепломассообмена процесс рециркуляции. Этот процесс стабилизируется, когда в зоне отбора жидкости из емкости образуется область теплой текучей жидкости вследствие перемешивания горячей жидкости после теплообменника с частью холодной вязкой жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является установка для разогрева и слива из ж.д. цистерн затвердевшего материала, содержащая последовательно соединенные всасывающий трубопровод, насос и напорный трубопровод с теплообменником [2].

Недостатками известного устройства являются необходимость иметь отдельную емкость, требующую обеспечение ее заполнения и разогрева жидкости в ней до требуемой температуры; начиная с некоторого уровня вязкости разгружаемой из емкости жидкости, объем "стартовой" емкости, гарантирующий надежный старт устройства, становится соизмеримым с объемом разгружаемой емкости; при повторном старте возможен перелив емкости; сложно погружать всасывающий и напорный трубопроводы в емкость при низкой температуре (высокой вязкости) жидкости.

Для рециркуляционных устройств разогрева и слива определяющим является начало процесса разогрева - старт. Условно стартом можно назвать интервал времени, на котором вязкая жидкость в емкости нагревается до температуры застывания, начиная с которой процесс разогрева стабилизируется. При температуре жидкости ниже температуры застывания время старта может оказаться чрезвычайно большим или практически бесконечно большим.

При температуре жидкости на старте ниже температуры застывания расход через всасывающий трубопровод мал, истечение разогретой в теплообменнике жидкости из напорного трубопровода в емкость вялое и происходит не перемешивание разогретой и холодной жидкостей, а всплытие разогретой жидкости на поверхность холодной жидкости и растекание ее по всей поверхности. При этом в зоне отбора жидкости из емкости постоянно находится холодная жидкость.

Если все-таки происходит частичное перемешивание разогретой и холодной жидкостей, то в зоне отбора температурные условия оказываются нестабильными, что может привести к необратимому срыву процесса рециркуляции.

Основное отличие изобретения состоит в том, что процесс разогрева жидкости в емкости основан на организации рециркуляции с помощью непроницаемой перегородки в небольшом объеме: в зоне подачи и отбора жидкости. Разогретая жидкость, всплывая из зоны подачи и отбора, не растекается по всей поверхности холодной жидкости в емкости, а остается в пределах, ограниченных непроницаемой перегородкой, где постепенно накапливается, вытесняя вниз более холодную плотную жидкость. Время, необходимое для разогрева жидкости в объеме, ограниченном перегородкой, является относительно небольшим. Кроме того, этот объем жидкости может быть разогрет достаточно быстро автономным источником тепла. Наличие рядом с зоной подачи и отбора объема горячей жидкости позволяет обеспечить быстрый, стабильный во времени старт, т.е. быстро начать работать на достаточно разогретой жидкости при низких исходных температурах жидкостей.

Непроницаемая перегородка с открытыми верхом и низом представляет собой практически "стартовую" емкость, погруженную в "основную" емкость. В силу того, что система "основная емкость - стартовая емкость" представляет собой сообщающиеся сосуды, мы имеем как бы стартовую емкость неограниченного объема.

Перепускной канал между напорным трубопроводом и объемом, ограниченным непроницаемой перегородкой, обеспечивает поддержание уровня разогретой жидкости в этом объеме, так как при работе устройства на установившемся режиме разогретая жидкость может вытекать из объема, ограниченного непроницаемой перегородкой.

Уровень жидкости внутри непроницаемой перегородки может отличаться от уровня жидкости в емкости как за счет разности плотностей холодной и разогретой жидкостей, так и за счет той разницы в высотах столбов жидкости, которая создает напор, необходимый для осуществления массообмена между объемом, ограниченным непроницаемой перегородкой и основным объемом в емкости.

Задачей изобретения является создание устройства для разогрева и слива вязких жидкостей с минимальным временем разогрева со стабильным процессом рециркуляции в емкости при низких исходных температурах жидкостей.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для разогрева и слива жидкостей из емкостей, содержащем последовательно соединенные всасывающий трубопровод, насос и напорный трубопровод с теплообменником, имеется непроницаемая перегородка любой формы с открытыми верхним и нижним краями для отделения объема жидкости над зоной подачи и отбора жидкости из емкости от основного объема жидкости, при этом верхний открытый край перегородки выполнен с возможностью расположения его выше уровня жидкости в емкости, а нижний открытый край - непосредственно над зоной отбора и подвода жидкости в емкость, напорный трубопровод соединен посредством перепускного канала с внутренней полостью непроницаемой перегородки.

Перегородка может быть выполнена любой, приемлемой с точки зрения ее прочности и условий размещения в емкости, конфигурации.

Для облегчения погружения устройства в емкость с очень вязкой жидкостью непроницаемая перегородка может быть выполнена с подогревом.

На фиг.1 изображено устройство для разогрева и слива вязких жидкостей из емкостей; на фиг.2 - то же, вариант выполнения.

Устройство содержит последовательно соединенные всасывающий трубопровод 1, с помощью которого осуществляется отбор жидкости из емкости 2, насос 3 и напорный трубопровод 4, с помощью которого осуществляется подвод жидкости в емкость, с теплообменником 5. В емкость погружена непроницаемая перегородка 6, отделяющая объем жидкости 7 над зоной подачи и отбора жидкости из емкости 8 от основного объема. Непроницаемая перегородка соединена с напорным трубопроводом перепускным каналом 9. Всасывающая и напорная линии гидросисетемы совместно с объемом жидкости 7 и зоной подачи и отбора 8 образуют контур рециркуляции жидкости в емкости.

Работа устройства происходит следующим образом.

В емкость 2, из которой необходимо разгрузить вязкую жидкость, устанавливаются всасывающий 1 и напорный 4 трубопроводы, а также непроницаемая перегородка 6. Для облегчения погружения в емкость с вязкой жидкостью, во время погружения непроницаемой перегородки производится ее подогрев с помощью приспособления 10.

С помощью приспособления 10 производится разогрев объема жидкости 7 до температуры, не; ниже температуры ее застывания с последующим заполнением (заливкой) этой разогретой жидкостью гидравлического контура устройства. При этом заборное устройство всасывающего трубопровода 1 должно находиться внутри объема разогретой жидкости 7.

После заливки гидравлического контура включают насос 3, который начинает перекачивать разогретую жидкость в теплообменник 5, где происходит разогрев жидкости посредством теплопередачи от теплоносителя. После теплообменника разогретая жидкость через напорный трубопровод возвращается в объем жидкости 7, заключенный в непроницаемую перегородку 6.

После запуска насоса и установления циркуляционного режима, всасывающий 1 и напорный 4 трубопроводы погружают ниже уровня нижнего открытого края непроницаемой перегородки 6 таким образом, чтобы обеспечить поступление жидкости во всасывающий трубопровод 1 при некоторой установившейся стационарной температуре в зоне подачи и отбора 8. При этом после теплообменника 5 часть расхода горячей жидкости поступает по напорному трубопроводу 4 в зону подачи и отбора 8, а другая часть подается по перепускному каналу 9 в объем, ограниченный непроницаемой перегородкой 6, тем самым поддерживая объем разогретой жидкости 7 и стабилизируя процесс рециркуляции.

Температура жидкости в зоне подачи и отбора 8 устанавливается в результате перемешивания горячей жидкости из напорного трубопровода 4, горячей жидкости из объема 7, заключенного в непроницаемую перегородку 6 с холодной вязкой жидкостью, поступающей в зону 8 из емкости 2.

Устройство позволяет за счет взаимного расположения нижнего края непроницаемой перегородки 6 и трубопроводов 1, 4 регулировать, температуру в зоне подвода и отбора 8 в некотором диапазоне, обеспечивающем нормальную рециркуляцию.

Таким образом, во всасывающий трубопровод поступает жидкость, разогретая до температуры, превышающей температуру застывания, т.е. имеющая достаточную текучесть для обеспечения оптимального расхода жидкости через насос и теплообменник с момента старта и до окончания разогрева всего основного объема жидкости в емкости. В результате стабилизируется во времени режим разогрева жидкости в емкости и снижается общее время разогрева и слива.

Слив осуществляется после того, как весь объем жидкости в * емкости разогрет до необходимой температуры.

Формула изобретения

1. Устройство для разогрева и слива вязких жидкостей из емкостей, содержащее последовательно соединенные всасывающий трубопровод, насос и напорный трубопровод с теплообменником, отличающееся тем, что оно снабжено непроницаемой перегородкой любой формы с открытыми верхним и нижним краями для отделения объема жидкости над зоной подачи и отбора жидкости из емкости от основного объема жидкости, при этом верхний открытый край перегородки выполнен с возможностью расположения его выше уровня жидкости в емкости, а нижний открытый край - непосредственно над зоной отбора и подвода жидкости в емкость, напорный трубопровод соединен посредством перепускного канала с внутренней полостью непроницаемой перегородки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что непроницаемая перегородка снабжена приспособлением для ее подогрева.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2