ЦИСТЕРНА ДЛЯ ВЯЗКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к вагонам-цистернам, предназначенным для перевозки вязких жидкостей, например вязких нефтепродуктов, как мазуты.
Известны цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов с устройствами разогрева транспортируемой жидкости, обеспечивающие восстановление или сохранение ее текучести (Губенко В. К., Никодимов А.П., Жилин Г.К. Цистерны устройство, эксплуатация, ремонт. - М.: Транспорт, 1990 г, стр 39-44).
Недостатком этих цистерн является необходимость длительного разогрева загустевшей при охлаждении жидкости и большой расход тепловой энергии при разогреве.
Из известных цистерн для перевозок вязких жидкостей наиболее близкой по технической сущности является цистерна, описанная в патенте России №2195420 (RU №2195420, С2, МКИ В 65 D 88/74; В 61 D 5/02, пуб. 27.12.2002 Бюл. №36).
Цистерна для транспортировки загустевающих жидкостей включает смонтированную на транспортных тележках, горизонтальную цилиндрическую емкость, имеющую систему нагрева транспортируемой жидкости. Система состоит из двух гидравлически связанных друг с другом нагревательных элементов, один из которых размещен вблизи сливного вентиля в нижней части емкости, а другой расположен наклонно от торцов емкости к сливному вентилю и жестко связан с корпусом емкости с образованием полостей с нижней ее частью. Система снабжена двумя тепловыми аккумуляторами, расположенными в емкости ниже горизонтального диаметра ее на расстоянии, не превышающем одной трети радиуса цистерны. Каждый из тепловых аккумуляторов выполнен в виде коаксиальных цилиндров, размещенных параллельно стенке цистерны от одного торца ее к другому с выходом за пределы цистерны, и имеет фланцевые заглушки с патрубками для подачи и вывода теплоносителя из объема внутреннего цилиндра теплового аккумулятора, при этом объем между цилиндрами заполнен теплоаккумулирующим составом.
Недостатки данной цистерны связаны с конструкцией теплового аккумулятора и применением для разогрева теплоаккумулирующего материала теплоносителя. Этими недостатками являются:
- недостаточная эффективность действия теплового аккумулятора в торцевых областях котла обуславливающая возможность образования в них значительных количеств загустевшего нефтепродукта;
- изменение продольных габаритов цистерны;
- трудности, связанные с монтажом и демонтажем тепловых аккумуляторов;
- ограниченность использования теплоносителей для разогрева теплоаккумулирующего материала на сливных площадках;
- значительные трудозатраты при подключении патрубков подачи и ввода теплоносителей на сливных площадках;
Задачей полезной модели является создание цистерны для перевозки вязких нефтепродуктов, обеспечивающей эффективный слив вязких нефтепродуктов.
Технический результат заключается в повышении эффективности слива вязких нефтепродуктов за счет работы теплового аккумулятора и сохранения тепла перевозимого продукта.
Повышение эффективности слива нефтепродуктов из цистерны, содержащей предлагаемые тепловые аккумуляторы, обеспечивается:
1. Резким снижением темпа остывания транспортируемого нефтепродукта, во всем объеме цистерны (включая область торцов) за счет чего в значительной мере сохраняется ее текучесть;
2. Уменьшением времени разогрева нефтепродукта при ее сливе из цистерны.
3. Обеспечением возможностей монтажа и демонтажа тепловых аккумуляторов в цистернах существующих конструкций без значительных трудозатрат.
Задача решается следующим образом.
Цистерна для вязких нефтепродуктов включает установленную на тележки раму с котлом, укрепленным в нем горизонтально тепловым аккумулятором, и снабжена устройством его нагрева. Тепловой аккумулятор выполнен в виде герметичного сосуда и установлен вдоль внутреннего периметра котла параллельно боковым и торцевым его стенкам, при этом тепловой аккумулятор снабжен электронагревательным элементом, выводы которого смонтированы на наружной поверхности котла для подключения к источнику питания.
Тепловой аккумулятор выполнен с круглым поперечным сечением.
В качестве теплоаккумулирующего материала используют технический воск или смесь кристаллогидратов.
На фиг.1 показан вариант изготовления заявляемой цистерны в продольных и поперечных сечениях соответственно.
На транспортной тележке 1 крепится котел 2. В нем, горизонтально и параллельно боковым и торцевым стенкам котла 2 укреплен тепловой аккумулятор 3, имеющий круглое поперечное сечение. Плоскость, в которой расположен тепловой аккумулятор 3, находится ниже плоскости, проходящей через продольную ось цистерны.. Тепловой аккумулятор 3 заполнен теплоаккумулирующим материалом 4, внутри него жестко фиксирован гибкий ленточный электронагревательный элемент 5, выводы которого 6 смонтированы на наружной поверхности котла 2.
Тепловые аккумуляторы 3 разогреваются непосредственно перед заливом или во время залива нефтепродукта в цистерну. Разогрев теплоаккумулирующего материала 4 обеспечивается электронагревательным элементом 5 или теплом горячего продукта наливаемого в цистерну.
Разогретый тепловой аккумулятор 4 препятствует естественной конвекции горячего жидкого нефтепродукта во всем объеме цистерны, находящимся выше него. Кроме того, осуществляет дополнительный разогрев нефтепродукта, в частности и в торцах цистерны.
Нефтепродукт, находящийся под аккумулятором 3 остывает с большей скоростью, чем над ним. Так как по мере остывания плотность нефтепродукта возрастает, то в течение нескольких первых часов после налива его в цистерну, в нижней части котла и плотность и вязкость жидкости оказываются выше, чем в верхней его части. При этом естественная конвекция жидкого нефтепродукта замедляется, и остывание его в пристеночной области котла будет определяться в основном молекулярной теплопроводностью. При таком тепловом режиме будет образовываться корка толщиной ~5...10 см затвердевшего нефтепродукта, имеющего низкую теплопроводность λ=0,12 Вт/м·град. Эта затвердевшая корка будет играть роль временной тепловой изоляции для всей массы сохраняющего высокую температуру нефтепродукта. Этим самым обеспечиваются условия поддержания высокой текучести жидкости в течение всего времени ее транспортирования.
Масса затвердевшей корки не превышает 3...5% от массы перевозимого нефтепродукта, которой будет иметь среднею температуру ~50...60°С, достаточную для обеспечения слива самотеком. При сливных работах размыв затвердевшей корки требует существенно меньшего времени и затрат тепловой энергии.