Термическая оболочка
THERMAL SHELL

Изобретение относится к устройствам обогрева или охлаждения, в том числе технологических объектов промышленных производств, закрываемых оболочкой и прогреваемых или охлаждаемых посредством воздействия газообразного и/или жидкого термоносителя, ввод и вывод которого осуществляется через патрубки.
Изобретение может быть использовано при обогреве или охлаждении технологического оборудования, например, трубопроводов в зимнее время или при низких температурах окружающего воздуха или необходимости понижения температуры объекта в условиях повышенной температуры.
Известно устройство для прогрева бетонных откосных креплений в зимнее время паром (патент RU №2327834, МПК E02B 1/00, E02B 3/12, опубл. 27.06.2008 в Бюл. №18). Устройство для прогрева бетонных откосных креплений в зимнее время паром включает обогреватели бетона и термоизоляцию, покрывающую сверху бетон. Обогреватели выполнены в виде системы уложенных на бетоне, на откосе дамбы, на расстоянии друг от друга, вдоль заложения откоса с уклоном параллельных трубок. Они непрерывно и циклически соединены между собой для циркуляции по ним пара. Система на входе присоединена к паровому котлу, на выходе снабжена вентилем для регулировки температуры и выхода конденсированного пара. Техническим результатом является повышение качества бетона за счет равномерного нагревания бетона по всей площади и снижение энергозатрат при производстве работ.
Недостатками данного устройства являются недостаточная равномерность обогрева всего слоя бетона по причине расположения обогревателей на его поверхности, что приведет к разности температур в верхних и нижних слоях, а использование полых трубок с циркулирующим внутри паром в качестве нагревательного элемента усложняет конструкцию.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является труба (патент RU №2453758, МПК F16L 9/00, опубл. 20.06.2012 в Бюл. №17), содержащая рабочую трубу, покрытую антикоррозионным и антистатическим защитным покрытием, внешнюю оболочку, теплоизоляционный слой из пенополиуретана, расположенный между рабочей трубой и внешней оболочкой. В теплоизоляционном слое расположены центраторы с опорами. На внешней поверхности рабочей трубы расположен нагревательный элемент, который выполнен либо в виде кабеля либо в виде элемента индукционно-резистивной скин-системы, представляющего собой трубку-спутник из ферромагнитного материала с размещенным в ней проводником из немагнитного материала. Теплоизоляционный слой снабжен по длине рабочей трубы противопожарными вставками. Защитное покрытие превышает по длине теплоизоляционный слой. Рабочая труба превышает по длине защитное покрытие с образованием на ее торцах неизолированных концевых участков. Отношение длины одной противопожарной вставки к диаметру рабочей трубы составляет не менее, чем 3,5:1.
Недостатками данного устройства являются сложность исполнения, стационарность конструкции и воздействие на обогреваемый объект нагревательным элементом, использование которого небезопасно на опасных производственных объектах, а при необходимости обогрева нефтепромыслового оборудования типа технологической емкости или запорной арматуры использование предлагаемого изобретения энергозатратно из-за необходимости многократного обеспечения контакта нагревательного элемента и нефтепромыслового оборудования(например, обвитие вокруг технологической емкости или запорной арматуры).
Техническим результатом является снижение энергозатрат при производстве работ по обогреву или охлаждению различных технологических объектов (в том числе и взрывоопасных), универсальность и безопасность использования в различных условиях.
Технический результат достигается применением термической оболочки, включающей в себя внешнюю оболочку, выполненную с возможностью охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта и удержания тепла или холода вокруг него, и нагревательный или охлаждающий элемент, располагаемый внутри оболочки.
Новым является то, что в качестве нагревательного или охлаждающего элемента использован газообразный или жидкий термоноситель, внешняя оболочка выполнена из непроницаемого для термоносителя материала с возможностью ввода и вывода нагревательного или охлаждающего элемента, при этом оболочка выполнена мягкой.
Новым является также то, что оболочка может быт снабжена манжетами для герметизации внутреннего пространства, причем оболочка изготовлена из материала с низкой тепловой проводимостью.
На чертеже изображена схема устройства.
Термическая оболочка включает в себя внешнюю оболочку 1, выполненную с возможностью охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта 2, например, манжетами 3 и удержания тепла или холода вокруг него, и нагревательный или охлаждающий элемент (не показан), располагаемый внутри оболочки 1. В качестве нагревательного или охлаждающего элемента использован газообразный (пар, хладоген, охлажденный азот и т.п.) или жидкий (вода, антифриз, аммиак и т.п.) термоноситель. Внешняя оболочка 1 выполнена из непроницаемого для термоносителя материала с возможностью ввода 4 и вывода 5 термоносителя.
Размеры внешней оболочки 1 для охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта 2 определяются эмпирически.
Фиксация оболочки 1вокруг объекта 2 может быть различной (например, на установленном каркасе, расположенном внутри оболочки или снаружи), в зависимости от формы и размеров обогреваемого или охлаждаемого объекта 2 и исполнения самой оболочки 1 (жесткой или мягкой). Например, для обогрева объекта 2 - локального участка трубопровода - можно использовать мягкую оболочку 1 продолговатой формы, а при необходимости обогрева нескольких одинаковых участков объекта 2 удобнее использовать жесткую оболочку 1 с возможностью перемещения вдоль участка, например, трубопровода без демонтажа предлагаемого устройства.
Манжеты 3 могут герметизировать внутреннее пространство любым удобным способом (клипсы, хомуты, молнии и т.п.). Применение манжет 3 может быть необязательным в тех случаях, когда в герметизации пространства нет необходимости, например, когда необходимо кратковременное воздействие термоносителя на несколько объектов 2 при обеспечении небольшого перепада температур (например, в летнее время на плавление парафина или т.п.) и тратить время на герметизацию оболочки 1 манжетами 3 нерационально.
Применение внешней оболочки 1 из материала с низкой тепловой проводимостью может быть необязательным в тех случаях, когда необходимо кратковременное воздействие термоносителя на объект 2 при обеспечении небольшого перепада температур (например, в летнее время на плавление парафина или т.п.), что дает возможность снизить затраты на изготовление оболочки 1.
Объем подачи нагревательного или охлаждающего элемента определяется эмпирически.
Ввод 4 и вывод 5 нагревательного или охлаждающего элемента может быть выполнен в виде патрубков с фиксаторами для систем ввода и вывода теплоносителя (например, на защелках, клипсах, крючках и т.п.).
Выбор нагревательного элемента зависит от обогреваемого или охлаждаемого объекта 2, условий его эксплуатации и требований промышленной безопасности и охраны труда (например, на объектах подготовки высокосернистой нефти обогрев трубопроводов в зимний период осуществляется паром, генерируемым передвижной парообразующей установкой).
Устройство работает следующим образом.
Устройство доставляется к объекту 2, который необходимо обогреть или охладить нагревательным или охлаждающим элементом. Внешняя оболочка 1 монтируется таким образом, чтобы объект 2 или часть объекта 2, которую необходимо обогреть или охладить, осталась внутри и была закрыта или герметизирована при помощи манжет 3. Термоноситель подается внутрь оболочки через вход 4, воздействует на объект 2, находящийся внутри оболочки 1 и выводится через выход 5. Наличие закрытой системы, точек входа 4 и выхода 5 делает возможным повторную подачу термоносителя при наличии дополнительного оборудования. При наборе объектом 2 необходимой температуры, устройство демонтируется и доставляется к следующему объекту.
Предлагаемое устройство для обогрева или охлаждения, за счет закрытой системы и наличия точек входа и выхода термоносителя, позволяет эффективнее воздействовать на обогреваемый или охлаждаемый объект и, при наличии дополнительного оборудования, осуществлять сбор и/или повторную закачку термоносителя в термическую оболочку. Устройство безопасно и, в зависимости от исполнения, может использоваться для обогрева или охлаждения различных технологических объектов промышленных производств.