КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ БИТУМА С СВЧ-ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

Предлагаемая полезная модель предназначена для транспортировки и нагрева битума и может быть использована при погрузочно-разгрузочных работах, строительстве и в промышленности.
Известен патент РФ 2103211 С1 (МПКB65D 88/74, опубликованный 27.011998), в котором осуществляется разогрев нефтепродуктов электромагнитным полем высокой частоты. Нагрев продуктов производят направленным излучением СВЧ, причём излучатель выполнен в виде направленной антенны, установленной в горловине емкости наклонно к поверхности продукта. Недостатком данного устройства является неравномерное тепловое поле, а именно, при разогреве текучим становится верхний слой разогреваемого продукта, в то время как в месте слива продукт сохраняет твёрдую фазу или ввиду недостаточного прогрева остается вязким, что препятствует его сливу.
Существует способ разогрева загустевших и застывших вязких нефтепродуктов (патент РФ 2172286 C1, МПК B65D 88/74, опубликованный 20.08.2000), в котором СВЧ-модуль и жестко связанная с ним передающая линия перемещаются в пространстве с помощью манипулятора, однако для реализации процесса необходимы специальные технологические помещения и конструкции.
Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является патент RU 75643 U1 (МПК В65Д 88/74, опубликованный 20.08.2008) на специальный контейнер для транспортировки и нагрева битумов. Контейнер сделан электрообогреваемым, с возможностью присоединения к электросети, как во время транспортировки, так и на месте применения битума. Контейнер выполнен в виде емкости в форме параллелепипеда, содержащий крышку, днище, боковые стенки, приспособления, необходимые для его эксплуатации, плоский резистивный нагреватель, расположенный на внутренних поверхностях днища и (или) боковых стенок. Электронагреватель присоединен к электроразъему, расположенному в одной из стенок контейнера. Недостатком этого способа является длительный процесс разогрева битума, обусловленный резистивным способом нагрева и, как следствие, распространение энергии только за счет теплопроводности.
Задача заявляемой полезной модели заключается в создании контейнера для транспортировки и нагрева битумов, обладающего улучшенными эксплуатационными свойствами.
Поставленная задача решается тем, что контейнер для транспортировки и нагрева битума выполнен в виде емкости содержащей крышку, днище, стенку, ручки для погрузки, устройство разогрева, согласно заявляемому техническому решению устройство разогрева расположено в центре контейнера, выполнено в виде биконического рупорного излучателя СВЧ-электромагнитных волн и связанно коаксиальным кабелем с СВЧ-разъёмом, излучатель закреплен на крышке, выполненной из металла, которая совместно со стенкой и днищем обеспечивает экранирование электромагнитной волны.
Технический результат полезной модели заключается в расширении сферы применения, так как устройство применимо практически на любой промышленной площадке и в сокращении времени выгрузки за счёт того, что подготовка к ней происходит в процессе транспортировки при наличии у транспортного средства собственного источника СВЧ-электроэнергии, а осуществляемый объёмный теплообмен сокращает время разогрева и исключает локальный перегрев.
Контейнер для транспортировки и нагрева битума представляет собой устройство, состоящее из емкости 1, выполненной в форме цилиндра и содержащую крышку 2, стенку емкости 3, ручки для погрузки 4, биконический рупорный излучатель СВЧ-электромагнитных волн 5, связанный коаксиальным кабелем 6 с СВЧ-разъёмом 7, коническое днище 8, горловина 9 и сливное  отверстие 10.
Контейнер при помощи коаксиального кабеля подключается к генератору СВЧ. Генератор СВЧ подключается к сети 220 В.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
На фиг.1 изображена 3D-модель общего вида устройства в разрезе.
На фиг. 2 представлена блок-схема подключения устройства.
Технология эксплуатации контейнера следующая. В месте погрузки в контейнер заливается горячий битум. Заливная горловина 9 закрывается, контейнер транспортируется до места разгрузки, подключается генератору СВЧ-энергии, после разогрева содержимое контейнера сливается через отверстие 10.
Контейнер с битумом может транспортироваться практически любым видом транспорта - автомобильным, железнодорожным или водным. Процесс нагрева битума может происходить как во время транспортировки, так и на месте разгрузки. Необходимое условие – наличие источника СВЧ-излучения. Волна СВЧ-излучения, распространяясь внутри ёмкости, многократно проходит через нефтепродукт, переотражаясь от стенок ёмкости, продукт нагревается в результате диэлектрического нагрева.
Также преимущество данного устройства в том, что оно не требует специальных пунктов-построек и является автономным при наличии источника СВЧ-энергии. Объем контейнера позволяет разогреть битум за минимальный срок и с минимальными затратами электроэнергии. Форма контейнера удобна тем, что благодаря коническому днищу разогретый нефтепродукт извлекается из тары практически в полном объеме, то есть с минимальными потерями.
Из патента РФ 2103211 известны следующие электрофизические параметры нефтяных сред:, , где  – диэлектрическая проницаемость, - тангенс угла диэлектрических потерь нагреваемого продукта. Для СВЧ-волны с частотой и с вышеуказанными значениями коэффициент затухания волны определяется, как   и составляет.
Радиус контейнера  выбран так, чтобы распространение потока электромагнитной волны обеспечивало равномерную плотность поглощаемой мощности. Из источника [СВЧ-энергетика: Теория и практика / А.Н. Диденко; Отв. ред. Я.Б. Данилевич. – М.: Наука, 2003. – 446 с.; 91 c.] известно, что значительное выравнивание плотности поглощаемой мощности реализуется при условии двукратного затухания проходящей мощности по радиусу . Таким образом, для нефтяной среды с характеристиками , условие равномерности имеет следующий вид  и  выполняется при радиусе контейнера .
Для обеспечения равномерности теплового поля высота контейнера  принимается равной диаметру. Таким образом, объем контейнера составляет
Плотность поглощаемой мощности определяется по формуле [СВЧ-энергетика: Теория и практика / А.Н. Диденко; Отв. ред. Я.Б. Данилевич. – М.: Наука, 2003. – 446 с.; 91 c.]
.
Неравномерность плотности поглощаемой мощности определяется с использованием выражения  как отношение
.
При заданных параметрах контейнера неравномерность по выражению  составляет 20%.
Предлагаемое устройство реализует процесс объёмного тепловыделения, что позволяет исключить возможность локального перегрева среды.
Расположенный в центре биконический рупорный излучатель СВЧ-электромагнитных волн имеет круговую диаграмму направленности, что создает электромагнитное поле, охватывающее весь внутренний объем контейнера.
:
Возможны различные технологические последовательности транспортировки и нагрева битума при использовании данного контейнера
Первая технологическая последовательность. В процессе транспортировки возможен режим поддержания жидкотекучего состояния, которое достигается при наличии источника СВЧ-энергии, причём мощность, необходимая для поддержания такого состояния, меньше той, что нужна для первоначального нагрева битума в твердом состоянии.
Вторая технологическая последовательность. Если во время транспортировки или хранения битум возвращается в своё первоначальное состояние (затвердевает), его можно снова нагреть до прибытия на место разгрузки при наличии на транспортном средстве источника СВЧ-энергии, что сократит время разгрузочных работ.
Третья технологическая последовательность. Можно транспортировать битум в твердом состоянии до места применения и производить его разогрев непосредственно перед использованием или же сливом в другие ёмкости.