СПЕЦИАЛЬНЫЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И НАГРЕВА БИТУМОВ

Полезная модель относится к транспортировке и нагреву битума и предназначена для применения при погрузочно-разгрузочных работах на железнодорожном транспорте, в нефтехимической промышленности, на энергетических объектах, при дорожно-строительных работах.
Проблема разогрева битумов стоит давно, и к этому вопросу инженеры обращаются до сих пор. Так, можно упомянуть патент Великобритании GB319391 от 1929 г, МПК С10С 3/12, С10С 3/00 в котором был предложен электроразогрев битума нагревателями, погруженными в битум. В другом патенте Великобритании №11563/40 от 1940 г. был предложен разогрев битума с помощью греющего электрокабеля. В патенте GB742251 от 1955 г., МПК Н05В 3/26, 3/22 в конструкции, преимущественно для пищеприготовления и бытовых целей применен плоский нагреватель из фольги, погруженный в промежуточный теплоноситель, который, в свою очередь, через металлическую стенку передает тепло нагреваемой субстанции.
Имеется большое количество разнообразных контейнеров для перевозки и разогрева битумов. В качестве аналога (ЕР0256292 от 1988 г., МПК В65Д 88/74 (2007.01)) выбрана конструкция - контейнер, в котором применяется электрообогрев битума в жидком состоянии. Однако этот контейнер применяется исключительно для перевозки горячего битума в жидком состоянии, и электрообогреватель используется для компенсации тепловых потерь. Таким образом, этот контейнер по своему назначению можно использовать лишь на небольших расстояниях между местом приготовления битума и местом его непосредственного применения и нельзя использовать для возможного длительного хранения либо длительной транспортировки. В условиях России на дальние расстояния битум зачастую транспортируется в затвердевшем состоянии, складируется и используется по мере необходимости.
Наиболее близким устройством, выбранным в качестве прототипа, является специальный контейнер для перевозки дорожных битумов (А.Д.Скрипкин, И.Я.Знаменщиков. Перевозка дорожных битумов в специальных контейнерах. Строительные материалы, 1998, 11, с 16-17). Контейнер представляет собой емкость в форме параллелепипеда, сваренную из листовой стали, внутри которого расположен трубчатый регистр. При разгрузке битума контейнер используется в комплекте со
специальной сливной эстакадой, оснащенной стационарным теплообменником, в котором разогревается теплоноситель (техническое масло), и которое, в свою очередь, циркулируя по регистрам контейнеров, доводит температуру битума к моменту слива до жидкотекучего состояния. Контейнер имеет также некоторые приспособления, необходимые для его эксплуатации: заливная и сливная горловины, люк для осмотра и проведения ремонтных работ, для подъема контейнера имеется 4 грузовые петли наверху, а для крепления на железнодорожной платформе и кузове автотранспорта - 4 петли на боковых стенках. Данный контейнер может применяться также для хранения битума. Прототип имеет основной недостаток в том, что контейнер предназначен для слива битума на специальных эстакадах, оснащенных стационарным теплообменником.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель состоит в создании специального контейнера для транспортировки и нагрева битумов обладающего улучшенными эксплуатационными свойствами.
Поставленная задача решается тем, что специальный контейнер для транспортировки и нагрева битумов выполнен 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.
Технический результат, достигаемый в результате реализации предлагаемого устройства, заключается в следующем:
- расширение сферы применения специальных контейнеров для перевозки битумов, вследствие возможности применения практически на любой промплощадке,
- ускорение и удешевление процесса разогрева битума вследствие отказа от строительства соответствующих специальных эстакад и использования дорогостоящих теплообменников;
- подготовка к сливу битума может производиться в процессе транспортировки контейнеров заблаговременно перед разгрузкой, если транспортное средство (например, речное или морское судно) имеет собственный источник электроэнергии соответствующей мощности.
Оценим технические возможности реализации такого нагревателя. Исходя из того, что теплоемкость битума ориентировочно составляет с=0.47 ккал/кГ°С, то для
4
4
нагрева битума массой m=10 т=10 кГ на Δt=100°С следует затратить энергии около Q=0.47·10·100=0.47 Гкал=545 кВт ч.
Если ориентироваться на то, что нагрев должен осуществиться за 10 час, то необходимая мощность нагревателя составит около 50 кВт. Имея в виду высоту контейнера порядка 2 м, и площадь его днища около 5 кв.м, удельная мощность нагревателя требуется порядка 10 кВт/кв.м, что представляет собой вполне реальную величину.
В настоящее время создание плоских резистивных нагревателей указанных параметров на обширных поверхностях не представляет технологических проблем [3]. Нанесение электроизолирующих слоев и электропроводящего слоя производится, например, методами распыления соответствующих материалов, при необходимости - с помощью плазмотрона.
Преимущества отличительного признака - использования специального плоского резистивного нагревателя, расположенного на днище контейнера, при необходимости также на его боковых стенках, следующие:
- плоский нагреватель имеет максимальную поверхность теплоотдачи при фиксированной мощности нагревателя и, следовательно, эффективность нагрева при минимизации градиентов температуры;
- при применении плоского нагревателя, расположенного на днище контейнера, при необходимости также на его боковых стенках, упрощается конфигурация внутреннего объема контейнера, и, следовательно, улучшаются условия для операций слива, осмотра и обслуживания контейнера;
- резистивный нагреватель, погруженный в нагреваемую среду, имеет к.п.д., близкий к 1, в то время как к.п.д. циркуляционного теплообменника значительно ниже.
Специальный контейнер для транспортировки и нагрева битумов представляет собой емкость выполненную в форме параллелепипеда, содержащий крышку, днище, боковые стенки, приспособления, необходимые для его эксплуатации. Плоский резистивный нагреватель, расположен на внутренних поверхностях днища и (или) боковых стенок и присоединен к электроразъему, расположенному в одной из стенок контейнера.
Устройство работает следующим образом. В месте погрузки в контейнер заливается горячий битум. Заливная горловина закрывается и контейнер с битумом готов к транспортировке практически любым видом транспорта - автомобильным, железнодорожным или водным. Возможны различные технологические
последовательности транспортировки и нагрева битума при использовании данного контейнера.
Первая - в процессе транспортировки при необходимости поддержания жидкотекучего состояния битума и наличии технических возможностей контейнер подключается к источнику электрической энергии, имеющемуся на транспортном средстве.
Вторая технологическая последовательность заключается в длительной перевозке (или хранении в процессе транспортировки), когда битум охлаждается и затвердевает. При этом, при наличии технических возможностей контейнер подключается к источнику электрической энергии, имеющемуся на транспортном средстве, незадолго до разгрузки в пункте назначения из расчета, чтобы сразу после разгрузки битум мог бы быть слит.
Третья технологическая последовательность заключается в длительной перевозке (или хранении в процессе транспортировки), когда битум охлаждается и затвердевает, а электрообогрев контейнера происходит непосредственно на промплощадке - месте его применения. Контейнер присоединяется к общепромышленной электросети, температура битума доводится до жидкотекучего состояния, после чего его сливают.