DE1930601B2

DE1930601B2 - Beheizte Vorrichtung zum Trans portieren einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE1930601B2
Application number: DE1930601A
Authority: DE
Inventors: Masao Yokohama Kanagawa Ando (Japan)
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1969-06-16
Publication date: 1973-10-31
Also published as: DE1930601C3; DE1930601A1; GB1227904A; FR2011093A1; US3632976A; JPS4818550B1

Description

den Wärmeverlusten in jedem Abschnitt der Pipeline angepaßt werden, um die Flüssigkeit bei einer möglichst gleichmäßigen Temperatur befördern zu können.

Bei dem bekannten SECT-System ist es möglich, die Heizleistung in einem gewissen Grade dadurch zu ändern, daß Größe und Querschnitt des fer^magnetischen Rohres und/oder der elektrischen Leitung geändert werden; eine Änderung der Heizleistung läßt sich jedoch durch diese Maßnahmen um höchstens 50 % erreichen. Wenn es daher erforderlich ist, die Heizleistung In einem größeren Ausmaß als oben angegeben zu verändern, ist es notwendig, daß die Rohrleitung entsprechend den Wärmeverlusten in einzelne Abschnitte unterteilt wird und daß für jeden Abschnitt eine besonders angepaßte elektrische Energiequelle vorgesehen wird. Für diesen Zweck benötigt man für jeden Abschnitt eine Energiequelle einschließlich der zugehörigen Ausrüstung wie Transformator usw. Dies hat große Installationskosten zur Folge, und weiter sind hohe Unterhaltskosten für eine große Anzahl Energiestationen erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit deren Hilfe ein Rohrleitungssystem mit vielen Abschnitten unterschiedlicher Wärmeverluste dadurch beheizt werden kann, daß nur eine Energiequelle benutzt wird und daß weiter eine einfache Ausrüstung mit großen wirtschaftlichen Vorteilen zur Anwendung kommen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wärmeerzeugungsrohr in eine Reihe von Heizrohrabschnitten mit unterschiedlichen Längen und/oder unterschiedlichen axialen Abständen zueinandei unterteilt ist, wobei benachbarte Enden der Heizrohrabschnitte jeweils durch elektrische Leiter oder durch Kontakt mit der Rohrleitung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, während der isolierte elektrische Leiter ununterbrochen durch alle Heizrohrabschnitte geführt ist.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft anwenden für den Rohrleitungstransport von Stoffen wie schweres Heizöl, bestimmte Arten von Rohöl usw., welche bei normalen Temperaturen zu zäh sind, um in Rohrleitungen befördert zu werden, für Stoffe, welche bei niedrigen Temperieren fest werden, wie Benzol, Cyclohexan, Essigsäure, Asphalt und bestimmte Arten von Fetten, für Stoffe, welche bei normalen Temperaturen fest sind, wie Fettsäuren, Schwefel, Phthalsäureanhydrid usw., die also für den Transport verflüssigt werden müssen, und für gemischte Gase, die einen Taupunkt bei höherer Temperatur als der normalen haben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht eines ferromagnetischen Wärmeerzeugungsrohres im Schnitt.

Fig. 2 die Seitenansicht einer Heizrohranordnung entsprechend der Erfindung auf einem Abschnitt einer Rohrleitung, teilweise im Schnitt.

In F i g. 1 ist ein Wärmeerzeugungsrohr aus ferromagnetischem Material, wie etwa Stahl, im Schnitt dargestellt. Eine isolierte, elektrische Leitung 2 verläuft im Innern des Rohres 1. Das Rohrende 3 ist mit der Leitung 2 elektrisch leitend verbunden. Am anderen Rohrende 4 ist eine weitere elektrische Leitung S elektrisch leitend befestigt. Verbindet man die freien Enden der Leitungen 2 und 5 mit den beiden Polen einer elektrischen Spannungsquelle, so entsteht ein geschlossener elektrischer Kreis.

In F i g. 2 ist ein Teil einer Rohrleitung 6 dargestellt, von dessen einem Ende 7 Flüssigkeit nach dem anderen Ende fließt. Da durch ein seitliches Einlaßrohr 8 weitere Flüssigkeit zufließt und durch ein seitliches Auslaßrohr 9 ein Teil der Gesamtflüssigkeit abfließt, ist die Durchflußmenge durch die Abschnitte

ίο A, B und C des Teiles der Rohrleitung 6 nicht die gleiche. Wenn die Durchflußmenge durch Abschnitt A größer ist als die durch Abschnitt C, erhält man als Beziehung der Durchflußmengen in den entsprechenden Abschnitten B > A > C. Wenn weiter der Rohrdurchmesser in jedem Abschnitt entsprechend der Durchflußmenge unterschiedlich groß ist, wird sich als Beziehung für die Wärmeverluste wie auch für die Rohroberflächen je Längeneinheit in den verschiedenen Abschnitten B > A > C ergeben. Wenn nun ein

ao Wärmeerzeugungsrohr mit konstanter Heizleistung je Längeneinheit in den einzelnen Abschnitten zur Beheizung der gesamten Länge angebracht wird und wenn gleichzeitig die Heizleistung so bestimmt wird, daß die Flüssigkeit im Abschnitt B eine optimale Temperatur für den Durchfluß in diesem Abschnitt aufweist, wird die Temperatur in den beiden anderen Abschnitten mit geringerer Durchflußmenge auf eine unvernünftig höhere als die erforderliche Temperatur ansteigen. Wenn andererseits die Flüssigkeitstemperatur in Abschnitt C, in dem der Wärmeverlust ein Minimum ist, zugrunde gelegt wird, so wird die Temperatur der Flüssigkeit in den anderen Abschnitten nicht auf der gewünschten Höhe gehalten werden können.

Die genannten Nachteile werden dadurch behoben, daß ein oder mehrere Heizrohrabschnitte in jedem Abschnitt iU-r Rohrleitung entsprechend der erforderlichen Heizleistung angebracht werden. Im einzelnen bedeutet dies, daß es durch Anpassung der Länge der Heizrohrabschnitte oder der Abstände zwischen aufeinanderfolgenden Heizrohrabschnitten in jedem Abschnitt durch Änderung der Installationsdichte in diesem Abschnitt möglich ist, die Beheizung der Rohrleitung entlang ihrer gesamten Länge auf vernünftige Weise und unter Benutzung einer einzigen Energiequelle zu erreichen.

In F i g. 2 ist ein ferromagnetischer Heizrohrabschnitt 11 im Abschnitt B mit der maximalen Durchflußmenge, d. h. mit dem größten Rohrdurchmesser angebracht. Der Heizrohrabschnitt 11 muß nicht notwendigerweise, wie in F i g. 2 gezeichnet, aus einem einzigen Stück bestehen, sondern kann aus mehreren Teilen aufgebaut sein.

In Abschnitt A sind ferromagnetische Heizrohr-SS abschnitte 12 und 12' angebracht. Die Durchflußmenge und damit der Rohrdurchmesser in Abschnitt A sind kleiner als in Abschnitt ß. Die Installationsdichte in Abschnitt A kann also geringer als in Abschnitt B gewählt werden.

Im Abschnitt C sind ferromagnetische Heizrohrabschnitte 13 und 13' mit einer noch geringeren Installationsdichte angebracht. Eine gegen die inneren Heizrohrwände isolierter elektrischer Leiter 14 ist durch alle Heizrohrabschnitte geführt, angefangen vom linken Ende des Heizrohrabschnittes 12 ganz links in Fig. 2 bis zum rechten Ende des Heizrohrabschnittes 13' ganz rechts in F i g. 2. Das eine Ende des Leiters 14 ist elektrisch mit dem rechten Ende 16

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des Heizrohrabschnittes 13' verbunden, das andere Bisher wurde die teilweise Änderung der Durch-

Ende des Leiters wird zu einer Klemme einer Wech- flußmenge betrachtet. Selbstverständlich läßt sich die

selspannungsquelle geführt. Weiter ist das linke Ende Erfindung auch anwenden auf die Anpassung der

15 des ferromagnetischen Heizrohrabschnittes 12 Heizleistung auf Grund möglicher Änderungen der

mittels eines elektrischen Leiters 17 leitend mit der 5 Wärmeverluste infolge Änderung der örtlichen Um-

zweiten Klemme der Wechselspannungsquelle ver- gebungsverhältnisse der Rohrleitung (im Erdboden,

bunden. Wenn an diesen Kreis eine Wechselspannung im Wasser, an der Luft, im Freien, in Räumen usw.),

angelegt wird, fließt ein Wechselstrom in jedem der gleichgültig, ob sich die Durchflußmenge ändert oder

ferromagnetischen Heizrohrabschnitte nur in einer nicht.

dünnen Schicht der inneren Rohroberfläche und er- io Bei Verwendung der Erfindung muß der Erdung

zeugt dort eine verhältnismäßig große Wärmemenge. und den Stützen der zu bauenden Rohrleitung beson-

Andererseits hat es sich erwiesen, daß die Wärme- dere Beachtung geschenkt werden. Wie bereits aus-

entwicklung in den Teilen der Rohrleitung, wo Heiz- geführt, tritt im SECT-System, in dem der Strom

rohrabschnitte ausgelassen sind, vernachlässigbar konzentriert in einer dünnen Schicht der inneren

klein ist, da sich dort der Wechselstrom im Material 15 Oberfläche der ferromagnetischen Heizrohrabschnitte

der Rohrleitung verteilt. fließt, praktisch keine Spannung an der äußeren

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Heiz- Oberfläche der Heizrohrabschnitte und an der Rohrleistung mit der Anordnung nach F i g. 2 beliebig ge- leitung auf. Es fließt also kein Erdstrom, selbst wenn ändert werden kann durch Änderung der Installa- an irgendeiner Stelle geerdet wird. Zum Beispiel vertionsdichte der Heizrohrabschnitte in jedem der Ab- 20 ursacht eine Erdung an den zwei Punkten 18 und 19 schnitte A, B und C der Rohrleitung; trotzdem ge- in Abschnitt B von Fig. 2 keinen Ärger. Wenn dastaltet sich der Heizbetrieb einfach, weil die Rege- gegen innerhalb eines Teilabschnittes ohne Heizrohre lung des Systems eindimensional über eine einzige wie in Abschnitt C die Punkte 20 und 21 innerhalb Energiequelle einschließlich zugehöriger Ausrüstung dieses Teilabschnittes geerdet werden, treten Erderfolgen kann. 25 ströme auf. Es wird daher vorzusehen sein und emp-

Unter der Voraussetzung, daß Abschnitt B die fohlen, derartige Erdungen zu vermeiden. Im allgemaximale Durchflußmenge aufweist, wird in F i g. 2 meinen sind die Werte dieser Erdströme mit weniger die Beheizung in diesem Abschnitt konform mit dem als einigen Hundertstel so unbedeutend klein vergenannten SECT-System durchgeführt. Der durch- glichen mit dem Strom in den Heizrohrabschnitten, gehende Heizrohrabschnitt muß jedoch nicht notwen- 30 daß eine Abnahme des Wirkungsgrades der Beheidigerweise, wie in F i g. 2 gezeigt, in diesem Abschnitt zung nicht in Frage kommt. Es ist jedoch klar, daß liegen, sondern es wird wirtschaftlich und wünschens- jede vorbeugende Maßnahme in bezug auf eine wert sein, das SECT-System auf der Basis des Ab- mögliche Katastrophe getroffen werden muß, wenn schnittes zu entwerfen, der die maximale Heizleistung eine Flüssigkeit mit niedrigem Flammpunkt in dei erfordert. 35 Rohrleitung transportiert werden sollte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

des Rohres wird eine zweite elektrische Leitung anPatentanspruch: gebracht. Wird nun an die freien Enden der beiden

Leitungen eine Wechselspannungsquelle angeschlos-

Vorrichtung zum Transportieren einer Flüssig- sen, so fließt infolge des Skineffekts ein Strom nur

keit unter erhöhter Temperatur in einer Rohrlei- 5 konzentriert an der inneren Oberfläche des Rohres

tung, die mindestens ein Wärmeerzeugungsiöhr aus aus ferromagnetischem Material, und es entsteht an

ferromagnetischem Material enthält, welches im der inneren Oberfläche des Rohres Joulesche Wärme,

wesentlichen achsparallel zu der Rohrleitung an- Die Eindringtiefe des Stromes auf der Innenseite des

gebracht ist und in Längsrichtung von einem Rohres ist gegeben durch:
gegen die Innenwand des Rohres isolierten elek- io

irischen Leiter durchzogen ist, wobei der eine .

Anschluß einer Wechselstromquelle mit dem ^ _ 5Q3q1 /__£_

Leiter am Rohranfang und der andere Anschluß I/ μ./'
der Wechselstromquelle mit dem Rohranfang

selbst verbunden ist und Leiterende und Rohr- 15 wobei
ende miteinander elektrisch verbunden sind, nach

Patent 1515139, dadurch gekennzeich- Q der spezifische Widerstand des Rohrn e t, daß das Wärmeerzeugungsrohr in eine materials (Ω cm),
Reihe von Heizrohrabschnitten (11, 12, 12', 13, μ die Permeabilität des Rohrmaterials,
13') mit unterschiedlichen Längen und/oder 20 / ^d'e Frequenz des Stromes (Hz) ist.
unterschiedlichen axialen Abständen zueinander
unterteilt ist, wobei benachbarte Enden der Heizrohrabschnitte jeweils durch elektrische Leiter Bei Verwendung eines gewöhnlichen Stahlrohres oder durch Kontakt mit der Rohrleitung elek- und Benutzung einer Wechselspannungsquelle komtrisch leitend miteinander verbunden sind, wäh- 25 merzieller Frequenz (50 Hz oder 60 Hz) enthält man rend der isolierte elektrische Leiter (14) ununter- eine Eindringtiefe d von etwa 1 mm. Wenn die Dicke brachen durch alle Heizrohrabschnitte (11, 12, des Rohres größer als dieser Wert ist, tritt praktisch 12', 13,13') geführt ist. keine Spannung an der äußeren Oberfläche des Rohres auf; es wird daher kein Stromübergang in andere 30 Teile auftreten, wenn diese in Kontakt mit dem Rohr gebracht werden, noch werden Tiere einen Schlag

erhalten, wenn sie das Rohr berühren.

Es ist daher möglich, den Wärmeübergang zwischen Wärmeerzeugungsrohr und Rohrleitung da-

35 durch zu erleichtern, daß beide in engen Kontakt mit-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung einander gebracht oder daß sie zusammengeschweißt zum Transportieren einer Flüssigkeit unter erhöhter werden, weil bei der Anwendung der vorliegenden Temperatur in einer Rohrleitung, die mindestens ein Wärmeerzeugungsrohre keine elektrische Isolation Wärmeerzeugungsrohr aus ferromagnetischem Ma- zwischen Wärmeerzeugungsrohr und Pipeline erforterial enthält, welches im wesentlichen achsparallel 40 derlich ist. Weiterhin besteht natürlich keine Notwenzu der Rohrleitung angebracht ist und in Längsrich- digkeit, die Rohrträger gegenüber dem Boden zu isotung von einem gegen die Innenwand des Rohres lieren, wenn eine mit einem derartigen Heizsystem isolierten elektrischen Leiter durchzogen ist, wobei ausgerüstete Rohrleitung verlegt wird,
der eine Anschluß einer Wechselstromquelle mit dem Auf das beschriebene bekannte Heizsystem für Leiter am Rohranfang und der andere Anschluß der 45 Rohrleitungen wird im folgenden als »SECT-Wechselstromquelle mit dem Rohranfang selbst ver- SYSTEM« (Skin Electric Current Tracing) Bezug gebunden ist und Leiterende und Rohrende miteinander nommen.

elektrisch verbunden sind, nach Patent 1 515 139. I_m Falle eines Rohrleitungssysteme mit konstan-Eine derartige Vorrichtung ist z. B. durch die tern Rotfdurchmesser, durch welchen die Flüssigkeit USA.-Patentschrift 3 293 407, welcher die deutsche 50 ohne Zu- und Abfluß fließt, und bei dem weiter keine Patentschrift 1 515 139 entspricht, bekanntgeworden. Unterschiede in den örtlichen Umgebungsverhält-· Eine derartige bekannte Beheizung von Rohr- nissen der Rohrleitung auftreten und daher der leitungen macht es möglich, Flüssigkeit zügig durch Wärmeverlust entlang der Pipeline konstant ist, kann eine große Rohrleitungsanlage zu befördern, wobei die Temperatur entlang der gesamten Länge der eine angemessene Temperatur aufrechterhalten wird, 55 Rohrleitung eindimensional entsprechend der Durchohne daß die Flüssigkeit überhitzt oder unterkühlt flußmenge der Flüssigkeit geregelt werden. Dabei ist wird. Die Verkleinerung der Unterschiede der Flüs- es beispielsweise durch die deutsche Auslegeschrift sigkeitstemperatur erfolgt dabei soweit als möglich 1072 439 bekanntgeworden, die Rohrleitung abdurch Anpassung der Heizleistung entsprechend der schnittsweise über eine Vielzahl von jeweils einem Änderung der Wärmeverluste der Rohrleitung infolge 60 Abschnitt zugeordneten Energiequellen zu beheizen, teilweiser Änderung des Rohrdurchmessers und/oder Wenn die Rohrleitung jedoch auf ihrem Weg der Umgebungsverhältnisse infolge der Lage der irgendwelche Zu- oder Abflüsse hat oder wenn inRohrleitung. Die für die Erfindung benutzten folge verschiedenen Rohrdurchmessers die Durch-Wärmeerzeugungsrohre haben kurz beschrieben fol- flußmenge unterschiedlich ist und wenn weiter infolge gende Wirkungsweise: In einem Rohr aus ferroma- ⁶S verschiedener Umgebungsverhältnisse bei der Vergnetischem Material wie etwa Stahl ist eine isolierte legung der Rohrleitung der Wärmeverlust in einzelelektrische Leitung verlegt. Die Leitung wird mit dem nen Abschnitten verschieden ist, muß die für die einen Ende des Rohres verbunden, am anderen Ende Rohrleitung erforderliche Heizleistung entsprechend