DE1930601C3

DE1930601C3 - Beheizte Vorrichtung zum Transportieren einer Flüssigkeit in einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE1930601C3
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: 1974-05-30
Also published as: US3632976A; FR2011093A1; DE1930601A1; DE1930601B2; GB1227904A; JPS4818550B1

Description

Reihe von Heizrohrabschnitten (11, 12, 12 , 13, > Frequenz des Stromes (Hz)

13Ί mit unterschiedlichen Längen und/oder 20 >

hidlih axialen Abständen zueinander

12-, 13,13-) geführ, ist ί,ΤΑ wirl daher kein

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung einander gebracht oder _{dung der} vorliegende.

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Wechselstromquelle mit dem Rohranfang selbst ver-

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Eine derartige Vorrichtung ist z. B. durch die tem ^p£^h™"J™J„_{ß nießt}, _und bei dem weiter keine USA^PaSnJchrift 3 293 407, welcher die deutsche 50 otae^und Abfluß fi.^.^ _Um _ungsverhält-

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durch Anpassung der Heizleistung entsprechend der ^mtöjeise ^ _Energi_equellen zu b

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teilweiser Änderung des Rohrdurchmessers und/oder Wenn^ me _Abfl„_sse ^

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Wärmeerzeugungsrohre haben kurz beschrieben fol- J^nj^J¹¹ Umgebungsverhältnisse bei der Ver-

gende Wirkungsweise: In einem Rohr aus ferroma- 6₅ ^'^^eftung der Wärmeverlust in einze -

gnetischem Material wie etwa Stahl ist eine isolierte kgung te^ RoJrI g_hieden .^ _{muß die fur} die

elektrische Leitung verlegt. Die Leitung wird mit dem nen A»^cnni;_{rf derHche} Heizleistung entsprechend

einen Ende des Rohres verbunden, am anderen Ende Rohrleitung enu

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 ferromagnetischen 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 A.usmaß 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 zueinander 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 Temperaturen 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,

F i g. 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 5 elektrisch leitend befestigt. Verbindet man die freien Enden der Leitungen 2 und 5 mit den beiden Polen einer elektrischen Spanaungsquelle, so entsteht ein geschlossener elektrischer Kreis.

In F j 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 C₁ 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 der Rohrleitung entsprechend der erforderlichen Heizleistung angebracht werden. Im eir.ze'nen 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 Fig. 2 ist ein ferromagneüscher 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 gezeicnnet, aus einem einzigen Stück bestehen, sondern kann aus mehreren Teilen aufgebaut sein.

In Abschnitt A sind ferromagnetische Heizrohrabschnitte 12 und 12' angebracht. Die Durchflußmenge und damit der Rohrdurchmesser in Abschnitt A sind kleiner als in Abschnitt B. 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

des Heizrohrabschnittes 13' verbunden, das andere Ende des Leiters wird zu einer Klemme einer Wechselspannungsquelle geführt. Weiter ist das linke Ende 15 des ferromagnetischen Heizrohrabschnittes 12 mittels eines elektrischen Leiters 17 leitend mit der zweiten Klemme der Wechselspannungsquelle verbunden. Wenn an diesen Kreis eine Wechselspannung angelegt wird, fließt ein Wechselstrom in jedem der ferromagnctäschen Heizrohrabschnilte nur in einer dünnen Schicht der inneren Rohroberfläche und erzeugt dort eine verhältnismäßig große Wärmemenge. Andererseits hat es sich erwiesen, daß die Wärmcentwicklung in den Teilen der Rohrleitung, wo Heizrohrabschnitts ausgelassen sind, vernachlässigbar klein ist, da sich dort der Wechselstrom im Material der Rohrleitung verteilt.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Heizleistung mit der Anordnung nach Fig. 2 beliebig geändert werden kann durch Änderung der Installationsdichte der Heizrohrabschnitte in jedem der Abschatte A, B und C der Rohrleitung; trotzdem gestaltet sich der Heizbetrieb einfach, weil die Regelung des Systems eindimensional über eine einzige Energiequelle einschließlich zugehöriger Ausrüstung erfolgen kann.

Unter der Voraussetzung, daß Abschnitt B die maximale Durchflußmenge aufweist, wird in F i g. 2 die Beheizung in diesem Abschnitt konform mit dem genannten SECT-System durchgeführt. Der durchgehende Heizrohrabschnitt muß jedoch nicht notwendigerweise, wie in Fi g. 2 gezeigt, in diesem Abschnitt liegen, sondern es wird wirtschaftlich und wünschenswert sein, das SF.CT-System auf der Basis des Absihnitics zu entwerfen, der die maximale Heizleistung erfordert.

Bisher wurde die teilweise Änderung der Durchflußmenge betrachtet. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch anwenden auf die Anpassung der Heizleistung auf Grund möglicher Änderungen der Wärmeverlusle infolge Änderung der örtlichen Umgebungsverhältnisse der Rohrleitung (im Erdboden, im Wasser, an der Luft, im Freien, in Räumen usw.), gleichgültig, ob sich die Durchflußmenge ändert oder nicht.

ίο Bei Verwendung der Erfindung muß der Erdung und den Stützen der zu bauenden Rohrleitung besondere Beachtung geschenkt werden. Wie bereits ausgeführt, tritt im SECT-System, in dem der Strom konzentriert in einer dünnen Schicht der inneren Oberfläche der ferromagnelischen Heizroh rabsch η itte fließt, praktisch keine Spannung an der äußeren Oberfläche der Heizrohrabschnitte und an der Rohrleitung auf. Es fließt also kein Erdstrom, selbst wenn an irgendeiner Stelle geerdet wird. Zum Beispiel verursacht eine Erdung an den zwei Punkten 18 und 19 in Abschnitt B von F i g. 2 keinen Ärger. Wenn dagegen innerhalb eines Teilabschnittes ohne Heizrohre wie in Abschnitt C die Punkte 20 und 21 innerhalb dieses Teilabschnittes geerdet werden, treten Erdströme auf. Es wird daher vorzusehen sein und empfohlen, derartige Erdungen zu vermeiden. Im allgemeinen sind die Werte dieser Erdströme mit weniger als einigen Hundertstel so unbedeutend klein verglichen mit dem Strom in den Heizrohrabschnitten.

daß eine Abnahme des Wirkungsgrades der Beheizung nicht in Frage kommt. Es ist jedoch klar, daß jede vorbeugende Maßnahme in bezug auf eine mögliche Katastrophe getroffen werden muß, wenn eine Flüssigkeit mit niedrigem Flammpunkt in der

Rohrleitung transportiert werden sollte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

des Rohres wird eine

50301M d - :>030 y

fegin die Innenwand des Rohres isolierten elek- ic

frischen Leiter durchzogen ist, wobei der eine

Anschluß einer Wechselstromquelle mit ten

Leiter am Rohranfang und der andere Anschluß

der Wechselstromquelle mit dem Rohranfang

selbst verbunden ist und Leiterende und Rohr- 15 wobei

ende miteinander elektrisch verbunden sind, nach ^ _d„ _spezifische Widerstand des Rohr-