KR102188806B1 - Coil bundle for multilevel heating - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에서, 1개의 가열 코일 본체와 3개의 지지체(40)를 포함하는 탱크(10) 가열용 가열 코일 번들(20)이 기술된다. 번들(20)은 개방단부에서 누수방지 직렬연결되며 서로 평행하고 이격된 관계로 연장되고 다수의 레벨(단계)(levels)(24)에서 배열되는, 다수의 직선 튜브(관)(tube)(32) 및 다수의 U자형 튜브(34)로 구성된다. 번들(20) 단면은 M열(24) 및 N열(26)의 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브 패턴(22)을 특징으로 한다. 개시된 가열 코일 번들 (20)은 가열된 유체(50) 대규모 순환(52)을 발생시키고, 부력에 의해 유도된 대류에 상기 대류순환에 의해 유도된 상기 대규모 순환(52)을 중첩시켜 보다 효율적인 열 전달 메커니즘을 제공한다.In an embodiment of the present invention, a heating coil bundle 20 for heating a tank 10 comprising one heating coil body and three supports 40 is described. The bundle 20 is connected in series to prevent leakage at the open end, extends in a parallel and spaced relationship with each other, and is arranged at a plurality of levels (levels) 24, a plurality of straight tubes (tubes) 32 ) And a plurality of U-shaped tubes 34. The cross section of the bundle 20 is characterized by a binary-matrix-like tube pattern 22 of M rows 24 and N rows 26. The disclosed heating coil bundle 20 generates a large-scale circulation 52 of the heated fluid 50, and superimposes the large-scale circulation 52 induced by the convective circulation with the convection induced by buoyancy to transfer more efficient heat. Provides a mechanism.

Description

멀티레벨 가열용 코일 번들Coil bundle for multilevel heating

본 발명은 탱커(유조선)(tanker) 화물 가열 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tanker (tanker) cargo heating apparatus.

탱커는 오프로딩(off-loading)중에 상당한 작용력(effort)을 요구하는 다양한 종류의 고점도 유체를 운송한다. 따라서 탱커에는 유체 온도를 증가시켜 점도를 낮추고 유체 오프로드를 향상시키는 화물 가열수단이 구비된다.Tankers transport various types of high viscosity fluids that require significant effort during off-loading. Accordingly, the tanker is provided with a cargo heating means for increasing the fluid temperature to lower the viscosity and improve the fluid offload.

탱커 화물 가열장치는 전통적으로 증기 구동 가열 코일로 실행되며, 상기 증기 구동 가열 코일은 자연 대류 메커니즘에 의해 증기에서 유체로 열을 전달하는 하나의 레벨 또는 두 개의 레벨을 따라 배열된 가열튜브로, 탱크 하부 전체에 고르게 분포되어 있다. 탱커 가열 코일의 누적적인 길이는 수천 미터 이상이므로 탱커 화물 가열 장치는 탱커 건축 비용에서 중요한 항목이다. 보다 효과적인 가열 코일의 적용은 필요한 가열 코일 길이의 감소를 가능하게 하고, 따라서 탱커 전체의 건축 비용의 감소를 가능하게 한다.Tanker cargo heaters are traditionally implemented with steam driven heating coils, which are heating tubes arranged along one or two levels that transfer heat from steam to fluid by a natural convection mechanism. It is evenly distributed throughout the lower part. The cumulative length of the tanker heating coil is over several thousand meters, so the tanker cargo heating system is an important item in the cost of building a tanker. The application of a more effective heating coil makes it possible to reduce the required heating coil length, thus reducing the construction cost of the tanker as a whole.

In a paper I. Pivac, G. Magazinovic, Numerical analysis of tank heating coil heating process, in C. GuedesSoares et al . (Eds.), Towards Green Marine Technology and Transport, CRC Press, London 2015, pages 603-608, 저자들은 탱크 횡단면에 수직인 축을 중심으로 강력한 가열 유체 원운동의 존재를 나타내는 수치 시뮬레이션 결과를 보고했다, 608 페이지. 보고된 운동은 이른바 대규모 순환으로 알려진 기술의 현상이다, 참조 R. Krishnamurti and L. N. Howard, Large-scale flowgeneration in turbulent convection, Proc. Natl. Acad. Sci . USA, Vol. 78, No. 4, pp. 1981-1985, April 1981.In a paper I. Pivac, G. Magazinovic, Numerical analysis of tank heating coil heating process, in C. Guedes Soares et al. (Eds.), Towards Green Marine Technology and Transport, CRC Press, London 2015, pages 603-608, the authors report the results of a numerical simulation showing the presence of a powerful heating fluid circular motion around an axis perpendicular to the tank cross section, 608 Page. The reported motion is a phenomenon of the technique known as the so-called large-scale circulation, see R. Krishnamurti and L. N. Howard, Large-scale flowgeneration in turbulent convection, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 78, No. 4, pp. 1981-1985, April 1981.

가열된 유체 대규모 순환은 부력에 의해 유도된 자연대류에 대규모 순환에 의한 강제 대류를 중첩시킴으로써 보다 효과적인 열전달 메커니즘을 가능하게 하므로 본 발명의 핵심이다, 참조 VDI Heat Atlas, Springer-Verlag, Berlin 2010, page 684.Large-scale circulation of heated fluid is the core of the present invention as it enables a more effective heat transfer mechanism by superimposing forced convection by large-scale circulation with natural convection induced by buoyancy, see VDI Heat Atlas, Springer-Verlag, Berlin 2010, page 684.

특허공보와 관련하여, 일본실용신안 JP3048878U (Shin Kurushima Dockyard, 1998)는 가열 튜브가 1개의 레벨로만 배열된 접어 넣을 수 있는 가열유닛을 기술한다. 해결 해야 할 과제는 가열장치의 회전을 가능하게 하고 장치 아래에 있는 고형화된 화물 잔여물을 이용할 수 있게 하여 탱크 세척 프로세스를 간소화하는 것이다; 인용문헌의 도 1. 또한, 이 문헌은 가열 코일이 탱크 영역 하부의 상당한 부분을 덮는 종래의 가열 코일 배열을 기술한다; 예를 들어, 인용된 문헌의 도 2는 탱크 영역의 하부의 약 40 %가 가열코일에 의해 덮여 있음을 보여준다.Regarding the patent publication, Japanese Utility Model JP3048878U (Shin Kurushima Dockyard, 1998) describes a collapsible heating unit in which heating tubes are arranged in only one level. The challenge to be solved is to simplify the tank cleaning process by enabling the rotation of the heating unit and making use of the solidified cargo residue under the unit; Fig. 1 of the citation. In addition, this document describes a conventional heating coil arrangement in which the heating coil covers a significant portion of the lower portion of the tank area; For example, Figure 2 of the cited document shows that about 40% of the lower portion of the tank area is covered by a heating coil.

본 출원은 그 문제를 해결하기 위한 대안적인 접근법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 가열 코일번들은 매우 작은 규모(footprint)를 특징으로 하며; 번들을 제거할 필요없이 쉽게 청소할 수 있다. 또한, 탱크 하부의 대부분은 탱크 가열 장치가 없는 상태로 유지된다. 예를 들어, 탱크영역 하부(바닥)(bottom)의 2.5% 미만이 가열 코일 번들로 덮여있다; 본 출원의 도 6 참조.This application provides an alternative approach to solving the problem. According to an embodiment of the invention, the heating coil bundle is characterized by a very small footprint; It can be easily cleaned without having to remove the bundle. In addition, most of the bottom of the tank is kept without the tank heating device. For example, less than 2.5% of the bottom of the tank area is covered with heating coil bundles; See Fig. 6 of this application.

중국특허 CN101362509A (Wenchong Shipyard, 2009)는 다수의 벙커 탱크(bunker tanks)의 설치 방법을 기술한다. 2-레벨(a two-level) 가열 코일 장치가 기술된다. 해결해야 할 과제는 코일 설치 중 어려움을 줄이는 것이다. 코일이 용기의 구성요소로 둘러싸인 수직 탱크벽에 가깝게 배열되기 때문에; 인용문헌의 도 1; 유체 순환에 의한 열전달 개선의 가능성은 제한적이다.Chinese patent CN101362509A (Wenchong Shipyard, 2009) describes a method of installing multiple bunker tanks. A two-level heating coil arrangement is described. The challenge to be solved is to reduce the difficulty during coil installation. Because the coils are arranged close to the vertical tank wall surrounded by the components of the vessel; Figure 1 of the cited literature; The possibility of improving heat transfer by fluid circulation is limited.

일본의 실용신안출원 JPS5353786U (Hitachi Zosenkan, 1978)는 7 개의 튜브레벨 및 레벨당 5 개의 튜브를 포함하는 다중 레벨 가열 코일 번들을 기술하며; 인용문헌의 도 3; 번들 길이는 탱크 상세의 하부(bottom of tank particulars)에 의해 결정된다. 해결해야 할 과제는 가열 효율이 높은 난방장치이다. 그러나, 기술된 실시예는 가열된 유체의 자유 흐름을 크게 억제하는 용기의 구조요소에 의해 둘러싸여 있다; 인용문헌의 도 4; 그 결과 가능한 열전달 개선이 제한적이다. 또한, 기술된 실시예는 최하부 튜브 레벨에 배열된 가열 유체 유입구(10) 및 최상부 튜브 레벨에 배열된 가열 유체 유출구(11)를 포함한다. 도 3. 예상 가능한 결과는 응축증기(condensing steam)의 흐름으로 인해 발생하는 수격현상(water hammer difficulty)이다.Japanese utility model application JPS5353786U (Hitachi Zosenkan, 1978) describes a multilevel heating coil bundle comprising 7 tube levels and 5 tubes per level; Figure 3 of the cited literature; Bundle length is determined by the bottom of tank particulars. The problem to be solved is a heating device with high heating efficiency. However, the described embodiment is surrounded by the structural elements of the vessel which greatly inhibit the free flow of heated fluid; Figure 4 of the cited literature; As a result, the possible heat transfer improvement is limited. In addition, the described embodiment includes a heating fluid inlet 10 arranged at the bottom tube level and a heating fluid outlet 11 arranged at the top tube level. Figure 3. A predictable result is the water hammer difficulty caused by the flow of condensing steam.

본 출원은 가열된 유체의 교차흐름(cross-flow)이 열전달을 향상시키는 문제를 해결하기 위한 대안적인 접근법을 제공한다. 또한, 수격현상(water hammer difficulty)을 억제하기 위해, 가열 유체 유입구 및 가열 유체 유출구가 각각 튜브 최상부 및 최하부 레벨에 배치된다.The present application provides an alternative approach to solving the problem of the cross-flow of heated fluid improving heat transfer. In addition, in order to suppress water hammer difficulty, a heating fluid inlet and a heating fluid outlet are disposed at the top and bottom levels of the tube, respectively.

일본특허출원 JPH0569893A (Shin Kurushima Dockyard, 1993)는 가열관을 화물 탱크에 설치하는 방법을 기술한다. 이 문헌은 노동력을 현저히 감소시키는 단일레벨의 가열 코일 번들을 기술한다; 인용문헌의 도1 및 2.Japanese patent application JPH0569893A (Shin Kurushima Dockyard, 1993) describes a method of installing a heating tube in a cargo tank. This document describes a single level of heating coil bundle that significantly reduces labor; Figures 1 and 2.

영국특허출원 GB1054066A (J.H. Jefferson, 1967)는 고체 화물 및 액체 화물을 대상으로 하는 화물창(cargo holds)에 대한 가변적인 2- 레벨(two-level) 가열 코일 번들을 기술한다. 다수의 가열코일은 2 개의 평행한 열로 배열되고; 인용문헌의 도 2; 상기 탱크영역의 거의 모든 하부는 가열코일에 의해 덮인 것을 특징으로한다.British patent application GB1054066A (J.H. Jefferson, 1967) describes a variable two-level heating coil bundle for cargo holds targeting solid cargo and liquid cargo. Multiple heating coils are arranged in two parallel rows; Figure 2 of the cited literature; Almost all lower portions of the tank area are covered by a heating coil.

일본특허 JP2007238054A (Sumitomo Heavy Industries, 2007)는 용접 작업으로 인한 밸러스트 탱크 페인트 연소 불량의 감소와; 탱크의 바닥에 작업차량을 위한 통로를 남기는; 2가지의 문제를 해결하는 단일 레벨 가열 코일장치를 기술한다. 인용문헌은 가열 코일이 용기의 종방향 격벽근처에 위치하는 비대칭 가열코일장치를 기술한다; 인용문헌의 도 1 및2. 인용문헌은 또한 대류판(9)을 사용하여 강화된, 가열된 화물 순환을 기술한다. 그러나, 가열 코일은 탱크구석에 파티(party)가 있기 때문에; 가열된 유체속도가 가장 적은 곳; 화물 순환의 영향은 제한적이다. 또한, 탱크영역의 하부(바닥)(bottom)의 대부분은 가열코일에 의해 덮여 있으며, 덮인 영역은 탱크 영역의 하부의 약 60 %로 추정될 수 있다; 인용문헌의 도 2.Japanese patent JP2007238054A (Sumitomo Heavy Industries, 2007) is related to the reduction of ballast tank paint combustion defects due to welding operations; Leaving a passage for the working vehicle at the bottom of the tank; We describe a single level heating coil device that solves two problems. The cited document describes an asymmetric heating coil arrangement in which the heating coil is located near the longitudinal bulkhead of the vessel; 1 and 2 of the cited literature. The citation also describes a heated, heated cargo circulation enhanced using a convection plate (9). However, because the heating coil has a party in the corner of the tank; Where the heated fluid velocity is least; The impact of cargo circulation is limited. Further, most of the bottom (bottom) of the tank area is covered by a heating coil, and the covered area can be estimated to be about 60% of the bottom of the tank area; Figure 2.

본 출원은 가열 코일번들의 양측면상의 통로가 제공되는 문제를 해결하기 위한 대안적인 접근법을 제공한다. 또한, 번들 지지체의 수가 적기 때문에; 예를 들어, 본 출원의 도 6은 9 개의 지지체를 기술한다; 밸러스트 탱크 페인트 연소(ballast tank paint burnouts) 불량 발생은 제한적이다.The present application provides an alternative approach to solving the problem of providing passages on both sides of the heating coil bundle. In addition, because the number of bundle supports is small; For example, Figure 6 of the present application describes nine supports; The occurrence of bad ballast tank paint burnouts is limited.

본 발명에 따르면, 다수의 직선 튜브 및 다수의 U자형 튜브와, 다수의 체결 수단과, 탱크의 하부(bottom) 위로 수평적으로 확장되는 콤팩트하고 견고한 구조를 형성하는 최소한 하나의 지지체를 포함하는 최소한 하나의 히팅바디(heating body)를 포함하는 탱크 가열용 가열 코일 번들이 제공된다.According to the present invention, at least one comprising a plurality of straight tubes and a plurality of U-shaped tubes, a plurality of fastening means, and at least one support forming a compact and rigid structure that extends horizontally above the bottom of the tank. A heating coil bundle for heating a tank including one heating body is provided.

제공된 가열 코일번들은 다음을 특징으로 한다:The supplied heating coil bundle is characterized by:

직선형튜브 종축에 평행한 축을 중심으로 가열된 유체의 대규모 순환을 일으키고, It causes large-scale circulation of heated fluid around an axis parallel to the longitudinal axis of the straight tube,

직선 튜브 및 U자형 튜브를 둘러싸는 빈 공간을 통해 가열된 유체의 거의 수평교차흐름(직교류)(cross-flow)을 가능하게 하며,It enables an almost horizontal cross-flow (cross-flow) of the heated fluid through the empty space surrounding the straight tube and the U-shaped tube,

부력에 의해 유도된 대류에 대규모 순환에 의한 강제 대류를 중첩시킴으로써 보다 효과적인 열전달 메커니즘을 제공한다. It provides a more effective heat transfer mechanism by superimposing forced convection by large-scale circulation on the convection induced by buoyancy.

히팅바디(heating body)는 개방된 단부에서 누수방지(leak-proof) 직렬 연결되는 직선튜브 및 U자형 튜브로 구성되며, 직선 튜브와 U자형 튜브를 결합시킴으로써 결합순서가 시작되고, 일련의 연속적인 결합에 의해 진행되며, 직선튜브 및 U자형 튜브를 각각 포함하는 튜브 쌍의 U자형 튜브 개방 단부측 상에 배치되고, 최종적으로 또 다른 직선 튜브를 결합함으로써 완성된다. 그 결과는 다수의 체결수단을 사용하여 지지체에 고정된 다수의 평행하고 수직으로 이격된 가열코일 튜브레벨에 배열된 하나의 유체 유입구 및 하나의 유체 유출구를 갖는 단일 히팅바디(heating body)이다.The heating body consists of a straight tube and a U-shaped tube that are connected in series for leak-proof at the open end, and the bonding sequence starts by combining the straight tube and the U-shaped tube, and a series of continuous It proceeds by bonding, is disposed on the open end side of the U-shaped tube of a pair of tubes each including a straight tube and a U-shaped tube, and is finally completed by combining another straight tube. The result is a single heating body with one fluid inlet and one fluid outlet arranged at the level of a plurality of parallel and vertically spaced heating coil tubes secured to the support using a plurality of fastening means.

직선 튜브축에 수직인 가열코일번들의 단면은 M행과 N열의 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브 패턴을 가지며, 여기서 행수M은 가열코일 튜브레벨의 총 개수이고 가열 코일 번들 열수N은 M개의 가열 코일 튜브 레벨 중 어느 하나에 배열된 직선 튜브의 최대수이다. 가열 코일 튜브 레벨은 직선 튜브축과 탱크하부 사이의 고유 거리(unique distance)의 최소한 하나의 직선튜브를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cross section of the heating coil bundle perpendicular to the linear tube axis has a binary-matrix-like tube pattern of M rows and N columns, where the number of rows M is the total number of heating coil tube levels and the number of heating coil bundle rows. N is the maximum number of straight tubes arranged in any one of the M heating coil tube levels. The heating coil tube level is characterized by comprising at least one straight tube of a unique distance between the straight tube axis and the bottom of the tank.

도 2의 튜브패턴은 6개의 행과 3개의 열로 특징지어지는 반면, 도 3에 도시된 번들의 튜브패턴은 20개의 행과 하나의 열만으로 특징지어진다. 튜브 레벨에 배치된 가열튜브의 수는 다양할 수 있다. 임의의 튜브레벨이 N개의 튜브보다 작은 경우, 패턴 행의 나머지 요소는 비어있다, 예를 들어 도 2 참조. 튜브패턴은 튜브피치를 무시한 번들 튜브 배열을 나타낸다. 즉, 레벨 사이의 수직피치는 동일한 레벨의 튜브들 사이의 수평피치와 마찬가지로 변화할 수 있다.The tube pattern of FIG. 2 is characterized by 6 rows and 3 columns, whereas the tube pattern of the bundle shown in FIG. 3 is characterized by only 20 rows and one column. The number of heating tubes placed at the tube level can vary. If any tube level is less than N tubes, the remaining elements of the pattern row are empty, see eg FIG. 2. The tube pattern represents the bundle tube arrangement ignoring the tube pitch. That is, the vertical pitch between levels can change like the horizontal pitch between tubes of the same level.

가열 유체 유입구는 가능한 수격현상(water-hammer difficulties)의 어려움을 억제하기 위해 항상 히팅바디(heating body)의 최상위 레벨에 위치한다. 도 3. 유사하게, 가열 유체 유출구는 항상 히팅바디(heating body)의 최하위 레벨에 위치한다. 가열 유체 온도가 유체 유입구에서 가장 높고 유체 유출구에서 가장 낮다는 것을 고려하면, 높은 튜브레벨은 열적으로 더 낮은 튜브레벨보다 열효율이 높다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브패턴은 열효율이 높은 수준으로 배열된 직선 튜브배치와 열효율이 낮은 수준으로 배열된 직선 튜브를 배치를 가능하게 한다.The heating fluid inlet is always located at the top level of the heating body in order to suppress possible water-hammer difficulties. 3. Similarly, the heating fluid outlet is always located at the lowest level of the heating body. Considering that the heating fluid temperature is highest at the fluid inlet and lowest at the fluid outlet, a high tube level is more thermally efficient than a thermally lower tube level. As shown in FIG. 2, the binary-matrix-like tube pattern enables the arrangement of straight tubes arranged at a high level of thermal efficiency and straight tubes arranged at a low level of thermal efficiency.

탱크 가열공정은 가열 코일번들 튜브의 빈 공간을 채우는 유체를 가열함으로써 시작된다. 가열 유체는 자연 대류 열전달 메커니즘에 의해 열을 주위의 가열 유체에 전달하는 가열 튜브의 온도를 상승시킨다. 부력 효과로 인해 가열튜브에 가까운 가열된 유체는 위쪽으로 이동하기 시작하여 고온 유체의 지배적인 수직흐름과 고온 및 저온유체 입자사이의 마찰로 인한 다수의 작은 유체 소용돌이가 발생한다. 시간이 지남에 따라 가열된 유체의 연기가 탱크 상단에 도달하면 점차적으로 소용돌이가 집중되는 과정이 시작되고, 작은 소용돌이의 대부분은 대규모 순환으로 알려진 하나의 큰 소용돌이로 끝난다. 결과는 가열된 유체의 지배적인 원형운동이며, 유체 유선은 도 7의 동심원의 형태를 취한다. 가열된 유체의 대규모 순환은 도1의 비대칭으로 배치된 가열 코일번들로부터의, 대류 에너지 유입에 의해 발생하고, 상기 탱크벽을 통한 대류에너지 유출에 의해 더욱 강화되며, 상기 대규모 순환을 충분히 발달시키기에 충분한 가열시간이 요구된다.The tank heating process begins by heating the fluid that fills the empty space of the heating coil bundle tube. The heating fluid raises the temperature of the heating tube, which transfers heat to the surrounding heating fluid by a natural convective heat transfer mechanism. Due to the buoyancy effect, the heated fluid close to the heating tube begins to move upward, resulting in a number of small fluid swirls due to the dominant vertical flow of the hot fluid and friction between the hot and cold fluid particles. As the smoke of the heated fluid over time reaches the top of the tank, the process of gradually concentrating the vortex begins, and most of the small vortex ends in one large vortex known as the large-scale circulation. The result is the dominant circular motion of the heated fluid, and the fluid streamline takes the form of a concentric circle in FIG. 7. The large-scale circulation of the heated fluid is generated by the inflow of convective energy from the asymmetrically arranged heating coil bundle in Fig. 1, and is further strengthened by the outflow of convective energy through the tank wall, and is sufficient to develop the large-scale circulation. Sufficient heating time is required.

가열 코일번들은 직선 튜브와 U자형 튜브를 감싸는 빈 공간을 통해 대규모 순환의 거의 수평선상의 교차흐름을 가능하게 한다, 도 1 및 7. 이는 두 가지 이유로 인해 중요한 특징이다. 첫째, 수평 교차흐름은 번들을 통과하는 최단 교차흐름경로를 만들어 유체흐름에 대한 압력 손실을 최소화한다. 둘째, 수평 교차흐름은 번들 영역의 대규모 순환경로와 유사하여 가열된 유체 흐름 구조에 해로운 영향을 거의 미치지 않는다.The heating coil bundle enables a large-scale circulation of nearly horizontal crossflow through the empty space surrounding the straight tube and the U-shaped tube, Figs. 1 and 7. This is an important feature for two reasons. First, horizontal cross flow minimizes pressure loss to fluid flow by creating the shortest cross flow path through the bundle. Second, the horizontal cross-flow is similar to the large-scale circulation path in the bundle region, and has little detrimental effect on the heated fluid flow structure.

본 출원은 당업계에 알려진 여러가지 오랜 요구사항을 충족시킨다. 열전달의 개선 외에도, 본 출원은 다음을 특징으로 한다:This application satisfies several long-standing requirements known in the art. In addition to the improvement of heat transfer, the present application is characterized by:

본 출원은 탱크영역의 덮인 하부를 감소시켜 보다 효율적인 탱크세정을 가능하게 한다;This application enables more efficient tank cleaning by reducing the covered bottom of the tank area;

본 출원은 작업 차량에 대한 통로를 남겨둔다; This application leaves a passage for the work vehicle;

그리고 본 출원은 용접 작업으로 인한 밸러스트 탱크 페인트 연소(ballast tank paint burnouts)와 관련된 어려움을 감소시킨다.And the present application reduces the difficulties associated with ballast tank paint burnouts due to welding operations.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여, 또한 실시예에 의해서 기술될 것이다.
도 1은 가열 코일 번들 및 가열된 유체 대규모 순환 윤곽선이 점선으로 도시된 탱크의 횡단면도이다.
도 2는 일반적인 가열 코일 번들 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브 패턴을 도시한 개략도이다.
도 3은 가열 코일 번들의 바람직한 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 가열 유체 전달 튜브를 도시한 사시도이다.
도 5는 열팽창 보상장치로서 팽창 벤드(expansion bend)를 갖는 가열 유체 전달튜브를 도시한 사시도이다.
도 6은 명확성을 위해 가열유체공급 및 배출라인이 생략된 탱크가열 시스템의 바람직한 실시예를 도시한 사시도이다.
도 7은 가열된 유체의 대규모 순환을 나타내는 수치 시뮬레이션 결과를 보여주는 개략도이다.
The invention will be described with reference to the accompanying drawings and also by way of examples.
1 is a cross-sectional view of a tank with a heating coil bundle and a large-scale circulation of heated fluid outlined in dashed lines.
2 is a schematic diagram showing a typical heating coil bundle binary-matrix-like tube pattern.
3 is a perspective view showing a preferred embodiment of the heating coil bundle.
4 is a perspective view showing a heating fluid delivery tube.
5 is a perspective view showing a heating fluid transfer tube having an expansion bend as a thermal expansion compensation device.
6 is a perspective view showing a preferred embodiment of a tank heating system in which a heating fluid supply and discharge line is omitted for clarity.
7 is a schematic diagram showing a result of a numerical simulation showing large-scale circulation of a heated fluid.

도 1의 액체화물(50)로 채워진 탱크(10)는 가열 코일번들(20)이 장착되어 있다; 탱크외 측벽(14)보다 탱크 내부 측벽(18)에 약간 더 근접한 탱커 종축 대칭 평면(2) 및 탱크 내부 측벽(18)에 대해 평행하고 이격된 관계로 연장되며; 다수의 지지체(40)를 이용하여 탱크 바닥(12)에 결합되는 것을 특징으로 한다. 탱크바닥(하부)(bottom)(12)은 유체흐름을 방해할 수 있는 구조 또는 장치가 없는 평평한 표면이다. 탱크(10)는 데크(16)로 덮힌다.The tank 10 filled with the liquid cargo 50 of Fig. 1 is equipped with a heating coil bundle 20; It extends in a parallel and spaced relationship to the tanker longitudinal symmetry plane 2 and to the tank inner side wall 18 slightly closer to the tank inner side wall 18 than the tank outer side wall 14; It is characterized in that it is coupled to the tank bottom 12 using a plurality of supports (40). The tank bottom 12 is a flat surface with no structures or devices that can impede fluid flow. The tank 10 is covered with a deck 16.

도 3의 가열 코일 번들(20)은 작업장에서 미리 제조되어 지지체(40)가 탱크 바닥부(12)에 결합되는 탱크(10)에 세워지고 가열 유체 유입부(31) 및 가열 유체 유출구(39)는 대응하는 가열 유체 공급 및 배출 라인에 누수방지 결합된다.The heating coil bundle 20 of FIG. 3 is manufactured in advance in the workshop and is erected on the tank 10 where the support 40 is coupled to the tank bottom 12, and the heating fluid inlet 31 and the heating fluid outlet 39 Is leakproof coupled to the corresponding heating fluid supply and discharge line.

하나의 가열 코일 번들(20)에 의해 생성된 열이 탱크(10) 가열요건을 충족시키기에 충분하지 않은 경우, 다수의 가열 코일 번들(20)이 설치될 필요가 있다. 명확하게 하기 위해, 도 6에서, 가열 유체 공급 및 가열 유체 배출 라인은 도시되지 않았다.When the heat generated by one heating coil bundle 20 is not sufficient to meet the heating requirements of the tank 10, a plurality of heating coil bundles 20 need to be installed. For clarity, in FIG. 6, the heating fluid supply and heating fluid discharge lines are not shown.

도 3의 가열 튜브(32) 및 (34)는 탱커가 운송하는 화물의 종류에 따라 탄소강; 스테인레스 스틸; 또는 일부 구리계 합금으로 제조된다. 튜브가 구리 합금으로 제조된 경우, 튜브가 강철계 또는 납땜인 경우 용접에 의해 튜브가 서로 접합된다. 가열 튜브(32)는 체결수단(42), 통상 U자형 볼트 및 너트를 사용함으로써 지지체(40)에 고정된다. 가열 코일 번들(20)은 탱커 기관실에 위치한 보일러에서 생성된 가열 유체인 증기에 의해 구동된다. 증기는 탱커 데크를 따라 증기 헤더에 의해 분배되고, 여기서 증기 매니폴드(a steam manifolds)는 의도된 증기를 각 히팅바디(heating body)로 분기시킨다. 탱커 횡격벽을 따라 연장된 갑판(16) 레벨 증기 하강관에서 증기를 탱크 바닥(12)으로 유도하고, 수평 이송 튜브를 사용하여 각 히팅바디(heating body) 유입구(31)에 증기를 공급한다.The heating tubes 32 and 34 of FIG. 3 are carbon steel according to the type of cargo transported by the tanker; Stainless steel; Or some copper-based alloys. When the tube is made of a copper alloy, the tubes are joined to each other by welding when the tube is of steel or solder. The heating tube 32 is fixed to the support 40 by using a fastening means 42, usually a U-shaped bolt and nut. The heating coil bundle 20 is driven by steam, which is a heating fluid generated in a boiler located in a tanker engine room. Steam is distributed along the tanker deck by steam headers, where a steam manifolds diverge the intended steam into each heating body. Steam is guided to the tank bottom 12 from the deck 16 level steam descending pipe extending along the tanker transverse bulkhead, and the steam is supplied to the inlet 31 of each heating body using a horizontal transfer tube.

가열 코일은 증기에서 화물 액체로의 열 전달에 의해 주변 액체를 가열시킨다. 열 에너지 유출로 인해 증기가 점차적으로 응축된다. 히팅바디(heating body)의 튜브(tube) 길이는 증기를 완전히 응축시키기에 충분해야 한다. 히팅바디(heating body)의 유출구(39)를 나온 후의 응축물은 수평 이송 튜브(tube)를 통해 횡단격벽까지 유도되며, 여기에서 응축물 리프트; 라이저(a riser); 및 스팀 트랩은 히팅바디(heating body) 유출구(39)를 데크(16) 레벨의 응축물 매니폴드(manifold)에 연결하는데 사용된다. 응축물 매니폴드(manifold)는 응축물을 엔진룸과 보일러로 반환하는 응축물 헤더로 응축물을 유도한다.The heating coil heats the surrounding liquid by heat transfer from the vapor to the cargo liquid. Steam is gradually condensed due to the heat energy outflow. The tube length of the heating body should be sufficient to completely condense the vapor. The condensate after exiting the outlet 39 of the heating body is guided to the transverse bulkhead through a horizontal transfer tube, where the condensate lifts; A riser; And a steam trap is used to connect the heating body outlet 39 to a condensate manifold at the deck 16 level. The condensate manifold directs the condensate to the condensate header, which returns the condensate to the engine room and boiler.

가열 코일 번들(20) 단면은 20열의 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브 패턴(22)을 가지며, 각각의 튜브 레벨(24)로서 하나의 열은 하나의 직선 튜브 (32)만을 포함한다. 튜브 패턴(22)은 하나의 패턴 열(column)을 특징으로 하지만, 가열 코일 번들(20)은 2개의 물리적인 열(column)로 배열된 가열 튜브(32)에 의해 실행되며, 각각의 열(column)은 지지체(40)의 대향측면 중 하나를 차지한다, 도 3.The cross section of the heating coil bundle 20 has 20 rows of binary-matrix-like tube patterns 22, each of which is a tube level 24, and one row is only one straight tube 32. Include. The tube pattern 22 features one pattern column, while the heating coil bundle 20 is implemented by heating tubes 32 arranged in two physical columns, each row ( column) occupies one of the opposite sides of the support 40, FIG. 3.

지지체(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 단순한 단일 부품 표준 프로파일로부터, 가열 코일 번들(20)을 견고하게 유지할 수 있는 보다 복잡한 다중 부품구조에 이르기까지 다양한 방식으로 실행될 수 있다. 내장된 다중 부품지지대는 보다 복잡한 이진-매트릭스-형(binary-matrix-like) 튜브 패턴(22)을 특징으로 하는 가열 코일 번들에 적합하다, 도 2.The support 40 can be implemented in a variety of ways, from a simple single part standard profile as shown in FIG. 3 to a more complex multi-part structure capable of holding the heating coil bundle 20 rigidly. Built-in The multi-part support is suitable for a bundle of heating coils characterized by a more complex binary-matrix-like tube pattern 22, Figure 2.

상기 가열 튜브(32)는 3개의 레벨(24)만큼 낮게 배열될 수 있지만, 더 많은 수의 튜브 레벨(24)에 배열된 가열 코일 번들(20)은 더 낮은 수의 튜브 레벨(24)에 배열된 가열 코일 번들보다 열적으로 더 효율적이다. 따라서, 도 3의 가열 코일 번들(20)은 단순하고 콤팩트한 설계로 인해 높은 열효율 및 낮은 제조비용을 특징으로 한다.The heating tubes 32 can be arranged as low as three levels 24, but the heating coil bundles 20 arranged at a higher number of tube levels 24 are arranged at a lower number of tube levels 24. It is more thermally efficient than the heated coil bundle. Accordingly, the heating coil bundle 20 of FIG. 3 is characterized by high thermal efficiency and low manufacturing cost due to its simple and compact design.

내부 측벽(18)과 가열 코일 번들(20)에 가장 가까운 직선 튜브(32) 중심선 사이의 거리는 탱크(10) 폭의 0.3 내지 0.7배이고; 바람직하게는 0.4 내지 0.45배이다.The distance between the inner side wall 18 and the center line of the straight tube 32 closest to the heating coil bundle 20 is 0.3 to 0.7 times the width of the tank 10; It is preferably 0.4 to 0.45 times.

번들(The bundle)(20)은 도 1의 탱크(12)의 하부(바닥)(bottom)의 중간 부분에 위치하며, 대규모 순환(52) 속도 프로파일(velocity profile)은 직선 튜브(32) 및 U자형 튜브(34)를 둘러싼 빈 공간(voids)을 통과하는 의도된(intended) 교차 흐름(cross-flow)에 대해 가장 강력하다. 그러나 이상적인 중간점으로부터의 약간의 편차는 정확한 중간점 위치가 덜 안정적인 대규모 순환을 발생시키고, 순환(52) 방향의 변화를 일으키기 쉽기 때문에, 제공된 실시예의 바람직한 특징이다.The bundle 20 is located in the middle of the bottom of the tank 12 of FIG. 1, and the velocity profile of the large-scale circulation 52 is a straight tube 32 and U It is most powerful against the intended cross-flow through the voids surrounding the shaped tube 34. However, a slight deviation from the ideal midpoint is a preferred feature of the provided embodiment, as the exact midpoint position produces a less stable large-scale circulation and is prone to change in the direction of the circulation 52.

수직 피치, 즉 튜브 패턴(22)의 2개의 연속적인 튜브 레벨(24) 사이의 수직 거리는 상기 직선 튜브(32) 및 상기 U자형 튜브(34)를 둘러싸는 공간(voids)을 통해 가열된 유체(50)의 용이한 교차 흐름을 가능하게 하기에 충분히 커야 한다; 상기 직선 튜브(32) 외경에 대한 튜브 패턴(22) 수직 피치 비율은 적어도 1.25이고; 바람직하게는 3 이상이다.The vertical pitch, i.e. the vertical distance between two successive tube levels 24 of the tube pattern 22, is the fluid (e.g., the heated fluid through the voids surrounding the straight tube 32 and the U-shaped tube 34). 50) must be large enough to allow easy cross flow; The ratio of the vertical pitch of the tube pattern 22 to the outer diameter of the straight tube 32 is at least 1.25; It is preferably 3 or more.

본 발명의 다른 실시예는 다음을 특징으로 하는, 적어도 하나의 가열 유체 전달 튜브(36)를 포함한다, 도 4; 상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 하나의 유체 유입구 및 하나의 유체 유출구를 갖는 단일 몸체이고; 상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 상기 직선 튜브(32)와 평행하고 이격된 관계로 연장되며; 상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 상기 다수의 체결수단(42)을 사용하여 상기 지지체(40)에 고정된다.Another embodiment of the invention comprises at least one heating fluid transfer tube 36, characterized in that, FIG. 4; The heating fluid delivery tube 36 is a single body having one fluid inlet and one fluid outlet; The heating fluid transfer tube 36 extends in a parallel and spaced relationship with the straight tube 32; The heating fluid delivery tube 36 is fixed to the support 40 using the plurality of fastening means 42.

본 발명의 또 다른 실시예는 적어도 하나의 튜브 열 팽창 보상 장치(38)를 포함한다; 상기 가열 유체 전달 튜브(36) 및 상기 튜브 열 팽창 보상 장치(38)는 하나의 유체 유입구와 하나의 유체 유출구를 갖는 단일 몸체를 제공하여 그들의 개방 단부에서 누수방지 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 장치이다. 도 5는 이러한 열 유체 전달 튜브(36)를 도시하며, 상기 튜브 열 팽창 보상 장치(38)는 팽창 벤드(expansion bend)의 형태로 실행된다.Another embodiment of the invention comprises at least one tube thermal expansion compensating device 38; The heating fluid transfer tube 36 and the tube thermal expansion compensating device 38 are devices characterized in that they provide a single body having one fluid inlet and one fluid outlet and are connected in series to prevent leakage at their open ends. . 5 shows such a thermal fluid transfer tube 36, the tube thermal expansion compensating device 38 being implemented in the form of an expansion bend.

탱크(10) 가열 요구가 상기 가열 코일 번들(20)에 의해 충족되기에 너무 높은 경우, 다수의 상기 가열 코일 번들(20)은 가열된 유체의 유동 구조에 대한 번들(20)의 유해한 효과를 최소화하기 위해, 탱크(10) 내에 정확히 하나의 열(one row)에서 서로 종방향으로 이격되어 배치되어야 한다, 도 6.When the tank 10 heating demand is too high to be satisfied by the heating coil bundle 20, the plurality of heating coil bundles 20 minimize the detrimental effect of the bundle 20 on the flow structure of the heated fluid. In order to do so, it must be arranged longitudinally spaced from each other in exactly one row in the tank 10, Fig. 6.

상기 각각의 가열 코일 번들(20)은 가열 유체 공급 라인과 그 가열 유체 배출 라인을 가지며, 상기 가열 유체 공급 라인과 가열 유체 배출 라인은 데크(16) 레벨의 해당 헤더로 상기 히팅바디(heating body) 유입구(31)와 상기 히팅바디(heating body) 유출구(39)를 유압으로 연결한다. Each of the heating coil bundles 20 has a heating fluid supply line and a heating fluid discharge line, and the heating fluid supply line and the heating fluid discharge line are the corresponding headers at the level of the deck 16, and the heating body The inlet 31 and the outlet 39 of the heating body are hydraulically connected.

다수의 가열 코일 번들(20)이 탱크(10) 길이를 따라 일렬로 정렬됨에 따라, 수직 하강관과 라이저(risers) 사이의 장거리를 가로지르는 다수의 평행한 공급 및 배출 라인이 필요하며, 탱크 횡격벽 및 대응하는 가열 유체 유입구(31) 및 유출구(39)를 따라 확장된다. 이러한 구성에서, 격벽(bulkhead)에 더 가깝게 위치된 가열 코일 번들(20)은 열에 더 멀리 위치된 번들(20)로, 그리고 이로부터,(to, and from,) 가열 유체 전달을 보조할 수 있다. 또한, 상기 가열 유체 전달 튜브(36); 각각의 가열 코일 번들(20)의 부분; 은 공급 라인의 섹션 및 배출 라인의 섹션으로서 편리하게 이용된다.As multiple heating coil bundles 20 are lined up along the length of the tank 10, a number of parallel supply and discharge lines traversing long distances between vertical downpipes and risers are required, and It extends along the partition wall and the corresponding heating fluid inlet 31 and outlet 39. In this configuration, the heating coil bundle 20 located closer to the bulkhead can assist heating fluid transfer to and from the bundle 20 located farther from the heat. . In addition, the heating fluid transfer tube 36; A portion of each heating coil bundle 20; Is conveniently used as a section of a supply line and a section of a discharge line.

가열 코일 번들(20)의 열효율에 대한 대규모 순환(52)의 영향은 유한 볼륨 방법 소프트웨어(a finite volume method software)인 OpenFOAM® 3.0 도구상자의 buoyantPimpleFoam solver를 사용하여 수행된 과도 시뮬레이션에 의해 수치적으로 검증된다; 예를 들어, F. Moukalled 외, 전산 유체역학의 유한 체적법(Computational Fluid Dynamics): An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab®, Springer-Verlag, Cham 2016, pages 103-135 및 561-690 참조.The effect of large-scale circulation 52 on the thermal efficiency of the heating coil bundle 20 was numerically determined by transient simulations performed using the buoyantPimpleFoam solver in the OpenFOAM® 3.0 toolbox, a finite volume method software. Is verified; See, for example, F. Moukalled et al., Computational Fluid Dynamics: An Advanced Introduction with OpenFOAM® and Matlab®, Springer-Verlag, Cham 2016, pages 103-135 and 561-690.

확인을 위해, 도 1의 2차원 영역(10)에 5800mm2/s의 점성 오일을 채우고, 약 150000셀에서 이산화하고 50A크기의 스틸 튜브(도 3)로 제작된 7 bar 증기 구동 가열 코일 번들(20)을 3시간 동안 가열한다.For confirmation, a 7 bar steam driven heating coil bundle made of 5800 mm 2 /s viscous oil is filled in the two-dimensional region 10 of Fig. 1, is discretized at about 150000 cells, and made of a 50A-sized steel tube (Fig. 3) ( 20) is heated for 3 hours.

다음 표는 얻은 결과를 요약한 것이다. Pre-LSC 칼럼은 가열 초기 2700초 동안 선순환(pre-circulation) 유체 유동 단계를 지칭하며; 반면 LSC 컬럼(column)이 가열의 나머지 8100초 동안 개발된(developed) 대규모 순환 유체 흐름단계를 나타낸다.The following table summarizes the results obtained. Pre-LSC column refers to a pre-circulation fluid flow stage during the initial 2700 seconds of heating; Whereas the LSC column represents a large circulating fluid flow stage developed for the remaining 8100 seconds of heating.

물리량Physical quantity pre-LSCpre-LSC LSCLSC 피크 교차 흐름 속도, m/sPeak cross flow velocity, m/s 0.0670.067 0.1840.184 평균 교차 흐름 속도, m/sAverage cross flow velocity, m/s 0.0210.021 0.0760.076 평균 리처드슨수, -Average Richardson number,- 95.295.2 7.37.3

Y. I. Cho, G. A. Greene, Advances in Heat Transfer, volume 43, Academic Press, San Diego 2011, page 298에 따르면, 리차드슨수(Richardson number)는 부과된 흐름에 대한 부력 유도 전류의 상대적 강도를 측정한 값이다. 평균 리차드슨수(Average Richardson number)가 95.2에서 7.3으로 감소한 것으로 보고된 바에 따르면, 상기 대규모 순환(52)이, 상기 번들(20) 자연 대류 열전달에 대한 상기 번들(20) 강제 대류열 전달의 영향을 크기의 순서(for an order of magnitude)로, 향상시킨다는 것을 나타낸다.According to Y. I. Cho, G. A. Greene, Advances in Heat Transfer, volume 43, Academic Press, San Diego 2011, page 298, the Richardson number is a measure of the relative strength of the buoyant induced current to the imposed flow. It was reported that the average Richardson number decreased from 95.2 to 7.3, the large-scale circulation 52 affected the effect of forced convective heat transfer of the bundle 20 on the natural convective heat transfer of the bundle 20. It is for an order of magnitude, indicating improvement.

통상의 모의(simulated) 대규모 순환 유선은 도 7에 나와 있다.A typical simulated large-scale circular streamline is shown in FIG. 7.

Claims (7)

다수의 가열 코일 번들(20)을 포함하는 탱크(10) 가열 장치에 있어서,
상기 다수의 가열 코일 번들(20)은 수평으로 연장되며, 내부 측벽(18)과 외부 측벽(14) 사이에 배치되는 다수의 지지체(40)를 이용하여 탱크 바닥(12)에 연결되며, 상기 가열 코일 번들(20)의 어느 하나는 상기 내부 측벽(18) 및 상기 외부 측벽(14)의 어느 하나쪽으로 보다 상기 내부 측벽(18)과 외부 측벽(14) 사이의 중간쪽에 더 가까이 위치되며,
상기 다수의 가열 코일 번들(20)은 종방향으로 이격된 방식으로 탱크(10) 길이를 따라 정확히 한 열로 배타적으로 연장됨에 따라, 상기 가열 코일 번들(20)은 상기 탱크(10)의 각 횡단면에 존재하며,
상기 다수의 가열 코일 번들(20)의 각각의 하나의 가열 코일 번들은 다수의 직선 튜브(32); 다수의 U자형 튜브(34); 다수의 체결 수단(42); 그리고 콤팩트하고 견고한 구조를 형성하는 상기 다수의 지지체(40)를 포함하고,
상기 다수의 직선 튜브(32) 및 상기 다수의 U자형 튜브(34)는 적어도 3개의 평행하고 수직으로 이격된 가열 코일 튜브 레벨들(24)로 배열되며, 상기 가열 코일 튜브 레벨들(24) 각각은 직선 튜브(32) 축과 상기 탱크 바닥(12) 사이의 고유한 거리의 적어도 하나의 상기 직선 튜브(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
In the tank 10 heating apparatus comprising a plurality of heating coil bundles 20,
The plurality of heating coil bundles 20 extend horizontally and are connected to the tank bottom 12 by using a plurality of supports 40 disposed between the inner sidewall 18 and the outer sidewall 14, and the heating One of the coil bundles 20 is located closer to the middle side between the inner side wall 18 and the outer side wall 14 than to either side of the inner side wall 18 and the outer side wall 14,
As the plurality of heating coil bundles 20 extend exclusively in exactly one row along the length of the tank 10 in a manner spaced apart in the longitudinal direction, the heating coil bundle 20 is formed in each cross-section of the tank 10. Exist,
Each heating coil bundle of the plurality of heating coil bundles 20 includes a plurality of straight tubes 32; A plurality of U-shaped tubes 34; A plurality of fastening means 42; And including the plurality of supports 40 forming a compact and robust structure,
The plurality of straight tubes 32 and the plurality of U-shaped tubes 34 are arranged in at least three parallel and vertically spaced heating coil tube levels 24, each of the heating coil tube levels 24 Tank (10) heating device, characterized in that it comprises at least one said straight tube (32) of an inherent distance between the axis of the straight tube (32) and the tank bottom (12).
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 가열 코일 번들(20) 중 하나의 가열 코일 번들은 적어도 하나의 히팅바디(heating body)를 포함하고;
상기 다수의 직선 튜브(32) 및 상기 다수의 U자형 튜브(34)는 하나의 유체 유입구(31) 및 하나의 유체 유출구(39)를 갖는 상기 히팅바디(heating body)를 제공하는 개방단부에서 누수방지 직렬연결되며;
결합 시퀀스는 상기 직선 튜브(32)와 상기 U자형 튜브(34)를 결합시킴으로써 시작하고, 상기 직선 튜브(32)와 상기 U자형 튜브(34)를 포함하는 튜브쌍의 U자형 튜브(34) 개방 단부면에 일련의 계속적인 연결을 진행하고, 최종적으로 또 다른 상기 직선 튜브(32)를 결합함으로써 완성되며;
상기 다수의 직선 튜브(32)는 상기 다수의 체결 수단(42)을 이용하여 상기 다수의 지지체(40)에 고정는 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method of claim 1,
One heating coil bundle among the plurality of heating coil bundles 20 includes at least one heating body;
The plurality of straight tubes 32 and the plurality of U-shaped tubes 34 leak from the open end providing the heating body having one fluid inlet 31 and one fluid outlet 39 Prevent series connection;
The joining sequence starts by joining the straight tube 32 and the U-shaped tube 34, opening the U-shaped tube 34 of a tube pair comprising the straight tube 32 and the U-shaped tube 34 It is completed by continuing a series of connections to the end face, and finally by joining another straight tube 32;
A tank (10) heating device, characterized in that the plurality of straight tubes (32) are fixed to the plurality of supports (40) using the plurality of fastening means (42).
제 2 항에 있어서,
상기 다수의 가열 코일 번들(20)의 각각의 하나의 가열 코일 번들은 탱크 길이 대칭 평면(2)으로부터 평행하고 이격된 관계로 연장되며,
상기 내부 측벽(18)과 각각의 가열 코일 번들(20)에 가장 가까운 직선 튜브(32) 중심선 사이의 각 거리는 상기 탱크(10)의 폭의 0.3배 내지 0.7배인 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method of claim 2,
Each one heating coil bundle of the plurality of heating coil bundles 20 extends in a parallel and spaced relationship from the tank length symmetry plane 2,
Heating the tank 10, characterized in that each distance between the inner side wall 18 and the center line of the straight tube 32 closest to each heating coil bundle 20 is 0.3 to 0.7 times the width of the tank 10 Device.
제 3 항에 있어서,
직선 튜브(32)의 외경에 대한 튜브 패턴(22) 수직 피치 비율이 적어도 1.25인 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method of claim 3,
Tank (10) heating apparatus, characterized in that the ratio of the vertical pitch of the tube pattern (22) to the outer diameter of the straight tube (32) is at least 1.25.
제 4 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 가열 코일 번들(20)은 적어도 하나의 가열 유체 전달 튜브(36)를 더 포함하고,
상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 하나의 유체 유입구(31) 및 하나의 유체 유출구(39)를 갖는 단일 몸체이며;
상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 상기 다수의 직선 튜브(32)에 대해 평행하고 이격된 관계로 연장되며;
상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 상기 다수의 체결 수단(42)을 이용하여 상기 다수의 지지체(40)에 고정되고;
상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 상기 탱크(10)내에서 연장되는 가열 유체 라인 중 임의의 하나의 섹션으로서 편리하게 이용된 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method of claim 4,
The at least one heating coil bundle 20 further comprises at least one heating fluid delivery tube 36,
The heating fluid delivery tube 36 is a single body having one fluid inlet 31 and one fluid outlet 39;
The heating fluid transfer tube 36 extends in a parallel and spaced relationship with respect to the plurality of straight tubes 32;
The heating fluid delivery tube (36) is fixed to the plurality of supports (40) using the plurality of fastening means (42);
Tank (10) heating device, characterized in that the heating fluid transfer tube (36) is conveniently used as a section of any one of the heating fluid lines extending within the tank (10).
제 5 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 가열 유체 전달 튜브(36)는 튜브 열 팽창 보상 장치(38)를 포함하고, 상기 가열 유체 전달 튜브(36) 및 상기 튜브 열 팽창 보정 장치(38)는 하나의 유체 유입구(31)와 하나의 유체 유출구(39)를 갖는 단일 몸체를 제공하여 개방단부에서 연속적으로 누수방지(leak-proof) 연결되는 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method of claim 5,
At least one of the heating fluid transfer tube 36 comprises a tube thermal expansion compensating device 38, and the heating fluid transfer tube 36 and the tube thermal expansion compensating device 38 have one fluid inlet (31) And a single body having one fluid outlet (39) to be continuously leak-proof connected at the open end.
제 4 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 체결 수단(42)은 U자 형상의 볼트 및 너트 고정구이고, 상기 지지체(40)는 일체형 또는 임의의 내장형 상기 다수의 가열 코일 번들(20) 중 어느 하나의 가열 코일 번들을 확실하게 유지할 수 있는 다기능 구조체를 제공하는 것을 특징으로 하는 탱크(10) 가열장치.
The method according to any one of claims 4, 5 and 6,
The fastening means 42 is a U-shaped bolt and nut fastener, and the support 40 can reliably hold any one of the plurality of heating coil bundles 20 of an integral type or any built-in type. Tank 10 heating device, characterized in that it provides a multifunctional structure.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200336146Y1 (en) * 2003-09-09 2003-12-12 주식회사 태건 oil tank heating device of a vessel
KR101506538B1 (en) * 2013-10-04 2015-03-27 대우조선해양 주식회사 Heating apparatus of storage tank

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1054066A (en) * 1964-09-02 1965-08-20 Steels Engineering Installatio Removable heating installation for tank compartments of ships
JPS4514626Y1 (en) 1967-08-07 1970-06-19
GB1318299A (en) 1970-08-21 1973-05-23 Algoship Int Oil tank heating apparatus
JPS5644640Y2 (en) * 1976-10-08 1981-10-19
JPH0569893A (en) * 1991-09-13 1993-03-23 Shinkurushima Dock:Kk Method for mounting heating pipe in load oil tank
JP3048878U (en) * 1997-11-14 1998-05-29 株式会社新来島どっく Heating tube for liquid cargo carrier
DE10308756A1 (en) 2003-02-28 2004-09-09 Hans Loth Cooling system used in oil tankers and in road and rail vehicles for cooling a transport product to form a viscous composition comprises immersion lances with inner coils for cooling and solidifying the transport product
JP4633660B2 (en) * 2006-03-13 2011-02-16 住友重機械マリンエンジニアリング株式会社 Arrangement structure of heating pipe in oil tank in ship
CN101362509B (en) * 2008-09-04 2012-04-25 广州文冲船厂有限责任公司 Installation method of steam heating coil for ship oil tanks
KR101243172B1 (en) 2012-01-20 2013-03-13 주식회사 연일엔지니어링 Heater structure for a vessel oil storage tank

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200336146Y1 (en) * 2003-09-09 2003-12-12 주식회사 태건 oil tank heating device of a vessel
KR101506538B1 (en) * 2013-10-04 2015-03-27 대우조선해양 주식회사 Heating apparatus of storage tank

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