RU2510434C2 - Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии - Google Patents
Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510434C2 RU2510434C2 RU2012107452/02A RU2012107452A RU2510434C2 RU 2510434 C2 RU2510434 C2 RU 2510434C2 RU 2012107452/02 A RU2012107452/02 A RU 2012107452/02A RU 2012107452 A RU2012107452 A RU 2012107452A RU 2510434 C2 RU2510434 C2 RU 2510434C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- section
- pipe
- rows
- thermoelectric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе. Устройство содержит источник питания, соединенный с силовым блоком, который соединен кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом в качестве источника питания оно содержит термоэлектрический генератор, представляющий собой отрезок трубы, включенный в защищаемый трубопровод, соединенный с ним через фланцы и выполненный с кольцевым оребрением из изоляционного диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которого, повторяя очертания продольного разреза кольцевых ребер вокруг отрезка трубы по всей его длине, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных поочередно и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одной стороны отрезка трубы соединены между собой перемычками, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными через токовыводы с силовым блоком. Технический результат - повышение надежности и эффективности защиты трубопровода от коррозии. 6 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных трубопроводов от коррозии, а именно для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе.
Известно устройство для совместной защиты от коррозии подземных металлических объектов, содержащее источники питания, анодные заземления, блоки питания и электроды сравнения [Патент РФ№656374, МПК C23F 13/00, 2000].
Основным недостатком известного устройства является необходимость постоянного электроснабжения источников питания от электросети, что снижает его надежность и эффективность.
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автономное устройство для катодной зашиты трубопроводов, содержащее источник ЭДС, соединенный с анодным заземлением и защищаемым трубопроводом, причем источник ЭДС представляет собой движущий орган, который передает кинетическую энергию движущегося потока газа (жидкости) в трубопроводе на вал генератора через стабилизатор частоты в силовой блок, где преобразуется в необходимое для катодной защиты напряжение [Патент РФ №1823524, МПК C23F 13/00, 1995].
Основными недостатками известного устройства являются сложность его конструкции, которая включает в себя, как минимум, турбину и электрогенератор, и создаваемое турбиной дополнительное гидравлическое сопротивление в защищаемом трубопроводе, что снижает надежность и эффективность устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии содержит источник питания, соединенный с силовым блоком, который соединен кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, причем источник ЭДС представляет собой отрезок трубы, включенный в защищаемый трубопровод и соединенной с ним через фланцы, покрытой изоляционным слоем из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, выполненным в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами, внутри которого, повторяя очертания его продольного разреза вокруг отрезка трубы по всей ее длине, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребра и поверхности трубы соответственно, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одной стороны отрезка трубы соединены между собой перемычками, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными через токовыводы, с силовым блоком.
На фиг.1 представлены общий вид и разрез устройства термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии, на фиг.2-6 -источник питания (ЭДС).
Предлагаемое устройство термоэлектрической защиты трубопровода содержит источник питания (ЭДС) 1, соединенный с силовым блоком 2, который, в свою очередь, соединен соединительными кабелями 3 и 4 с участком защищаемого трубопровода 5 и анодным заземлителем 6, причем генератор 1 представляет собой отрезок трубы 7, включенный в защищаемый трубопровод 5 и соединенный с ним через фланцы 8, покрытый изоляционным слоем из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 9, выполненным в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами 10, внутри которого, повторяя очертания его продольного разреза вокруг трубы 7 по всей ее длине, помещены парные зигзагообразные ряды 11 теплоэлектрических секций (ТЭС) 12, одиночные ряды которых состоят из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 14. Каждый ТЭП 14 состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребра 10 и поверхности трубы 7 соответственно, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда 11 с одной стороны ТЭС 12 соединены между собой перемычками 15, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами 16 и 17, соединенными через токовыводы 18 и 19 с силовым блоком 2.
Предлагаемое устройство термоэлектрической защиты трубопроводов, представленное на фиг.1-6, работает следующим образом.
После заполнения трубопровода 5 и начала движения в нем газа (жидкости) с температурой tГ выше, чем температура грунта tЗ, который соприкасается с наружной поверхностью источника питания (ЭДС) 1, представляющей собой слой из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 9, выполненный в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами 10. При этом, в результате теплообмена между горячим газом (водой), движущимся по трубе 7 и окружающим грунтом, нагревается зона нагрева, состоящая из слоя материала 9, прилегающего к стенке трубы 7, в промежутке между смежными ребрами 10, в которой происходит нагрев двухслойных расплющенных концов ТЭП 14, выполненных из металлов М1 и М2, расположенных параллельно поверхности трубы 7 за счет передачи тепла теплопроводностью через слой материала 9, обладающего высокой теплопроводностью от стенки трубы 7 и охлаждение кромок ребер 10 от холодного грунта, в которых происходит охлаждение двухслойных расплющенных, плотно прижатых друг к другу, концов ТЭП 14, выполненным из металлов М1 и М2, расположенных в кромках ребер 10, которые охлаждаются при этом. Конструкция двухслойных концов ТЭП 14 позволяет увеличить количество переходящего тепла за счет повышенной площади их контакта с зонами нагрева и охлаждения и высокой площади контакта слоев самих металлов М1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой). Кроме того, процесс теплообмена от материала 9 к спаям металлов М1 и М2 ТЭП 14 интенсифицируется за счет передачи его теплопроводностью, скорость которой при высоком значении коэффициента теплопроводности значительно выше, чем скорость передачи тепла за счет конвекции [И.Н. Сушкин. Теплотехника. - М.: «Металлургия», 1973, с.195-198]. В результате теплообменных процессов, происходящих между газом в трубе 7 и наружным грунтом, происходит нагрев двухслойных спаев, состоящих из плотно соединенных между собой слоев металлов М1 и М2, расположенных в зоне нагрева, и охлаждение двухслойных спаев, выполненных также из металлов М1 и М2, расположенных в зоне охлаждения каждой ТЭП 14, соединенных между собой, что создает разность температур между зонами нагрева и охлаждения, в результате которой происходит эмиссия электронов во всех ТЭП 14 и, соответственно, возникновение в парных зигзагообразных рядах 11 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. - М.: «Наука», 1970, с.502-506], которое суммируется на коллекторах 16 и 17 и через тоководы 18 и 19 поступает в силовой блок 2, где создается требуемое напряжение и сила тока (на фиг.1-6 не показаны), после чего через соединительные кабели 3 и 4 ток с необходимыми параметрами подается на защищаемый участок трубопровода 5 и анодный заземлитель 6.
При проведении экспериментальных исследований было установлено, что источник ЭДС с теплообменной поверхностью 170×120 мм (0,02 м2), выполненный из 160 ТЭП (парных отрезков металлов М1-хромель и М2-копель), позволяет при разности температур холодной и горячей среды от 30°C до 230°C (в качестве сред использовали воздух при разных температурах) на холодных и горячих спаях металлов М1 и М2 получать постоянный электрический ток напряжением от 0,23 до 2,8 В, силой тока от 0,01 до 0,15 А и мощностью от 0,002 до 0,42 Вт [Ежов B.C., Семичева Н.Е. Использование низкопотенциальной тепловой энергии для электроснабжения зданий. Известия Юго-Западного государственного университета. - Курск, №1, 2012. - С.56-62]. Расчеты на основании экспериментальных данных (без учета потерь) показывают, что источник ЭДС с теплообменной поверхностью 1 м2 при этих условиях позволяет получать постоянный электрический ток напряжением (выходное напряжение) от 11,5 до 140 В, силой тока от 0,5 до 6,5 А и мощностью от 5,75 до 810 Вт. Для сравнения - выходное напряжение известной станции катодной защиты «Минерва-3000», Uвых=96 В.
Вышеприведенные данные показывают, что величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 18 и 19 источника питания (ЭДС) 1 зависит от разности температур на спаях металлов М1 и М2, их характеристик, количества ТЭП 14 в парных рядах 11 и их числа. При необходимости устанавливают несколько источников питания 1. Требуемые напряжение U и силу тока I получают путем суммирования и трансформации получаемого ими тока в силовом блоке 2.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает автономное энергоснабжение катодной защиты и позволяет упростить конструкцию источника питания, что повышает надежность и эффективность защиты трубопроводов от коррозии.
Claims (1)
- Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии, содержащее источник питания, соединенный с силовым блоком, который соединен кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, отличающееся тем, что в качестве источника питания оно содержит термоэлектрический генератор, представляющий собой отрезок трубы, включенный в защищаемый трубопровод, соединенный с ним через фланцы и выполненный с кольцевым оребрением из изоляционного диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которого, повторяя очертания продольного разреза кольцевых ребер вокруг отрезка трубы по всей его длине, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных поочередно и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения вблизи кромки ребра и поверхности трубы соответственно, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одной стороны отрезка трубы соединены между собой перемычками, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными через токовыводы с силовым блоком.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107452/02A RU2510434C2 (ru) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012107452/02A RU2510434C2 (ru) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012107452A RU2012107452A (ru) | 2013-09-10 |
RU2510434C2 true RU2510434C2 (ru) | 2014-03-27 |
Family
ID=49164477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012107452/02A RU2510434C2 (ru) | 2012-02-28 | 2012-02-28 | Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510434C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578736C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Термоэлектрический кожух для трубопровода |
RU2659508C1 (ru) * | 2017-08-25 | 2018-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Термоэлектрическое оребрение для трубопровода |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099642C1 (ru) * | 1996-03-26 | 1997-12-20 | Акционерное общество закрытого типа "СЭП-Россия" ("Системы Преобразования Энергии-Россия") | Теплоэлектрогенератор |
RU2233351C1 (ru) * | 2003-06-16 | 2004-07-27 | Ульяновский государственный технический университет | Способ катодной защиты магистрального газопровода |
US20050236028A1 (en) * | 2003-11-18 | 2005-10-27 | Strnad Richard J | Heat to cooling converter |
RU2425295C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Теплоэлектрический генератор |
-
2012
- 2012-02-28 RU RU2012107452/02A patent/RU2510434C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099642C1 (ru) * | 1996-03-26 | 1997-12-20 | Акционерное общество закрытого типа "СЭП-Россия" ("Системы Преобразования Энергии-Россия") | Теплоэлектрогенератор |
RU2233351C1 (ru) * | 2003-06-16 | 2004-07-27 | Ульяновский государственный технический университет | Способ катодной защиты магистрального газопровода |
US20050236028A1 (en) * | 2003-11-18 | 2005-10-27 | Strnad Richard J | Heat to cooling converter |
RU2425295C1 (ru) * | 2010-02-08 | 2011-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" (КурскГТУ) | Теплоэлектрический генератор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578736C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-03-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Термоэлектрический кожух для трубопровода |
RU2659508C1 (ru) * | 2017-08-25 | 2018-07-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет "(ЮЗГУ) | Термоэлектрическое оребрение для трубопровода |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012107452A (ru) | 2013-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ezhov et al. | Independant power supply source for the station of cathodic protection of pipelines against corrosion | |
RU2550073C2 (ru) | Устройство для термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии | |
Kobayashi et al. | Optimized structure of tubular thermoelectric generators using n-type Bi2Te3 and p-type Sb2Te3 thin films on flexible substrate for energy harvesting | |
US20140367074A1 (en) | Heat Transport Apparatus | |
RU2676551C1 (ru) | Автономный термоэлектрогенератор на трубопроводе | |
RU2510434C2 (ru) | Устройство термоэлектрической защиты трубопровода от коррозии | |
US7124583B2 (en) | Geothermal power generator | |
RU2578736C1 (ru) | Термоэлектрический кожух для трубопровода | |
JP5149659B2 (ja) | 液化ガス気化器 | |
JP2019213402A (ja) | 温度差発電装置及び測定システム | |
RU2614349C1 (ru) | Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления | |
RU2659508C1 (ru) | Термоэлектрическое оребрение для трубопровода | |
RU2011143537A (ru) | Теплоэлектрический генератор | |
Rea et al. | Experimental demonstration of a latent heat storage system for dispatchable electricity | |
RU2509266C1 (ru) | Термоэлектрическое звено для трубы | |
KR200404537Y1 (ko) | 정전력히터를 이용한 라지에이터 난방장치 | |
KR101331010B1 (ko) | 탄소나노튜브섬유 발열체를 이용한 전기보일러 | |
RU2622495C1 (ru) | Походная гелиотермоэлектростанция | |
RU2575769C1 (ru) | Универсальный термоэлектрический преобразователь | |
JP2020181742A (ja) | 発熱シートのセット、加温システム、及び加温ユニット | |
RU2645872C1 (ru) | Термоэлектрическое зарядное устройство для гаджетов | |
RU2794747C1 (ru) | Универсальная термоэлектрическая приставка | |
WO2015105430A2 (ru) | Электрическое устройство | |
RU2715268C1 (ru) | Автономный кожухотрубчатый термоэлектрогенератор | |
RU137650U1 (ru) | Проточный электронагреватель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140329 |