RU2725298C1

RU2725298C1 - Thermal shell

Info

Publication number: RU2725298C1
Application number: RU2019127252A
Authority: RU
Inventors: Ильяс Ильдусович Шигапов
Original assignee: Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-06-30

Abstract

FIELD: heat exchange.SUBSTANCE: invention relates to heating or cooling devices, including process facilities of industrial production, closed by shell and heated or cooled by action of gaseous and/or liquid heat carrier, input and output of which is carried out through branch pipes. Device includes an outer shell configured to cover a heated or cooled object and to retain heat or cold around it, and a heating or cooling element located inside the shell. Heating or cooling element used is gaseous or liquid heat carrier, and outer shell is made of heat-resistant material with possibility of input and output of heating or cooling element, at that shell is soft.EFFECT: technical result of invention is possibility of effective effect on heated or cooled object and, in the presence of additional equipment, to collect and/or re-pumping heat carrier into thermal shell; device is safe and, depending on design, can be used for heating or cooling of various process facilities of industrial production.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам обогрева или охлаждения, в том числе технологических объектов промышленных производств, закрываемых оболочкой и прогреваемых или охлаждаемых посредством воздействия газообразного и/или жидкого термоносителя, ввод и вывод которого осуществляется через патрубки.The invention relates to heating or cooling devices, including technological facilities of industrial production, closed by a shell and heated or cooled by exposure to gaseous and / or liquid heat carrier, the input and output of which is carried out through nozzles.

Изобретение может быть использовано при обогреве или охлаждении технологического оборудования, например, трубопроводов в зимнее время или при низких температурах окружающего воздуха или необходимости понижения температуры объекта в условиях повышенной температуры.The invention can be used for heating or cooling technological equipment, for example, pipelines in winter or at low ambient temperatures or the need to lower the temperature of an object at elevated temperatures.

Известно устройство для прогрева бетонных откосных креплений в зимнее время паром (патент RU №2327834, МПК E02B 1/00, E02B 3/12, опубл. 27.06.2008 в Бюл. №18). Устройство для прогрева бетонных откосных креплений в зимнее время паром включает обогреватели бетона и термоизоляцию, покрывающую сверху бетон. Обогреватели выполнены в виде системы уложенных на бетоне, на откосе дамбы, на расстоянии друг от друга, вдоль заложения откоса с уклоном параллельных трубок. Они непрерывно и циклически соединены между собой для циркуляции по ним пара. Система на входе присоединена к паровому котлу, на выходе снабжена вентилем для регулировки температуры и выхода конденсированного пара. Техническим результатом является повышение качества бетона за счет равномерного нагревания бетона по всей площади и снижение энергозатрат при производстве работ.A device is known for heating concrete sloping fastenings in winter with steam (patent RU No. 2237834, IPC E02B 1/00, E02B 3/12, publ. 06/27/2008 in Bull. No. 18). A device for heating concrete slopes in winter with steam includes concrete heaters and thermal insulation covering the concrete from above. The heaters are made in the form of a system laid on concrete, on the slope of the dam, at a distance from each other, along the laying of the slope with a slope of parallel pipes. They are continuously and cyclically interconnected to circulate steam through them. The system at the inlet is connected to the steam boiler, at the outlet there is a valve for adjusting the temperature and the output of the condensed steam. The technical result is to improve the quality of concrete due to the uniform heating of concrete over the entire area and reduce energy consumption during work.

Недостатками данного устройства являются недостаточная равномерность обогрева всего слоя бетона по причине расположения обогревателей на его поверхности, что приведет к разности температур в верхних и нижних слоях, а использование полых трубок с циркулирующим внутри паром в качестве нагревательного элемента усложняет конструкцию.The disadvantages of this device are the insufficient uniformity of heating of the entire concrete layer due to the location of the heaters on its surface, which will lead to temperature differences in the upper and lower layers, and the use of hollow tubes with steam circulating inside as a heating element complicates the design.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является труба (патент RU №2453758, МПК F16L 9/00, опубл. 20.06.2012 в Бюл. №17), содержащая рабочую трубу, покрытую антикоррозионным и антистатическим защитным покрытием, внешнюю оболочку, теплоизоляционный слой из пенополиуретана, расположенный между рабочей трубой и внешней оболочкой. В теплоизоляционном слое расположены центраторы с опорами. На внешней поверхности рабочей трубы расположен нагревательный элемент, который выполнен либо в виде кабеля либо в виде элемента индукционно-резистивной скин-системы, представляющего собой трубку-спутник из ферромагнитного материала с размещенным в ней проводником из немагнитного материала. Теплоизоляционный слой снабжен по длине рабочей трубы противопожарными вставками. Защитное покрытие превышает по длине теплоизоляционный слой. Рабочая труба превышает по длине защитное покрытие с образованием на ее торцах неизолированных концевых участков. Отношение длины одной противопожарной вставки к диаметру рабочей трубы составляет не менее, чем 3,5:1.The closest in technical essence and the achieved result is a pipe (patent RU No. 2453758, IPC F16L 9/00, published on June 20, 2012 in Bull. No. 17) containing a working pipe coated with an anticorrosive and antistatic protective coating, an outer shell, a heat-insulating layer made of polyurethane foam, located between the working pipe and the outer shell. In the insulating layer are centralizers with supports. A heating element is located on the outer surface of the working tube, which is either made in the form of a cable or in the form of an element of an induction-resistive skin system, which is a satellite tube made of ferromagnetic material with a conductor made of non-magnetic material placed in it. The heat-insulating layer is equipped with fire inserts along the length of the working pipe. The protective coating exceeds the length of the insulating layer. The working pipe exceeds the length of the protective coating with the formation at its ends of uninsulated end sections. The ratio of the length of one fire insert to the diameter of the working pipe is not less than 3.5: 1.

Недостатками данного устройства являются сложность исполнения, стационарность конструкции и воздействие на обогреваемый объект нагревательным элементом, использование которого небезопасно на опасных производственных объектах, а при необходимости обогрева нефтепромыслового оборудования типа технологической емкости или запорной арматуры использование предлагаемого изобретения энергозатратно из-за необходимости многократного обеспечения контакта нагревательного элемента и нефтепромыслового оборудования(например, обвитие вокруг технологической емкости или запорной арматуры).The disadvantages of this device are the complexity of the design, structural design and the impact on the heated object by a heating element, the use of which is unsafe at hazardous production facilities, and if necessary, heating of oilfield equipment such as a process tank or shutoff valves, the use of the invention is energy-consuming due to the need for multiple contact of the heating element and oilfield equipment (for example, entanglement around a process vessel or stop valves).

Техническим результатом является снижение энергозатрат при производстве работ по обогреву или охлаждению различных технологических объектов (в том числе и взрывоопасных), универсальность и безопасность использования в различных условиях.The technical result is the reduction of energy consumption during the heating or cooling of various technological facilities (including explosive ones), the versatility and safety of use in various conditions.

Технический результат достигается применением термической оболочки, включающей в себя внешнюю оболочку, выполненную с возможностью охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта и удержания тепла или холода вокруг него, и нагревательный или охлаждающий элемент, располагаемый внутри оболочки.The technical result is achieved by using a thermal shell, including an outer shell, configured to cover a heated or cooled object and retain heat or cold around it, and a heating or cooling element located inside the shell.

Новым является то, что в качестве нагревательного или охлаждающего элемента использован газообразный или жидкий термоноситель, внешняя оболочка выполнена из непроницаемого для термоносителя материала с возможностью ввода и вывода нагревательного или охлаждающего элемента, при этом оболочка выполнена мягкой.It is new that a gaseous or liquid thermal carrier is used as a heating or cooling element, the outer shell is made of a material impermeable to the thermal carrier with the possibility of introducing and withdrawing a heating or cooling element, while the shell is made soft.

Новым является также то, что оболочка может быт снабжена манжетами для герметизации внутреннего пространства, причем оболочка изготовлена из материала с низкой тепловой проводимостью.Also new is the fact that the shell can be equipped with cuffs to seal the internal space, and the shell is made of a material with low thermal conductivity.

На чертеже изображена схема устройства.The drawing shows a diagram of the device.

Термическая оболочка включает в себя внешнюю оболочку 1, выполненную с возможностью охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта 2, например, манжетами 3 и удержания тепла или холода вокруг него, и нагревательный или охлаждающий элемент (не показан), располагаемый внутри оболочки 1. В качестве нагревательного или охлаждающего элемента использован газообразный (пар, хладоген, охлажденный азот и т.п.) или жидкий (вода, антифриз, аммиак и т.п.) термоноситель. Внешняя оболочка 1 выполнена из непроницаемого для термоносителя материала с возможностью ввода 4 и вывода 5 термоносителя.The thermal shell includes an outer shell 1, configured to cover a heated or cooled object 2, for example, cuffs 3 and retain heat or cold around it, and a heating or cooling element (not shown) located inside the shell 1. As a heating or The cooling element used is gaseous (steam, refrigerant, cooled nitrogen, etc.) or liquid (water, antifreeze, ammonia, etc.). The outer shell 1 is made of a material impervious to the thermal carrier with the possibility of input 4 and output 5 of the thermal carrier.

Размеры внешней оболочки 1 для охвата прогреваемого или охлаждаемого объекта 2 определяются эмпирически.The dimensions of the outer shell 1 to cover the heated or cooled object 2 are determined empirically.

Фиксация оболочки 1вокруг объекта 2 может быть различной (например, на установленном каркасе, расположенном внутри оболочки или снаружи), в зависимости от формы и размеров обогреваемого или охлаждаемого объекта 2 и исполнения самой оболочки 1 (жесткой или мягкой). Например, для обогрева объекта 2 - локального участка трубопровода - можно использовать мягкую оболочку 1 продолговатой формы, а при необходимости обогрева нескольких одинаковых участков объекта 2 удобнее использовать жесткую оболочку 1 с возможностью перемещения вдоль участка, например, трубопровода без демонтажа предлагаемого устройства.The fixation of the shell 1 around the object 2 can be different (for example, on an installed frame located inside the shell or outside), depending on the shape and size of the heated or cooled object 2 and the execution of the shell 1 itself (hard or soft). For example, to heat the object 2 - a local section of the pipeline - you can use a soft shell 1 of oblong shape, and if necessary, heat several identical sections of the object 2, it is more convenient to use a hard shell 1 with the ability to move along a section, for example, a pipeline without dismantling the proposed device.

Манжеты 3 могут герметизировать внутреннее пространство любым удобным способом (клипсы, хомуты, молнии и т.п.). Применение манжет 3 может быть необязательным в тех случаях, когда в герметизации пространства нет необходимости, например, когда необходимо кратковременное воздействие термоносителя на несколько объектов 2 при обеспечении небольшого перепада температур (например, в летнее время на плавление парафина или т.п.) и тратить время на герметизацию оболочки 1 манжетами 3 нерационально.Cuffs 3 can seal the inner space in any convenient way (clips, clamps, zippers, etc.). The use of cuffs 3 may be optional in cases where there is no need to seal the space, for example, when a short-term exposure of the heat carrier to several objects 2 is necessary while ensuring a small temperature difference (for example, in the summer for paraffin melting or the like) and spend time to seal the shell 1 cuffs 3 irrational.

Применение внешней оболочки 1 из материала с низкой тепловой проводимостью может быть необязательным в тех случаях, когда необходимо кратковременное воздействие термоносителя на объект 2 при обеспечении небольшого перепада температур (например, в летнее время на плавление парафина или т.п.), что дает возможность снизить затраты на изготовление оболочки 1.The use of an outer shell 1 of a material with low thermal conductivity may be optional in cases where a short-term exposure to a thermal carrier on object 2 is necessary while ensuring a small temperature difference (for example, in the summer for paraffin melting or the like), which makes it possible to reduce shell manufacturing costs 1.

Объем подачи нагревательного или охлаждающего элемента определяется эмпирически.The supply volume of the heating or cooling element is determined empirically.

Ввод 4 и вывод 5 нагревательного или охлаждающего элемента может быть выполнен в виде патрубков с фиксаторами для систем ввода и вывода теплоносителя (например, на защелках, клипсах, крючках и т.п.).Input 4 and output 5 of the heating or cooling element can be made in the form of nozzles with clamps for the systems of input and output of the coolant (for example, on latches, clips, hooks, etc.).

Выбор нагревательного элемента зависит от обогреваемого или охлаждаемого объекта 2, условий его эксплуатации и требований промышленной безопасности и охраны труда (например, на объектах подготовки высокосернистой нефти обогрев трубопроводов в зимний период осуществляется паром, генерируемым передвижной парообразующей установкой).The choice of the heating element depends on the heated or cooled object 2, the conditions of its operation and the requirements of industrial safety and labor protection (for example, at the facilities for the preparation of sour oil, heating of pipelines in winter is carried out by steam generated by a mobile steam generating unit).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство доставляется к объекту 2, который необходимо обогреть или охладить нагревательным или охлаждающим элементом. Внешняя оболочка 1 монтируется таким образом, чтобы объект 2 или часть объекта 2, которую необходимо обогреть или охладить, осталась внутри и была закрыта или герметизирована при помощи манжет 3. Термоноситель подается внутрь оболочки через вход 4, воздействует на объект 2, находящийся внутри оболочки 1 и выводится через выход 5. Наличие закрытой системы, точек входа 4 и выхода 5 делает возможным повторную подачу термоносителя при наличии дополнительного оборудования. При наборе объектом 2 необходимой температуры, устройство демонтируется и доставляется к следующему объекту. The device is delivered to the object 2, which must be heated or cooled by a heating or cooling element. The outer shell 1 is mounted so that the object 2 or part of the object 2, which must be heated or cooled, remains inside and is closed or sealed with cuffs 3. The heat carrier is fed into the shell through the inlet 4, acts on the object 2 inside the shell 1 and it is output through output 5. The presence of a closed system, entry points 4 and exit 5 makes it possible to re-supply the thermal carrier in the presence of additional equipment. When the object 2 sets the required temperature, the device is dismantled and delivered to the next object.

Предлагаемое устройство для обогрева или охлаждения, за счет закрытой системы и наличия точек входа и выхода термоносителя, позволяет эффективнее воздействовать на обогреваемый или охлаждаемый объект и, при наличии дополнительного оборудования, осуществлять сбор и/или повторную закачку термоносителя в термическую оболочку. Устройство безопасно и, в зависимости от исполнения, может использоваться для обогрева или охлаждения различных технологических объектов промышленных производств.The proposed device for heating or cooling, due to the closed system and the presence of points of entry and exit of the heat carrier, allows you to more effectively affect the heated or cooled object and, if you have additional equipment, to collect and / or re-pump the heat carrier into the thermal shell. The device is safe and, depending on the version, can be used for heating or cooling various technological objects of industrial production.

Claims

1. Thermal shell, including an outer shell made with the possibility of covering a heated or cooled object and retain heat or cold around it, and a heating or cooling element located inside the shell, characterized in that a gaseous or liquid thermal carrier, the outer shell is made of a material impermeable to the thermal carrier with the possibility of input and output of a heating or cooling element, while the shell is made soft.

2. Thermal shell according to claim 1, characterized in that the shell is provided with cuffs for sealing the inner space.

3. Thermal shell according to claim 1 or 2, characterized in that the shell is made of a material with low thermal conductivity.