Элемент трубопровода для жидкости с контролем внутренней температуры

Номер патента: 3975

Опубликовано: 25.12.2003

Авторы: Цикели Штефан, Эккер Фридрих

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Элемент трубопровода с жидкостью, включающий работающую часть трубопровода с жидкостью, спроектированный для прохождения по нему кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер или раствор полимера, производное целлюлозы, раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смеси, отличающийся тем, что внутри указанного элемента трубопровода, в центре его части, имеющей круглое сечение потока, размещается устройство контроля внутренней температуры, которое смещает срединную часть потока рабочей жидкости для контроля температуры рабочей жидкости внутри части трубы с рабочей жидкостью, и что соотношение поверхностей O=(DI+DA)DAD от суммы наружного диаметра DA и внутреннего диаметра DI рабочего потока в части, имеющей круглое сечение, к уравнению диаметра потока в трубопроводе DAD=Ц (DA2-DI2) составляет между O=1 и O=4.

2. Элемент трубопровода для жидкости по п.1, отличающийся тем, что указанное устройство (5) контроля внутренней температуры выполнено в виде трубчатой линии (8) контроля температуры, через которую протекает жидкость для контроля температуры.

3. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что температура устройства (5) контроля температуры выше температуры рабочей жидкости.

4. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что температура устройства (5) контроля температуры ниже температуры рабочей жидкости.

5. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры внутри упомянутого устройства (5) контроля температуры фактически совпадает с направлением потока рабочей жидкости через указанную часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью.

6. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры внутри указанного устройства (5) для контроля температуры фактически противоположно направлению потока рабочей жидкости через часть (2) трубопровода.

7. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что упомянутый элемент (1) трубопровода для жидкости включает секцию (9) кожуха контроля температуры для контроля температуры рабочей жидкости, при этом часть (9) кожуха, по меньшей мере, частично окружает часть (2) трубопровода.

8. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что жидкость для контроля температуры протекает через указанную часть (2) трубопровода.

9. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что температура жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры выше температуры устройства (5) контроля температуры.

10. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что температура жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры ниже температуры устройства (5) контроля температуры.

11. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры совпадает с направлением потока рабочей жидкости в указанной части (2) трубопровода.

12. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры в наружной секции (9) кожуха контроля температуры противоположно направлению потока рабочей жидкости в указанной части (2) трубопровода.

13. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающейся тем, что часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью, по меньшей мере, частично покрыта термоизоляционным слоем.

14. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что от устройства (5) контроля температуры к наружной стенке (3) указанной части (2) трубопровода в рабочую жидкость выступает по меньшей мере одна прокладка (10).

15. Элемент трубопровода для жидкости по п.14, отличающийся тем, что прокладка (10) имеет обтекаемое поперечное сечение.

16. Элемент трубопровода для жидкости по п.14 или 15, отличающийся тем, что жидкость для контроля температуры в устройстве (5) контроля температуры протекает через упомянутую прокладку (10).

17. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что прокладка (10) размещена на конце элемента (1) трубопровода, который расположен в направлении прохождения рабочей жидкости.

18. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что прокладка (10) размещена на отдельном подающем модуле (6), закрепленном на устройстве (5) контроля температуры.

19. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соединительная секция (12) снабжена по меньшей мере одним отверстием (11) для жидкости для контроля температуры, через которое к указанному устройству (5) контроля температуры снаружи от элемента (1) трубопровода подается жидкость для контроля температуры.

20. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере на одном конце, расположенном в направлении прохождения рабочей жидкости, устройство (5) контроля температуры включает отверстие (14') канала для жидкости для контроля температуры, при этом указанное отверстие (14') плотно соединяется с соответствующим отверстием (14') канала последующего элемента (1) трубопровода для жидкости.

21. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что для контроля температуры в устройстве (5) имеется закрывающий элемент (15) для крепления на указанном отверстии (14'), посредством которого плотно закрывается отверстие (14') канала.

22. Элемент трубопровода для жидкости по п.21, отличающийся тем, что указанный закрывающий элемент (15) имеет обтекаемую внешнюю форму.

23. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере на одном конце, расположенном в направлении прохождения рабочей жидкости, элемент (1) трубопровода включает соединительную секцию (12) для подсоединения его к последующему элементу (1).

24. Элемент трубопровода с жидкостью по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соотношение поверхностей O составляет между 1 и 1,8.

25. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соотношение толщины слоя рабочей жидкости A=S/DAD, полученное из соотношения толщины слоя S=(DA-DI)/2 к соответствующему диаметру DAD указанной части (2) трубопровода с жидкостью, составляет предпочтительно менее 0,5, лучше менее 0,4.

26. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости выполнен в виде прямого трубчатого элемента или в виде трубчатого элемента любой конфигурации, который на каждом конце, расположенном в направлении движения потока рабочей жидкости, включает соответствующую соединительную секцию (12) для подсоединения двух последующих элементов (1).

27. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что этот элемент (1) выполнен в виде распределительного элемента, состоящего по меньшей мере из трех соединительных секций для подсоединения последующих элементов (1) трубопровода.

28. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что указанный элемент (1) выполнен в виде торцевого элемента только с одной соединительной секцией (12) для подсоединения только одного последующего элемента (1) трубопровода.

29. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленныщ т нем насос для подачи рабочей жидкости.

30. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленный в нем смесительный реактор для обработки рабочей жидкости и изменения характеристик полимера.

31. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленные в нем одну или несколько групп фильтров для фильтрации рабочей жидкости.

32. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что указанная жидкость для контроля температуры представляет собой жидкость.

33. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что указанная жидкость для контроля температуры находится в газообразном состоянии.

34. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода в части (2) линии с рабочей жидкостью выполнен из стали, высокосортной стали или хромированной стали.

35. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что устройство (5) контроля температуры выполнено из стали, высокосортной стали или хромированной стали.

36. Модульная система трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер или полимерный раствор, производное целлюлозы, раствор из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смесей, отличающаяся тем, что указанная система трубопровода для жидкости включает по меньшей мере два последовательно соединенных элемента (1) трубопровода в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов.

37. Модульная система трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, состоящей из прядильного раствора, содержащего целлюлозу, воду и окись третичного амина, такую как N-металморфолин N-оксид (NMMO), а также стабилизаторы для термостабилизации указанной целлюлозы и растворителя и, возможно, другие добавки, такие как двуокись титана, сульфат бария, графит, карбоксиметилцеллюлозы, полиэтиленгликоли, хитин, хитозан, алгиновая кислота, полисахариды, красители, противобактериальные химические вещества, огнестойкие агенты, содержащие фосфор, галогены или азот, активированный уголь, углеродные сажи или электропроводящие сажи, кремниевая кислота, органические растворители в качестве разбавителей, отличающаяся тем, что указанная система включает по меньшей мере два последовательно соединенных элемента (1) трубопровода в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов.

38. Устройство контроля температуры для установки в элементе (1) трубопровода для жидкости в модульной системе трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер, производное целлюлозы, а также раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, в котором указанный элемент (1) трубопровода включает часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью, через которую она протекает, отличающееся тем, что указанное устройство контроля температуры (5) включает соединительный фланец (12), который соединяется с соединительным фланцем (12) другого устройства контроля температуры (5) или другого элемента (1) трубопровода для жидкости и с которым указанный элемент (1) трубопровода для жидкости может быть плотно соединен, и что указанное устройство контроля температуры (5) принимает смещенное положение потока указанной части (2) трубопровода с рабочей жидкостью и соотношение поверхности O=(DI+DA)/DAD, которое представляет частное суммы наружного диаметра DA и внутреннего диаметра DI кольцеобразной части трубопровода с рабочей жидкостью, к соответствующему диаметру трубопровода DAD=Ц (DA2-DI2) составляет между O=1 и O=4.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к элементу трубопровода с жидкостью, включающего рабочую часть трубопровода с жидкостью,спроектированного для прохождения по нему кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер или раствор полимера, производное целлюлозы,раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смеси. Такие элементы трубопровода известны как простые трубы и традиционно используются в прядильных установках, в которых рабочую жидкость формуют в качестве материала для формования в изделия. Как правило, рабочую жидкость подают через элемент трубопровода из реакционного бака, в котором ее смешивают,на фильеру, на которой ее формуют. Применяемые рабочие жидкости термочувствительны и способны вызвать спонтанную экзотермическую реакцию в случае превышения в элементе трубопровода конкретной максимальной температуры или избыточно долгого срока времени нахождения жидкости в трубопроводе, даже если температура ее ниже указанной максимальной температуры. Рабочие жидкости, применяющиеся в настоящем изобретении, в целом, обладают высокой зависимой от температуры вязкостью. Их вязкость уменьшается с повышением температуры и скорости сдвига. Рабочей жидкостью, наиболее приемлемой для формования, является материал, состоящий из прядильного раствора, содержащего целлюлозу, воду и окись третичного амина, такую какN-метилморфолин N-оксид (NMMO), а также стабилизаторы для термостабилизации целлюлозы и растворителя и, возможно, другие добавки, такие как двуокись титана, сульфат бария,графит, карбоксиметилцеллюлозы, полиэтиленгликоли, хитин, хитозан, алгиновая кислота,полисахариды, красители, противобактериальные химические вещества, огнестойкие агенты,содержащие фосфор, галогены или азот, активированный уголь, углеродные сажи или электропроводящие сажи, кремневая кислота, органические растворители в качестве разбавителей и прочие добавки. Для проведения рабочей жидкости, с одной стороны, элемент трубопровода должен нагреваться так, чтобы вязкость рабочей жидкости уменьшалась и рабочую жидкость можно было пропускать с небольшими потерями через элемент трубопровода. С другой стороны, температура не должна быть слишком высокой,чтобы не было разложения и возникновения спонтанной экзотермической реакции в рабочей жидкости. Наконец, с тем чтобы обеспечить однородный поток через элемент трубопровода,необходимо достичь как можно более однородного профиля скорости через сечение элемента трубопровода, через которое протекает рабочая жидкость. 2 Для решения этих задач заявка ЕР 0 668 941 В 1 предлагает контролировать температуру в центре трубки и/или у внутренней стенки элемента трубопровода в соответствии с формулой,предложенной там. С этой целью через охлаждающий кожух, окружающий часть трубопровода с рабочей жидкостью, пропускают охлаждающую среду. Охлаждающая среда предотвращает чрезмерное повышение температуры рабочей жидкости, что влечет за собой возникновение экзотермических реакций, и охлаждает наружную часть потока жидкости. Однако система трубопровода для жидкости, предложенная в ЕР 0 668 941 В 1, обладает тем недостатком, что достигаемый для рабочей жидкости эффект невысок и характеристики рабочей жидкости, зависимые от температуры,не поддаются точному контролю. Патент ДЕ 35 32 979 А 1 описывает расположенное внутри приспособление для нагревания труб. Обтекаемый циркулирующим потоком полый трубчатый элемент выполнен здесь в транспортировочной и/или подающей трубе, в частности, из стекла. Трубчатый полый элемент является гибким и включает в себя тонкую стенку, так что на выходе возможно появление турбулентности, вызванной осциллирующим движением. Устройство по патенту ДЕ 35 32 979 A1 располагается, например, для систем сульфохлоринизации, в которых вещества,транспортируемые по транспортировочной и/или подающей трубе, должны быть проконтролированы. В энциклопедии "Ullmanns Encyklopadieder technischen Chemie" 4oe изд. Том 2 (1972). Издательство Chemie стр. 458 и 459 уравнения для передачи теплоты в случае косвенных теплообменников приведены в разделе 3.2.1.3. Там констатировано в отношении основных условий указанных уравнений, что передача теплоты может иметь место только внутри трубы, только снаружи трубы или на обеих трубах. Поэтому задача настоящего изобретения предложить элемент трубопровода для жидкости с более эффективной работой в процессе прохождения жидкости через него и более точный контроль характеристик жидкости в зависимости от температуры. В соответствии с изобретением эта задача решается тем, что с целью контроля температуры рабочей жидкости внутри элемента трубопровода, в центре его в части, имеющей круглое сечение потока, размещается устройство контроля температуры, которое смещает срединную часть потока рабочей жидкости для контроля температуры рабочей жидкости внутри части трубы с рабочей жидкостью, и что соотношение поверхностей D=(DI+DА)DAD от суммы наружного диаметра ОA и внутреннего диаметраDI рабочего потока в части, имеющей круглое сечение, к уравнению диаметра потока в трубо 3 проводе DAD=(DA2-DI2) составляет между О=1 и О=4. Следовательно, в таком растворе срединной части потока нет. Таким образом, на температуру наружной жидкости можно легко оказывать влияние по всему поперечному сечению потока. Устройство контроля температуры занимает место серединной части потока, позволяя этим контролировать температуру рабочей жидкости изнутри потока. Вследствие этого представляется возможным более точно контролировать рабочую жидкость и ее характеристики, зависимые от температуры, и снизить таким образом потери. Нет необходимости измерять температуру середины потока, что дает неточные показатели и требует значительных затрат усилий. В сравнении с раствором по ЕР 0 668 941,в котором возможно опосредованное изменение температуры середины потока через охлаждение снаружи, здесь можно влиять на температуру внутренней части рабочей жидкости через температуру контрольного устройства по изобретению, которое рабочая жидкость обтекает вокруг. За счет размещения устройства контроля температуры в серединной части потока рабочей жидкости и за счет наличия круглого сечения части трубопровода толщина сечения потока также сокращена: в способе ЕР 0 668 941 В 1 толщина контролируемого слоя жидкости составляет слой, соответствующий внутреннему диаметру части трубопровода с рабочей жидкостью. По данному изобретению толщина слоя рабочей жидкости представляет собой толщину стенки трубопровода с круглым сечением, через который протекает жидкость. Благодаря уменьшенной толщине слоя постоянные времени для передачи тепла снижены. Устройство контроля температуры можно использовать как для охлаждения, так и для нагрева рабочей жидкости, в зависимости от того,выше или ниже температура устройства контроля температуры, чем температура рабочей жидкости. В элементе трубопровода для жидкости температуру устройства контроля температуры можно также контролировать таким образом,что одни участки устройства выполняют функцию охлаждающих секций, а другие - нагревающих секций. Усредненная температура рабочей жидкости в сечении части трубопровода считается эталонной температурой рабочей жидкости. В соответствии с наиболее усовершенствованным изобретением устройство контроля температуры выполнено в виде внутренней трубки, расположенной коаксиально по отношению к части трубопровода с рабочей жидкостью, через которую протекает контролируемая жидкая среда. В сравнении с электрическим нагревом, на жидкость идет более однородная 4 передача тепла без больших локальных перепадов в температуре. С тем чтобы сократить по возможности теплообмен между элементом трубопровода и окружающей средой, секцию трубопровода с рабочей жидкостью покрывают, по меньшей мере, теплоизоляционным слоем. Для решения задачи, поставленной изобретением, среди других вещей важно, чтобы рабочая жидкость обтекала вокруг устройства контроля температуры. В соответствии еще с одним вариантом это достигается тем, что элемент трубопровода включает прокладку, которая простирается от устройства контроля температуры в рабочую жидкость до внутренней стенки элемента. В зависимости от необходимости, в данной конструкции может быть предусмотрено любое число таких прокладок. Возможен также отдельный нагрев прокладок. С тем чтобы по возможности снизить потери потока в процессе прохождения рабочей жидкости вокруг прокладок, прокладки имеют обтекаемое сечение. Опять же, площадь теплообмена увеличивается, когда жидкость для контроля температуры обтекает вокруг прокладки. В результате, на рабочую жидкость, которая не приходит в прямой контакт с устройством контроля температуры или секцией кожуха контроля температуры,можно влиять напрямую. В то же время, это решение предлагает конструктивно простую возможность подачи жидкости для контроля температуры к устройству контроля температуры. Если внутренний диаметр элемента трубы обозначить как DA, а наружный диаметр устройства контроля температуры как DI, при DA, соответствующем наружному диаметру, и DI внутреннему диаметру кольцевой части трубопровода с рабочей жидкостью, и если соответствующий диаметр DAD трубопровода с жидкостью определить как /(DA2-DI2), соотношение поверхностей можно определить как O=(DI+DA)/DAD. Это соотношение поверхностей О составляет предпочтительно между O=1 и O=4, лучше между O=1 и O=1,8. Соотношение диаметров DA и DI можно показать через соотношение А толщины слоя рабочей жидкости, которое представляет соотношение толщины слоя S=(DA-DI)/2 - в случае конструкции с устройством контроля температуры (кольцевым) или S=DA - без устройства контроля температуры (только наружная труба),к наружному диаметру DA части трубопровода с рабочей жидкостью, А=S/DAD. Это соотношение составляет предпочтительно менее 0,5, лучше менее 0,4. Что касается стабильности и изготовления элемента трубопровода, лучше, если прокладку разместить на торце элемента трубопровода,который расположен в направлении канала рабочей жидкости. 5 Для конструкции модульной системы трубопровода элемент трубопровода может быть по меньшей мере на одном конце, расположенном в направлении потока рабочей жидкости, снабжен соединительной секцией для соединения с другими элементами трубопровода. Еще в одном варианте жидкость для контроля температуры для устройства контроля температуры можно подавать к соединительной секции. С этой целью соединительная секция включает по меньшей мере одно отверстие для жидкости контроля температуры, через которое ее подают с внешней части элемента к устройству контроля температуры. В случае многих последовательно размещенных элементов трубопровода отдельного снабжения индивидуальных элементов трубопровода жидкостью для контроля температуры можно избежать, если устройство контроля температуры, по меньшей мере, один его конец,на котором находится отверстие канала, которое расположено в направлении движения рабочей жидкости, не соединять с соответствующим отверстием канала последующего элемента трубопровода. В этом усовершенствованном варианте устройства контроля температуры последовательно соединенных элементов трубопровода соединены один с другим напрямую. Для этого на соответствующих отверстиях канала предусмотрено средство для посадки. В определенных случаях к элементу трубопровода подсоединяется еще один элемент трубопровода, который не снабжен устройством контроля внутренней температуры по изобретению. В таком случае на отверстии канала предусмотрен закрывающий элемент для жидкости контроля температуры внутренней секции нагрева, посредством которого плотно закрывается отверстие. Закрывающий элемент препятствует попаданию жидкости для контроля температуры в рабочую жидкость. Чтобы по возможности уменьшить потери потока в месте закрывающего элемента, обтекаемая наружная форма элемента дает еще одно преимущество. Закрывающий элемент размещается на конце устройства контроля температуры, расположенном в направлении движения потока рабочей жидкости или в направлении, противоположном ему. В вышеупомянутых вариантах элемент трубопровода может иметь любую функциональную форму, традиционную для конструирования. Например, элемент трубопровода может быть выполнен в виде прямого трубчатого элемента любой конфигурации, который на каждом конце, расположенном в направлении потока рабочей жидкости, имеет соответствующую соединительную секцию для соединения последующих двух элементов трубопровода. С таким элементом трубопровода для жидкости температурный профиль проходящей рабочей жидко 003975 6 сти точно контролируется по протяжении значительного расстояния. Однако элемент трубопровода может быть выполнен как распределительный элемент,снабженный по меньшей мере тремя соединительными секциями для подсоединения последующих элементов. Такие распределительные элементы могут иметь Y-образную, Т-образную или любую другую трехмерную форму. Другой вариант выполнения элемента трубопровода - в виде торцевого элемента только с одной соединительной секцией для соединения только с одним последующим элементом трубопровода. В таком случае отверстие канала для рабочей жидкости закрыто. Элемент трубопровода может быть выполнен как редуктор, одно сечение которого, через которое проходит рабочая жидкость, меньше на конце, расположенном в направлении движения рабочей жидкости, чем на конце, противоположном направлению потока. Такой редуктор может использоваться как переходная муфта между разными системами трубопровода. В следующем усовершенствовании элемент трубопровода включает встроенный смесительный реактор или бак для обработки рабочей жидкости и изменения характеристик полимера. Кроме того, он также может включать одну или несколько групп фильтров для фильтрации рабочей жидкости. Изобретение не ограничивается до определенного типа жидкости для контроля температуры. Например, в качестве жидкости для контроля температуры могут применяться жидкости и газы. В качестве материала для устройства контроля температуры, секции трубопровода для рабочей жидкости или секции кожуха для контроля температуры можно применять любой материал, устойчивый к коррозионному воздействию рабочей жидкости и давлению при наличии возможных экзотермических реакций. Таким материалом является высококачественная сталь, специальная сталь или хромированная сталь. С тем чтобы снизить до минимума сцепление и трение рабочей жидкости у стенок, наружную стенку устройства контроля температуры или внутреннюю стенку части трубопровода с рабочей жидкостью подвергают механической обработке или наносят на нее антифрикционное покрытие. Кроме того, изобретение относится к модульной системе трубопровода для жидкости,включающей по меньшей мере два последовательно соединенных элемента трубопровода в соответствии с одним из вышеупомянутых вариантов. Далее, система включает регулятор или выключатель, предназначенные для контроля рабочей жидкости. Подача к регулятору или выключателю идет через систему подачи жидкости для контроля температуры. 7 Для сборки существующих систем трубопровода или для установки в обычных трубах для жидкости устройство контроля температуры может быть выполнено в виде отдельного элемента, который крепится к традиционному элементу трубопровода или стандартной трубе. С этой целью устройство контроля температуры включает соединительные средства для подсоединения к соединительным средствам последующего модуля контроля температуры или последующего элемента трубопровода, с которым в то же время плотно соединяется элемент трубопровода. Устройство контроля температуры вытесняет позицию серединной части потока в трубе, проводящей жидкость, так, что между устройством контроля температуры и вставленной проводящей трубе достигается фактически круглое поперечное сечение в виде тонкого слоя. Далее изобретение описано со ссылкой на варианты, которые представлены на чертежах и на которых на фиг. 1 представлен первый вариант устройства элемента трубопровода для жидкости в продольном сечении; на фиг. 2 представлен элемент трубопровода для жидкости по фиг. 1 в поперечном сечении; и на фиг. 3 представлен второй вариант элемента трубопровода для жидкости в соответствии с изобретением. На Фиг. 1 представлен первый вариант элемента трубопровода для жидкости в продольном сечении, взятом по центральной линии М элемента 1 трубопровода. Элемент 1 трубопровода имеет трубчатое строение и расположен симметрично по кольцу вокруг центральной оси М элемента 1 трубопровода. Элемент 1 трубопровода по фиг. 1 предназначен для прохождения через него, в качестве рабочей жидкости, прядильного раствора, содержащего воду,целлюлозу и окись третичного амина. Рабочую жидкость пропускают через часть 2 трубопровода, имеющую круглое сечение потока. Часть трубопровода с рабочей жидкостью имеет наружную стенку 3 и внутреннюю стенку 4, которые определяют сечение потока в части 2 трубопровода с рабочей жидкостью. Внутреннюю стенку 4 части 2 трубопровода с рабочей жидкостью образует устройство 5 контроля температуры. Устройство 5 контроля температуры включает секцию трубопровода или внутренний корпус 6, который расположен коаксиально по отношению к части 2 трубопровода и имеет внутреннюю камеру 7, через которую протекает жидкость для контроля температуры. Внутренний корпус 6 имеет трубчатое строение. Устройство 5 контроля температуры в части 2 трубопровода снаружи омывается по окружности рабочей жидкостью. Поскольку температура жидкости для контроля температуры во 8 внутренней камере 7 устройства 5 контроля температуры отлична от температуры рабочей жидкости в части 2 трубопровода, через стенку трубы 6 происходит теплообмен. В зависимости от того, выше или ниже температура жидкости для контроля температуры, чем температура рабочей жидкости, происходит теплообмен от рабочей жидкости к жидкости для контроля температуры или наоборот. Таким образом, устройство контроля температуры можно использовать для нагрева или охлаждения рабочей жидкости. Наружная стенка 3 части 2 трубопровода с рабочей жидкостью образована трубчатым корпусом 8, составляющим секцию кожуха для контроля температуры. С этой целью труба 8 окружена полостью 9, вокруг которой может также протекать жидкость для контроля температуры. Независимо от температуры жидкости для контроля температуры в устройстве контроля 5, температура жидкости для контроля температуры в секции 9 кожуха с контролем температуры может быть выше или ниже температуры рабочей жидкости. Таким образом, наружную стенку 3 можно использовать для охлаждения или нагрева рабочей жидкости независимо от устройства 5 контроля температуры. Секция кожуха для контроля температуры снабжена соединениями для подачи жидкости для контроля температуры. Жидкость для контроля температуры подают к секции 9 кожуха при определенной контролируемой температуре. На устройство 5 контроля температуры жидкость для контроля температуры подают через радиально расходящиеся каналы подачи 10, которые заканчиваются отверстиями 11. Отверстия 11 каналов расположены на соединительном фланце 12 элемента 1 трубопровода. Соединительная секция 12 служит для соединения элемента 1 трубопровода с последующими элементами (не показаны). Здесь рабочая жидкость протекает через отверстие 13 круглого канала из одного элемента трубопровода к другому. Соединительная секция может быть снабжена, например, каналом или расточенными отверстиями 14, через которые посредством крепления винтами устанавливается сообщение с соединительной секцией последующего элемента трубопровода. С целью иллюстрации разных вариантов подачи жидкости для контроля температуры элемент трубопровода фиг. 1 показан на устройстве 5 контроля температуры с разными соединительными секциями на двух концах, расположенных в направлении движения рабочей жидкости, т.е. в направлении центральной оси М. На левом конце, показанном на фиг. 1,секция для подачи жидкости для контроля температуры к устройству контроля температуры 9 плотно соединена с устройством 5 контроля температуры. На фиг. 1 на конце трубы 6 устройства 5 контроля температуры имеется закрывающий элемент 15, которым закрывается отверстие канала для жидкости контроля температуры. На конце элемента 1 трубопровода справа на фиг. 1 показан другой вариант соединительной секции 12 или подвода жидкости для контроля температуры к устройству 5 контроля температуры. Вместо средства подачи, интегрально соединенного с устройством 5 контроля температуры, на правом конце элемента 1 трубопровода это средство образует отдельный подающий модуль или отдельный корпус крепления 16. Подающий модуль 16 снабжен секцией линии 16', которая плотно соединяется с линией 6 устройства 5 контроля температуры. В варианте фиг. 1 секция 16' линии входит в линию или внутренний корпус 6. Внутренний объем 7 линии 6 с жидкостью контроля температуры сообщается через секцию 16 линии с каналами подачи 10 модуля 16, отходящими радиально или в виде спиц. Каналы подачи 10 корпуса крепления 16 заканчиваются отверстиями 11 канала, которые сообщаются с источником жидкости для контроля температуры (не показан). Источник с жидкостью для контроля температуры, который не показан на чертежах, подает жидкость для контроля температуры через устройство 5 контроля температуры и одновременно контролирует температуру жидкости для контроля температуры в ответ на определенные параметры процесса, такие как состав рабочей жидкости, скорость ее подачи, поток массы и другие. Для секции 9 кожуха контроля температуры и устройства 5 контроля температуры могут применяться разные системы подачи жидкости для контроля температуры. В варианте, показанном на фиг. 1, соотношение поверхности О=(DI+DA)/DAD, которое представляет частное суммы наружного диаметра DA и внутреннего диаметра DI секции 2 линии с рабочей жидкостью, к соответствующему диаметру линии DAD=(DA2-DI2) составляет предпочтительно между O=1 и O=4, а лучше между O=1 и O=1,8. Соотношение A=S/DAD толщины слояS=(DA-DI)/2 к соответствующему диаметру DAD части 2 линии с рабочей жидкостью составляет предпочтительно менее 0,5; в варианте фиг. 1 менее 0,4. На фиг. 2 показано поперечное сечение,перпендикулярное центральной линии М по линии II-II фиг. 1. Как видно из фиг. 2, прямые каналы подачи 10 расходятся в радиальном направлении и имеют форму звезды. Их количество, а также расположение произвольное. Для того чтобы избежать образования застойных зон перед ка 003975 10 налами, их сечение имеет обтекаемую форму в направлении движения рабочей жидкости. На фиг. 2 показано, что каналы подачи 10 сообщаются посредством образованной кольцевой камеры 17. Указанная камера 17 соединяется одним или несколькими соединениями с системой подачи жидкости для контроля температуры (не показана). Закрывающий элемент 14 используется,когда устройства 5 контроля температуры последующих элементов трубопровода надо изолировать один от другого. Это предназначено сократить перепад температуры в направлении потока жидкости для контроля температуры внутри устройства 5 контроля температуры или нагревать или охлаждать последовательные элементы трубопровода попеременно. Направление потока жидкости для контроля температуры в устройстве 5 контроля температуры может совпадать с направлением потока рабочей жидкости, проходящей через секцию 2 трубопровода, а может быть в обратном направлении, т.е. по току или противоточным. На фиг. 3 представлен второй вариант элемента 1 трубопровода по изобретению. В этом варианте те же ссылки используются для элементов, выполняющих ту же или аналогичную функцию, что и в варианте фиг. 1. Элемент трубопровода фиг. 3 выполнен в виде распределительного элемента Y-образной формы. Элемент может быть другой подходящей формы, например Т-образной формы или любой другой трехмерной формы. В варианте на фиг. 3 распределительный элемент снабжен двумя изогнутыми трубчатыми секциями 20, которые заканчиваются в соединительной секции 12, как в одном из вариантов, показанных на фиг. 1. Для специфических применений трубчатые элементы могут не потребоваться. В таком случае соединительная секция 12 лежит непосредственно на распределительном элементе 1. Снаружи распределительный элемент 1 снабжен секцией 9 кожуха контроля температуры, которая окружает наружную стенку 8 секции 2 трубопровода с рабочей жидкостью. В случае распределительного элемента фиг. 3 секция 9 кожуха связана через линии подачи 8 с устройством 5 контроля температуры. Распределительный элемент 1 соединен с тремя элементами трубопровода (не показаны). В части, где начинаются ответвления трубопровода с рабочей жидкостью, устройств контроля температуры нет, чтобы не блокировать через них поток. Устройства 5 контроля температуры двух трубчатых секций 20 заканчиваются напротив точки пересечения соответствующих центральных линий М соответствующего элемента трубопровода. Чтобы поток рабочей жидкости был как можно больше свободен от потерь в области торцов устройств 5 контроля 11 температуры и чтобы избежать образования застойных зон, в которых может начаться разложение рабочей жидкости, закрывающие элементы 14 имеют обтекаемую форму, т.е. в данном случае они конические. Такая конструкция позволяет четкое разделение потока рабочей жидкости в распределительном элементе 1. Обмен жидкостью для контроля температуры устройств 5 контроля температуры двух трубчатых секций 20 происходит через секцию 21 секции 9 кожуха контроля температуры. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Элемент трубопровода с жидкостью,включающий работающую часть трубопровода с жидкостью, спроектированный для прохождения по нему кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер или раствор полимера, производное целлюлозы, раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смеси,отличающийся тем, что внутри указанного элемента трубопровода, в центре его части, имеющей круглое сечение потока, размещается устройство контроля внутренней температуры, которое смещает срединную часть потока рабочей жидкости для контроля температуры рабочей жидкости внутри части трубы с рабочей жидкостью, и что соотношение поверхностей О=(DI+DA)DAD от суммы наружного диаметраDA и внутреннего диаметра DI рабочего потока в части, имеющей круглое сечение, к уравнению диаметра потока в трубопроводе DAD=(DA2-DI2) составляет между O=1 и О=4. 2. Элемент трубопровода для жидкости по п.1, отличающийся тем, что указанное устройство (5) контроля внутренней температуры выполнено в виде трубчатой линии (8) контроля температуры, через которую протекает жидкость для контроля температуры. 3. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что температура устройства (5) контроля температуры выше температуры рабочей жидкости. 4. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что температура устройства (5) контроля температуры ниже температуры рабочей жидкости. 5. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры внутри упомянутого устройства (5) контроля температуры фактически совпадает с направлением потока рабочей жидкости через указанную часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью. 6. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры внутри указанного устройства (5) для 12 контроля температуры фактически противоположно направлению потока рабочей жидкости через часть (2) трубопровода. 7. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что упомянутый элемент (1) трубопровода для жидкости включает секцию(9) кожуха контроля температуры для контроля температуры рабочей жидкости, при этом часть(9) кожуха, по меньшей мере, частично окружает часть (2) трубопровода. 8. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что жидкость для контроля температуры протекает через указанную часть (2) трубопровода. 9. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что температура жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры выше температуры устройства (5) контроля температуры. 10. Элемент трубопровода для жидкости по п.7, отличающийся тем, что температура жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры ниже температуры устройства (5) контроля температуры. 11. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры в указанной секции (9) кожуха контроля температуры совпадает с направлением потока рабочей жидкости в указанной части(2) трубопровода. 12. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что направление потока жидкости для контроля температуры в наружной секции (9) кожуха контроля температуры противоположно направлению потока рабочей жидкости в указанной части (2) трубопровода. 13. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающейся тем, что часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью, по меньшей мере, частично покрыта термоизоляционным слоем. 14. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что от устройства (5) контроля температуры к наружной стенке (3) указанной части (2) трубопровода в рабочую жидкость выступает по меньшей мере одна прокладка(10). 15. Элемент трубопровода для жидкости по п.14, отличающийся тем, что прокладка (10) имеет обтекаемое поперечное сечение. 16. Элемент трубопровода для жидкости по п.14 или 15, отличающийся тем, что жидкость для контроля температуры в устройстве(5) контроля температуры протекает через упомянутую прокладку (10). 13 17. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что прокладка (10) размещена на конце элемента (1) трубопровода, который расположен в направлении прохождения рабочей жидкости. 18. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.14-17, отличающийся тем, что прокладка (10) размещена на отдельном подающем модуле (6), закрепленном на устройстве (5) контроля температуры. 19. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соединительная секция (12) снабжена по меньшей мере одним отверстием(11) для жидкости для контроля температуры,через которое к указанному устройству (5) контроля температуры снаружи от элемента (1) трубопровода подается жидкость для контроля температуры. 20. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере на одном конце, расположенном в направлении прохождения рабочей жидкости, устройство (5) контроля температуры включает отверстие (14') канала для жидкости для контроля температуры,при этом указанное отверстие (14') плотно соединяется с соответствующим отверстием (14') канала последующего элемента (1) трубопровода для жидкости. 21. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что для контроля температуры в устройстве (5) имеется закрывающий элемент(15) для крепления на указанном отверстии(14'), посредством которого плотно закрывается отверстие (14') канала. 22. Элемент трубопровода для жидкости по п.21, отличающийся тем, что указанный закрывающий элемент (15) имеет обтекаемую внешнюю форму. 23. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере на одном конце, расположенном в направлении прохождения рабочей жидкости, элемент (1) трубопровода включает соединительную секцию (12) для подсоединения его к последующему элементу(1). 24. Элемент трубопровода с жидкостью по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соотношение поверхностей О составляет между 1 и 1,8. 25. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что соотношение толщины слоя рабочей жидкости А=S/DAD, полученное из соотношения толщины слоя S=(DA-DI)/2 к соответствующему диаметру DAD указанной части(2) трубопровода с жидкостью, составляет предпочтительно менее 0,5, лучше менее 0,4. 14 26. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости выполнен в виде прямого трубчатого элемента или в виде трубчатого элемента любой конфигурации, который на каждом конце, расположенном в направлении движения потока рабочей жидкости, включает соответствующую соединительную секцию (12) для подсоединения двух последующих элементов (1). 27. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что этот элемент (1) выполнен в виде распределительного элемента, состоящего по меньшей мере из трех соединительных секций для подсоединения последующих элементов (1) трубопровода. 28. Элемент трубопровода для жидкости по любому из пп.1-26, отличающийся тем, что указанный элемент (1) выполнен в виде торцевого элемента только с одной соединительной секцией (12) для подсоединения только одного последующего элемента (1) трубопровода. 29. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленный в нем насос для подачи рабочей жидкости. 30. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленный в нем смесительный реактор для обработки рабочей жидкости и изменения характеристик полимера. 31. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода для жидкости включает установленные в нем одну или несколько групп фильтров для фильтрации рабочей жидкости. 32. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что указанная жидкость для контроля температуры представляет собой жидкость. 33. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что указанная жидкость для контроля температуры находится в газообразном состоянии. 34. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что элемент (1) трубопровода в части (2) линии с рабочей жидкостью выполнен из стали, высокосортной стали или хромированной стали. 35. Элемент трубопровода для жидкости по любому из вышеприведенных пунктов, отличающийся тем, что устройство (5) контроля температуры выполнено из стали, высокосортной стали или хромированной стали. 36. Модульная система трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер или полимерный раствор, производное целлюлозы, раствор из целлюлозы, воды и окиси амина, а также их смесей, отличающаяся тем, что указанная система трубопровода для жидкости включает по меньшей мере два последовательно соединенных элемента (1) трубопровода в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов. 37. Модульная система трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, состоящей из прядильного раствора, содержащего целлюлозу, воду и окись третичного амина, такую как N-металморфолин N-оксид (NMMO), а также стабилизаторы для термостабилизации указанной целлюлозы и растворителя и, возможно, другие добавки, такие как двуокись титана, сульфат бария, графит, карбоксиметилцеллюлозы, полиэтиленгликоли, хитин, хитозан,алгиновая кислота, полисахариды, красители,противобактериальные химические вещества,огнестойкие агенты, содержащие фосфор, галогены или азот, активированный уголь, углеродные сажи или электропроводящие сажи, кремниевая кислота, органические растворители в качестве разбавителей, отличающаяся тем, что указанная система включает по меньшей мере два последовательно соединенных элемента (1) 16 трубопровода в соответствии с любым из вышеприведенных пунктов. 38. Устройство контроля температуры для установки в элементе (1) трубопровода для жидкости в модульной системе трубопровода для прохождения через нее кристаллизующейся теплочувствительной рабочей жидкости, такой как синтетический полимер, производное целлюлозы, а также раствор, состоящий из целлюлозы, воды и окиси амина, в котором указанный элемент (1) трубопровода включает часть (2) трубопровода с рабочей жидкостью, через которую она протекает, отличающееся тем, что указанное устройство контроля температуры (5) включает соединительный фланец (12), который соединяется с соединительным фланцем (12) другого устройства контроля температуры (5) или другого элемента (1) трубопровода для жидкости и с которым указанный элемент (1) трубопровода для жидкости может быть плотно соединен, и что указанное устройство контроля температуры (5) принимает смещенное положение потока указанной части (2) трубопровода с рабочей жидкостью и соотношение поверхности О=(DI+DA)/DAD, которое представляет частное суммы наружного диаметра DA и внутреннего диаметра DI кольцеобразной части трубопровода с рабочей жидкостью, к соответствующему диаметру трубопровода DAD=(DA2-DI2) составляет между O=1 и O=4.

МПК / Метки

МПК: F17D 1/18, D01F 2/00, D01D 1/09

Метки: трубопровода, жидкости, контролем, элемент, температуры, внутренней

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-3975-element-truboprovoda-dlya-zhidkosti-s-kontrolem-vnutrennejj-temperatury.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Элемент трубопровода для жидкости с контролем внутренней температуры</a>

Похожие патенты