Спосіб, пристрій, система та теплообмінник для підвищення температури речовини, яка первісно перебуває у принаймні частково загущеному стані у контейнері

1. Спосіб підвищення температури речовини у контейнері, коли речовина первісно перебуває у принаймні частково загущеному стані, і у контейнері розташовується принаймні один теплообмінник, і передбачено засоби перекачування для витіснення речовини, який включає етапи: а) обміну теплотою між теплообмінником та речовиною, б) витіснення речовини за допомогою засобів перекачування для збільшення обміну теплотою між теплообмінником та речовиною, в) перемішування речовини за допомогою засобів перекачування шляхом витіснення речовини всередині контейнера. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що теплообмінник з'єднується з зовнішнім джерелом для передачі теплоти до речовини у контейнері, і джерело та засоби перекачування координуються контрольними засобами для контролювання температури речовини. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що теплообмінник включає видовжену циліндричну поверхню, і передбачено напрямні засоби для спрямування речовини уздовж вищезгаданої поверхні при виконанні етапу б), причому вищезгадані напрямні засоби є зв'язаними з засобами перекачування. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що напрямні засоби включають корпус, розташований 2 (19) 1 3 87680 4 12. Пристрій за будь-яким з пп. 8-11, який відрізотворів, розташованих уздовж довжини вищезганяється тим, що пристрій об'єднують з контейнеданого корпусу для розподілу вищезгаданого пором на переробному заводі. току речовини за його наявності. 13. Система, яка включає контейнер, пристосова19. Теплообмінник за п. 18, який відрізняється ний для зберігання речовини, теплообмінник з тим, що теплообмінник включає з'єднувальні засопринаймні однією видовженою циліндричною поби, пристосовані для з'єднання теплообмінника з верхнею всередині контейнера та напрямні засофланцем або кінцем труби. би, пристосовані для спрямування речовини уз20. Теплообмінник за п. 18 або 19, який відрізнядовж вищезгаданої поверхні теплообмінника, ється тим, що циліндричний відрізок є першою вищезгадані напрямні засоби включають корпус, трубою, яка включає перший та другий кінець, і розташований по суті концентрично навколо вицей другий кінець є закритим, і друга труба є розщезгаданого теплообмінника і пристосований для ташованою по суті концентрично всередині цилінприймання потоку речовини, причому корпус дричного відрізка, вищезгадана друга труба є розвключає певну кількість отворів, розташованих ташованою з першим кінцем біля другого кінця уздовж довжини вищезгаданого корпусу для розциліндричного відрізка і другим кінцем біля першоподілу вищезгаданого потоку речовини за його го кінця циліндричного відрізка, причому середонаявності. вище, яке переносить теплоту, може переноситись 14. Система за п. 13, яка відрізняється тим, що від другого до першого кінця другої труби і далі від теплообмінник забезпечується нижньою стороною другого до першого кінця циліндричного відрізка. контейнера. 21. Теплообмінник за п. 20, який відрізняється 15. Система за п. 13 або 14, яка відрізняється тим, що другий кінець другої труби з'єднується з тим, що теплообмінник є пристосованим за допозасобами для приймання середовища, яке перемогою з'єднувальних засобів для з'єднання з засоносить теплоту, і перший кінець циліндричного бами перекачування для забезпечення вищезгавідрізка з'єднується з засобами для повернення даного потоку речовини. вищезгаданого середовища, яке переносить теп16. Система за будь-яким з пп. 13-15, яка відрізлоту. няється тим, що контейнер є пристосованим для 22. Теплообмінник за п. 18 або 19, який відрізнятранспортування принаймні однієї наливної речоється тим, що циліндричний відрізок включає дві вини, включаючи принаймні одну речовину у текупрактично паралельні труби, з'єднані на їхніх внучому та/або загущеному стані. трішніх кінцях, і середовище, яке переносить теп17. Система за будь-яким з пп. 13-16, яка відрізлоту, може переноситись через вищезгадані з'єдняється тим, що контейнер належить до типу, нані труби. який виконують, головним чином, з полімерного 23. Теплообмінник за будь-яким з пп. 18-21, який матеріалу. відрізняється тим, що теплообмінник включає 18. Теплообмінник, який включає видовжену і принаймні один отвір, пристосований для зливанпрактично циліндричну секцію, пристосовану для ня речовини з частини теплообмінника і виливання теплообміну з речовиною, причому напрямні засочерез вищезгаданий отвір, причому вищезгадана би, які включають корпус, є розташованими по суті частина теплообмінника включає отвір, пристосоконцентрично навколо вищезгаданого теплообмінваний для приймання речовини, коли теплообмінника і пристосованими для приймання та спрямуник є встановленим у контейнері, що містить вивання потоку вищезгаданої речовини уздовж вищезгадану речовину. щезгаданої секції, і корпус включає певну кількість Даний винахід стосується способу підвищення температури речовини, яка первісно перебуває у принаймні частково загущеному стані в контейнері, причому в контейнері розташовується принаймні один теплообмінник. Винахід також стосується пристрою, системи та теплообмінника. Зазвичай цистерни для вміщення речовин оснащують спіральним теплообмінником, зануреним у речовину, або гелікоїдальний теплообмінник є намотаним навколо цистерни для нагрівання такої речовини. Нагрівання речовини здійснюють з різними цілями, наприклад, для варіння речовини, для зміни в'язкості речовини, для прискорення хімічного процесу між сполуками у речовині і т. ін. Активну поверхню теплообмінника нагрівають до температури, яка принаймні дорівнює потрібній температурі речовини, тобто є присутньою різниця температур. Для досягнення потрібної температури за короткий час зазвичай збільшують різницю температур. У разі, коли речовина або одна або кілька фракцій речовини є чутливими до високих температур, температура теплообмінника все ж має підтримуватися на рівні, який є нижчим або дорівнює максимально допустимій температурі. Для деяких речовин максимальна температура може бути досить низькою, і якщо у цистерну помістити велику кількість речовини, то час нагрівання речовини може бути дуже довгим. Та ж сама проблема виникає й при охолодженні речовини. Це явище також відоме як ефект снігової баби. Коли сніг скатують у великі кулі, як для снігової баби, потрібно дуже багато часу, щоб він розтанув, порівняно з такою самою кількістю снігу, який вільно лежить після випадіння на землю. Прикладом ситуації, коли зміна температури є досить тривалою, є наливна рослинна олія у пластиковій тарі. Такі пластикові контейнери є відомими, наприклад, як м'які резервуари або інші подібні вмістища з місткістю від одного до багатьох тисяч літрів, наприклад, від Trans Ocean Distribution 5 87680 6 (www.todbulk.com) або John S Braid & Co Ltd спосіб передбачає спеціальну конструкцію цистер(www.braidco.com). Під час транспортування нани для зберігання з вбудованими камерами, і, тавколишня температура може бути нижчою за точку ким чином, спосіб не може бути застосований до плавлення олії, через що олія поступово загусає. стандартних цистерн. І нарешті, спосіб не забезДля того, щоб спорожнити контейнер, затвердлу печує розв'язання проблеми нагрівання речовини, олію треба розплавляти у місці призначення. Таяка початково не перебуває у стані, що піддається ким чином, контейнер з самого початку поміщують перекачуванню. на нагрівний мат перед заповненням олією. Після Дещо подібний нагрівальний пристрій описаприбуття до місця призначення нагрівний мат поний у US 3856078. Там теплообмінник поміщено в винен бути увімкнений протягом кількох днів, наокрему і добре ізольовану камеру у нижній частині приклад, від чотирьох до п'яти днів, залежно від ємності з лише одним отвором до решти ємності. розміру контейнера, доки олія не розплавиться і Насос розміщують коло нижнього кінця теплообне стане придатною для виливання. Велика тримінника і сили рідини (особливо важкі олії) проховалість викликається, головним чином, великою дять крізь парові труби в теплообміннику та циркількістю олії та тим, що температура нагрівного кулюють до деякого ступеня в ізольованій камері. мата повинна бути обмежена. Причиною обмеНагрів здійснюють паралельно з вивантаженням ження ε пластиковий матеріал, з якого виготовлярідини як частини нагрітої рідини, яку вивантажують контейнер і який витримує лише певну темпеють напряму, коли вона нагріта, тоді як іншу часратуру, а також - що є більш важливим - те, що тину знову вводять в ємність і протікає уздовж рослинна олія повністю втрачає якість, якщо її зовнішньої частини теплообмінника, але ще всенадмірно нагріти. Крім того, тиск теплоносіїв (води редині ізольованої камери. Однак, цей пристрій як або пари) не може бути підвищений, оскільки труї вказаний раніше, не призначений для нагріву би у нагрівному маті та фітинги мають розмір, який всієї рідини, але для нагріву лише обмеженої кільне дозволяє витримувати підвищені навантаження кості в сполученні з тією, яку вивантажують. високого тиску. Одна мета полягає у досягненні відносно Іншу систему нагріву, описану в US 2522948, швидкого підвищення температуривсієї цистерни, застосовують для охолодження води або іншої наповненої речовиною, яка первісно перебуває у рідини. Рідину закачують у цистерну через теплопринаймні частково загущеному стані. Інша мета обмінник, який складається з певної кількості паполягає у досягненні відносно швидкого підвищенралельних труб у корпусі. Пройшовши через труня температури, також у разі коли допускається би, охолоджена рідина витікає з іншого відкритого обмежена різниця температур або максимальна кінця корпусу, найбільш віддаленого всередині температура. цистерни, і змішується з рештою рідини. Рідину Інші цілі випливають з будь-якої частини опивикачують з вихідного отвору у дні цистерни, і восу. на циркулює до досягнення потрібної температуВідповідно, винахід забезпечує спосіб підвири. Хоча теплообмінник також може застосовуващення температури речовини, коли речовина пертися для нагрівання, насос може працювати лише вісно перебуває у принаймні частково загущеному з рідинами, а не з речовинами, які попередньо стані, як заявлено у п.1 формули винаходу, і пробули частково загущені і не піддаються перекачупонуються засоби перекачування для витіснення ванню. Крім того, обмін теплотою між підданою речовини, причому вищезгаданий спосіб включає теплообмінові рідиною та іншою речовиною не етапи: може бути дуже ефективним, оскільки рідина лише а) обміну теплотою між теплообмінником та циркулює по системі, і змішування відбувається речовиною, лише поблизу від внутрішнього кінця теплообмінб) витіснення речовини за допомогою засобів ника. Це призводить до великої різниці температур перекачування для збільшення обміну теплотою у різних місцях всередині цистерни та збільшення між теплообмінником та речовиною, загального часу на охолодження. Крім того, систев) перемішування речовини за допомогою зама потребує значного простору поза межами циссобів перекачування шляхом витіснення речовини терни, оскільки рідина, а отже, і система трубовсередині контейнера. проводів, залишає цистерну з одного кінця і Коли речовина, яка первісно перебуває у припотрапляє до неї з іншого. Таким чином, вимаганаймні частково загущеному стані, витісняється ються кілька фітингів та отворів у цистерні, а також згідно з етапом б), не лише стояча речовина передоступ до головної частини з зовнішнього боку буває у контакті з теплообмінником для обміну цистерни, що не завжди є практичним. теплотою згідно з етапом а). Кількість речовини, У US 6002838 описано цистерну для зберіганяка перебуває у контакті з теплообмінником, таким ня та вивантаження рідин, які нагріваються під час чином, значно підвищується, і передача теплоти вивантаження. Цистерна розділяється на дві каменше залежить від теплопровідності речовини. мери з відносно малим отвором між ними і з тепКоли речовину далі перемішують згідно з етапом лообмінником, розташованим у меншій камері. в), досягається ситуація, коли речовина після конРідина прокачується через обмінник і викачується, такту з теплообмінником, переноситься від теплопричому її певна частина вивантажується остаточобмінника і змішується з рештою речовини, завдяно, а решта знову закачується у малу камеру. Як і ки чому також відбувається теплообмін між у вищеописаному патенті, певну частину рідини підданою теплообмінові речовиною та рештою піддають рециркуляції для сприяння нагріванню речовини, що є значним удосконаленням порівнярешти рідини. Однак при цьому не досягається но з самим лише обміном теплотою з теплообмінефект перемішування. Крім того, вищеописаний ником. Етап в) також дозволяє досягти ситуації, 7 87680 8 коли речовина, витіснена з теплообмінника, перевини або від неї. Завдяки кільком форсункам або носиться до теплообмінника, причому теплообмінзасобам у формі насадок, які розташовуються у ник може обмінюватися теплотою з усією речовирізних позиціях і мають різні розміри, перемішуною за короткий час, що також знижує залежність вання може добре контролюватися таким чином, від теплопровідності речовини. щоб змішування нагрітої речовини з не нагрітою Спосіб в оптимальному варіанті може включаречовиною могло бути досягнуте в усіх частинах ти з'єднання теплообмінника з зовнішнім джерецистерни, і навіть у кутах, найвіддаленіших від лом для передачі теплоти до речовини у контейтеплообмінника. У найпростішій конструкції форнері, і джерело та засоби перекачування сунки можуть бути отворами. координуються контрольними засобами для контЗовнішнє джерело в оптимальному варіанті ролювання температури речовини. Таким чином, втілення може включати засоби для нагрівання зовнішнє джерело для передачі теплоти до речоводи. Засоби для нагрівання води зазвичай є довини або від неї має бути передбачене лише у ступними за відносно низьку ціну. Вода є нейтрамісці, в якому має відбуватися передача теплоти. льною до середовища, і у разі випадкового витіЗавдяки координуванню джерела та засобів перекання певної кількості води це не завдає шкоди. качування може бути досягнуте більш м'яке повоСпосіб в оптимальному варіанті застосовують, дження з речовиною, наприклад, через регулюколи речовина первісно перебуває у принаймні вання кількості речовини, яка перекачується за частково загущеному стані, і відбувається обмін одиницю часу, відносно кількості теплоти, яка петеплотою між теплообмінником та речовиною згідреноситься до джерела або від нього, наприклад, но з етапом а) принаймні доти, доки кількість редля запобігання перегріванню, а також досягнення човини не розплавиться, до початку етапів б) та в). повного контролю над діапазоном температур реСпосіб є особливо придатним для розплавлення човини. частково загущеної речовини. Теплообмінник в оптимальному варіанті може В оптимальному варіанті спосіб застосовують включати видовжену циліндричну поверхню, і педля розплавлення харчової загущеної олії або редбачаються напрямні засоби для спрямування жиру. Олію або жир, наприклад, рослинного похоречовини уздовж вищезгаданої поверхні при викодження, часто виробляють поблизу від плантацій нанні етапу б), вищезгадані напрямні засоби є або на технологічних установках, розташованих у зв'язаними з засобами перекачування. Коли речомісцях, віддалених від місця використання. Таким вина спрямовується уздовж поверхні теплообмінчином, їх перевозять водним транспортом, і переника, досягається збільшення передачі теплоти везення може займати кілька днів або тижнів, що між речовиною та теплообмінником, оскільки рестановить достатній час для охолодження за начовина може взаємодіяти з теплообмінником узвколишньої температури до температури, нижчої довж поверхні, а не обмежується певною частиза температуру плавлення. Для спорожнення конною поверхні. тейнерів, у яких зберігають таку олію або жир, олія Напрямні засоби в оптимальному варіанті втіабо жир повинні бути розплавлені для забезпелення можуть включати корпус, розташований по чення можливості зливання або викачування. суті концентрично навколо теплообмінника, вищеКрім того, оскільки теплообмінник розташовузгаданий корпус включає певну кількість отворів, ється всередині контейнера, пристрій потребує розташованих удовж довжини корпусу для розпомінімального простору як під час транспортування ділу речовини при виконанні етапу в). Таким чиконтейнера, так і під час самого процесу нагріванном, досягається передача теплоти між речовиня. Таким чином, спосіб нагрівання може бути заною та теплообмінником, а також ефект стосований навіть тоді, коли вільний простір є обперемішування речовини, коли вона розподіляєтьмеженим. Крім того, теплообмінник згідно з ся через отвори. Порівняно з передачею теплоти винаходом лише вставляють і монтують на конвід речовини та до неї, коли вона перебуває у статейнері в одному місці, і доступ до інших сторін тичному стані, розподіл та виникаючий в результаконтейнера, таким чином, не є обов'язковим. Це ті ефект перемішування значною мірою поліпшутакож є великою перевагою при застосуванні з ють передачу теплоти до всієї кількості речовини такими речовинами, як, наприклад, харчові олії або від неї. У разі, коли спосіб включає розплавабо жир, які спочатку заливають у м'який резервулення загущеної речовини, завдяки напрямним ар, розташований всередині транспортної тари засобам, які включають корпус, розташований по для додаткової стійкості та міцності під час пересуті концентрично навколо теплообмінника, досявезення. У даному разі доступ до м'якого резервугається ситуація, коли речовина, яка міститься у ара обмежується лише однією стороною м'якого напрямних засобах, спочатку може бути розплаврезервуара всередині контейнера, але при застолена теплотою від теплообмінника, після чого розсуванні описаного винаходу це не викликає жодплавлена речовина може розподілятися у решті них проблем. речовини, яка ще перебуває у загущеному стані, Винахід також стосується пристрою для підзавдяки чому досягається пряма передача тепловищення температури речовини, в якому речовина ти до цієї частини. первісно перебуває у принаймні частково загущеЕтап в) в оптимальному варіанті може передному стані у контейнері, вищезгаданий пристрій бачати, щоб речовина витісняється через принайвключає принаймні один теплообмінник, пристосомні один засіб у формі форсунки для збільшення ваний для обміну теплотою з речовиною, коли швидкості потоку під час перемішування. При підтеплообмінник є розташованим у контейнері, привищенні швидкості потоку ефект перемішування чому пристрій також включає засоби перекачуванполіпшується, а з ним і передача теплоти до речоня та напрямні засоби для витіснення речовини у 9 87680 10 контейнері, вищезгадані засоби перекачування та Фіг.6 показує спрощену схему рециркуляції сенапрямні засоби є пристосованими для перемішуредовища, яке переносить теплоту до теплообмінвання речовини і для збільшення теплообміну між ника. теплообмінником та речовиною, коли речовина Фіг.7 показує спрощену схему рециркуляції ревитісняється. Коли відбувається обмін теплотою човини. між речовиною та теплообмінником у контейнері, і Фіг.8 показує вигляд у розрізі, який відповідає речовина витісняється засобами перекачування та Фіг.2, з позначенням напрямків потоку середовинапрямними засобами для перемішування речоща, яке переносить теплоту, та речовини. вини, не лише стояча речовина перебуває у контаФіг.9 показує варіант втілення теплообмінника кті з теплообмінником для обміну теплотою, зазгідно з винаходом. вдяки чому теплообмін значно поліпшується. Фіг.10а показує варіант втілення теплообмінКількість речовини у контакті з теплообмінником ника згідно з винаходом, показаний у боковій прозбільшується, і теплообмін менше залежить від екції. теплопровідності речовини. Фіг.10b показує теплообмінник з Фіг.10а, покаОптимальні варіанти втілення пристрою згідно заний у горизонтальній проекції. з винаходом є предметом залежних пунктів форФіг.10с показує теплообмінник з Фіг.10а, покамули 9-12. заний з торця. Винахід також стосується системи, яка вклюНа фігурах показано різні труби, зображені без чає контейнер, пристосований для зберігання резварювання, паяння і т. ін. для з'єднання та склачовини, теплообмінник з принаймні однією видовдання вищезгаданих труб. Такі з'єднання є традиженою циліндричною поверхнею всередині ційними для спеціалістів у даній галузі, а отже, для контейнера та напрямні засоби, пристосовані для спрощення не показуються. Відносні розміри тепспрямування речовини уздовж вищезгаданої полообмінника з Фіг.1-3 та 9-10 показано фактично у верхні теплообмінника, вищезгадані напрямні замасштабі. соби включають корпус, розташований по суті конФіг.1а та 1b показують теплообмінник 2, який центрично навколо вищезгаданого теплообмінника включає напрямні засоби, включаючи корпус 6 з і пристосований для приймання потоку речовини, отворами 7. Теплообмінник 2 також включає отвопричому корпус включає певну кількість отворів, ри 18, 19, 20, 21 та 24. Отвори 19 та 20 є присторозташованих уздовж довжини вищезгаданого сованими для з'єднання з джерелом для передачі корпусу для розподілу вищезгаданого потоку ретеплоти до теплообмінника або від нього, напричовини за його наявності. клад, нагрітою водою або парою, яка рециркулює Оптимальні варіанти втілення системи згідно з до теплообмінника 2, через отвори. Для утворення винаходом є предметом залежних пунктів формушляху внутрішнього потоку у теплообміннику 2, ли 14-17. передбачено секції труб 31-33. Теплообмінник Винахід також стосується теплообмінника, також включає випускну частину 29, яка має отвір який включає видовжену і практично циліндричну 24, з'єднаний з отвором 18. Випускна частина 29 секцію, пристосовану для теплообміну з речовивключає циліндричний відрізок 14, пристосований ною, причому напрямні засоби, які включають кордля приймання муфти. пус, є розташованими по суті концентрично навкоФіг.2 та 3 показують теплообмінник 2, який ло вищезгаданого теплообмінника і включає видовжений циліндричний відрізок 4, пристосованими для приймання та спрямування утворений трубою 8 з першим кінцем 9 та закрипотоку вищезгаданої речовини уздовж вищезгадатим другим кінцем 10. Труба 8 з'єднується з труної секції, і корпус включає певну кількість отворів, бою 32 і від неї йде до отвору 20. Всередині труби розташованих уздовж довжини вищезгаданого 8 розташовується друга труба 15, яка має відкрикорпусу для розподілу вищезгаданого потоку ретий перший кінець 16, розташований біля закриточовини за його наявності. го першого кінця 10. Труба 15 другим кінцем 17 Оптимальні варіанти втілення теплообмінника з'єднується з трубою 33, яка проходить угору, вхозгідно з винаходом є предметом залежних пунктів дячи в отвір 19. Труба 8 концентрично оточується формули 19-23. напрямним засобом, яким у даному разі є корпус Далі винахід описано з посиланням на фігури, 6, утворений трубою, яка має певну кількість отвоякі показують приклади варіантів втілення винахорів 7, вищезгадані отвори в оптимальному варіанті ду. спрямовуються вгору і вбік. Корпус 6 з'єднується з Фіг.1а показує вигляд збоку теплообмінника трубою 31 і від неї йде до отвору 21. Випускна чазгідно з винаходом. стина 29 є приєднаною навколо корпусу 6 і вклюФіг.1b показує вигляд спереду теплообмінника, чає отвір 24. Випускна частина 29 також включає показаного на Фіг.1а. з'єднання з отвором 18. Фіг.2 показує розріз по лінії Y-Y з Фіг.1b. Фіг.4 показує теплообмінник 2, який має корпус Фіг.3 показує розріз по лінії Х-Х з Фіг.1а. 6 та видовжену циліндричну поверхню 4, а також Фіг.4 показує вигляд у розрізі теплообмінника, випускну частину 29, яка включає циліндричний встановленого у контейнері. відрізок 14. Теплообмінник 2 є приєднаним до стінФіг.5а показує вигляд у перспективі теплообки 25 не показаного на фігурі контейнера з корпумінника, встановленого у контейнері. сом 6 та поверхнею 4, яка на довжину L входить у Фіг.5b показує деталь Ζ з Фіг.5а у збільшеному контейнер. Довжина L в оптимальному варіанті форматі. практично відповідає довжині/глибині/ширині контейнера для посилення функції теплообмінника в активованому стані. Теплообмінник 2 з'єднується з 11 87680 12 трубою 23 з не показаним на фігурі з'єднанням, теплоту, змінюється на зворотний для надходженнаприклад, Штрауба, яке ефективно закриває ня у другу трубу 15 біля її першого відкритого кінця будь-який зазор між трубою 23 та циліндричним 16. Середовище, яке переносить теплоту, виховідрізком 14 випускної частини 29. Труба 23 з'єддить крізь отвір 19 у напрямку, вказаному стрілкою нується з фланцями 27 та 26, які приєднуються до В. Труба 8 концентрично оточується напрямним стінки 25. для приєднання труби 23 застосовують засобом, яким у даному разі є корпус 6, утворений болти 28. Таким чином у не показаний на фігурі трубою, яка має певну кількість отворів 7, вищеотвір 24 - див., наприклад, Фіг.2 - може прийматися згадані отвори в оптимальному варіанті спряморечовина з контейнера через трубу 23. На Фіг.5а вуються вгору і вбік. Корпус 6 з'єднується з трубою та 5b теплообмінник 2 приєднується через фланці 31 і від неї йде до отвору 21. Речовина надходить 26 та 27 до стінки 25 контейнера 34. Корпус 6 та крізь отвір 21 і проводиться в напрямку отворів 7 у видовжена циліндрична поверхня 4 входять у конкорпус 6, звідки речовина витісняється з теплообтейнер 34. мінника 2. Напрямки потоку вказуються стрілками Фіг.6 показує теплообмінник 2, розташований, С. Таким чином, речовина може спочатку обмінюяк показано на Фіг.5а та 5b. Контейнер 34, корпус 6 ватися теплотою з середовищем, яке переносить та видовжена циліндрична поверхня 4 для спротеплоту, через поверхню 4, після чого витісняється щення не показуються. Середовище, яке перенокрізь отвори 7 для досягнення ефекту перемішусить теплоту, нагрівається у бойлері, наприклад, вання у речовині, яка оточує теплообмінник. Випупрацюючому на рідкому паливі 44, і через з'єднанскна частина 29 є приєднаною навколо корпусу 6 і ня 37 переноситься до отвору 20. Відсічні клапани включає отвір 24. Випускна частина 29 також 35 та 36 мають отвори 19 та 20. Середовище, яке включає з'єднання з отвором 18. Речовина, яка переносить теплоту, виходить через отвір 19 і пеоточує теплообмінник, таким чином, може зливареноситься до перекачувального насоса 42 через тися крізь отвір 18 через отвір 24 у випускній часз'єднання 38. Від перекачувального насоса серетині 29. Отвори 7 можуть бути оснащені форсундовище, яке переносить теплоту, переноситься ками для підвищення швидкості речовини для назад до бойлера 44 через з'єднання 39. Розшипосилення ефекту перемішування. рювальний бак 43 з'єднується зі з'єднанням 38 Як правило, теплообмінник 2 є закріпленим у через з'єднання 40. Різні фітинги, клапани і т. ін., контейнері, такому як м'який резервуар, виконаякі є зрозумілими спеціалістові у даній галузі, для ний, головним чином, з полімерного матеріалу. спрощення не показуються. Напрямок переміщенВідсічні клапани є закріпленими в отворах 18-21. ня середовища, яке переносить теплоту, через Речовина, яка піддається перекачуванню, після теплообмінник, звичайно, може бути зворотним. цього закачується у контейнер, в оптимальному На Фіг.7 речовина перекачується від відцентваріанті - через отвір 18 або, в альтернативному рового насоса 48 до отвору 21 у теплообміннику 2 варіанті - через отвір у верхній частині контейнера. через з'єднання 50. Відсічні клапани 45 та 46 маЗахоплене у контейнері повітря випускається, нають отвори 18 та 21. Термометр 47 відстежує темприклад, шляхом застосування випускного клапапературу речовини. Речовина з контейнера вихона. Після заповнення контейнера випускну частину дить крізь отвір 18 і переміщується до 29 та корпус 6 заповнюють речовиною. Контейнер відцентрового насоса 48 через з'єднання 49. Різні після цього може бути поміщений у складське фітинги, клапани і т. ін., які є зрозумілими спеціаліприміщення або перевезений до іншого місця, де стові у даній галузі, також для спрощення не покаречовина з часом може загуснути до консистенції, зуються. що не піддається перекачуванню. У такому разі Слід розуміти, що зовнішні елементи, показані протягом певного періоду часу здійснюють циркуяк Фігурах 6 та 7, з'єднуються одночасно для фунляцію нагрітого середовища, наприклад, гарячої кціонування теплообмінника 2. Два окремі фігури води, через труби 8 та 15, як описано вище з попоказано виключно для спрощення. Засоби регусиланням на Фіг.8. Завдяки цьому, принаймні релювання бойлера 44, перекачувальний насос 42 човина у корпусі 6 та випускній частині 29 відновта відцентровий насос 48 не показуються. люється до в'язкості, яка дозволяє здійснювати У ще одному варіанті втілення винаходу до перекачування, і розпочинається циркуляція речозовнішньої системи може бути підключений додатвини. Циркуляцію речовини описано вище з посиковий теплообмінник, або до, або після засобів ланням на Фіг.8. Коли речовина виходить крізь перекачування, таким чином, прискорюючи процес отвори 7 у корпусі 6, тиск у межах корпусу перенагрівання. творюється на кінетичну енергію рідини. Речовина Фіг.8 показує теплообмінник 2, який включає при цьому витісняється зі швидкістю, залежною від видовжений циліндричний відрізок 4, утворений тиску, який додається насосом, у радіальних по трубою 8 з першим кінцем 9 та закритим другим суті напрямках відносно корпусу. Таким чином, кінцем 10. Труба 8 з'єднується з трубою 32 і від неї піддана теплообмінові речовина може впливати на йде до отвору 20. Всередині труби 8 розташовузагущені речовини на віддалі від теплообмінника ється друга труба 15, яка має відкритий перший 2, а отже, поліпшувати передачу теплоти. Напрякінець 16, розташований біля закритого першого мок та швидкість витіснення речовини регулюютькінця 10. Труба 8 другим кінцем 17 з'єднується з ся розташуванням та розміром отворів 7. У такий трубою 33, яка проходить угору, входячи в отвір спосіб досягають ефекту перемішування відразу 19. Середовище, яке переносить теплоту, надхопо досягненню ситуації, коли нагріта речовина дить крізь отвір 20 і проводиться у напрямку, показмішується з рештою речовини не лише навколо заному стрілками А. Закритим другим кінцем 10 теплообмінника, але й по всій цистерні. Завдяки труби 8 напрямок середовища, яке переносить цьому, значною мірою поліпшується передача те 13 87680 14 плоти порівняно з передачею теплоти через стоячастини. Теплообмінник 2 є прикріпленим до кончу речовину. Ефект перемішування може бути тейнера на фланцях 26 та 27 традиційними засодосягнутий шляхом формування отворів 7 таким бами, такими як болти і т. ін. чином, щоб вони були відносно малими порівняно Подібний варіант втілення теплообмінника 2 з розмірами труби. Отвір також може бути оснапоказано на Фігурах 10а-с у боковій, горизонтальщений форсунками для додаткового збільшення ній проекціях та з торця, відповідно. Речовина кінетичної енергії витісненої речовини. Після досянадходить до теплообмінника і виходить з нього гнення належної в'язкості частини або всієї речотак само, як описано на Фіг.9. У цьому варіанті вини потрібну кількість речовини видаляють із конвтілення теплоносій протікає крізь отвір 19 через тейнера, наприклад, шляхом викачування або під одну трубу 93, з'єднану з другою трубою 94, пракдією самопливу, наприклад, шляхом нахилення тично паралельною першій і виходить крізь отвір контейнера. 20. Це найкраще можна побачити на Фіг.10b. ТруУ варіанті, альтернативному до циркуляції себи 93, 94 проходять у межах корпусу 6 по всій його редовища, яке переносить теплоту, у теплообміндовжині. Цей альтернативний варіант втілення є нику, теплообмінник може бути оснащений вбудовигідним завдяки отриманню високої ефективності ваним електронагрівальним елементом. нагріву і простому та дешевому виробництву. На Фіг.9 показано варіант втілення теплообПриклад 1 мінника 2 згідно з даним винаходом. Як і у попереСталевий резервуар з розмірами 1x1x1м і об'дніх варіантах втілення, теплообмінник 2 включає ємом 1м оснащують теплообмінником, який має видовжений циліндричний відрізок 4, який входить конструкцію, що відповідає Фігурам 1-3 та 8. Корусередину контейнера (не показано), так само, як пус 6 виконують зі сталевої труби 83x80мм (внутпоказано на Фіг.5а, і має загальну довжину, яка рішній діаметр 80мм та зовнішній діаметр 83мм). відповідає розмірам контейнера. Теплоносій протіТрубу 8 виконують зі сталевої труби 63x60мм, а кає у видовженому циліндричному відрізку 4, натрубу 15 - зі сталевої труби 32x30мм. Довжина L гріваючи речовину у корпусі 6, що оточує циліндстановить 0,9м, і корпус 6 має два отвори 7, орієнричний відрізок 4. Теплоносій, наприклад, вода товані вгору, та чотири отвори 7, орієнтовані в або пара надходить до теплообмінника і виходить сторони (по два у кожен бік), причому такий отвір 7 з нього крізь отвори 19, 20. Закачана речовина має діаметр 10мм. У сталевий резервуар заливанадходить у корпус 6 крізь отвір 21 і виходить з ли 800кг ConfaoÔ35 (постачальник: Aarhus United, корпусу 6 через певну кількість отворів 7, які діють 8000 Aarhus, Данія). ConfaoÔ35 є кондитерським як форсунки, що перетворюють енергію тиску режиром на основі гідрогенізованих рослинних олій човини у межах корпусу на кінетичну енергію. Понелауринового походження, з такими типовими перечний розріз корпусу 6 показано у збільшеному показниками: вигляді на фігурі. На ній розташування отворів 7 - Точка плавлення (slip)=37°С (згідно з AOCS можна побачити у деталях. Такі отвори (з яких Сс 3-25) авторами показано лише кілька для пояснення) - Транс-жирні кислоти=43% (згідно з IUРАС розташовуються у кількох позиціях уздовж усієї 2.304) довжини корпусу 6. Позиції та розміри отворів виРослинні олії зазвичай мають такі пов'язані з значають кінцевий напрямок витісненої речовини нагріванням показники: разом з її швидкістю. Таким чином, отвори розта- Рідкі жири: питома теплоємність=2,1кДж/(кгК) шовують таким чином, щоб досягалися максима- Теплота плавлення=185-210кДж/кг льне перемішування та змішування речовини у Після заповнення резервуар тримають протябудь-якому місці контейнера. Оскільки теплообгом трьох днів у складському приміщенні, яке має мінник 2, показаний на Фіг.9, є призначеним для температуру 5 градусів за Цельсієм, за якої олія закріплення біля дна контейнера і дещо зміщеним загусає. Нагріта вода, яку застосовують як серев один бік, отвори 7 розташовуються у верхній довище, яке переносить теплоту, циркулює в тепчастині корпусу 6. Крім того, діаметр отвору 90 лообміннику, як описано з посиланням на Фіг.6. розраховують для досягнення найвищої швидкості Після розплавлення затвердлої олії у теплообмінвитісненої речовини, коли відстань від отвору до нику розпочинають витіснення та циркуляцію розстінки контейнера є найдовшою. Для Підвищення плавленої олії і продовжують до розплавлення нагнітального ефекту отворів краї отворів можуть всієї олії та досягнення рівномірної температури бути вирізані за допомогою лазера, завдяки чому олії. уникаються нерівності. Випробування здійснювали тричі при темпераЯк було описано вище, речовину видобувають турі середовища, яке переносить теплоту (води) із контейнера через отвір 24 у випускній частині 90°С, 75°С та 65°С, відповідно. Швидкість потоку 29, і вона виходить із теплообмінника крізь отвір води крізь теплообмінник становила приблизно 18. У цьому варіанті втілення випускна частина 29 1літр/секунду. Вчетверте як середовище, яке певходить на певну відстань у контейнер і є оснащереносить теплоту, застосовувати пару під тиском ною численними малими отворами 91, які можна 1,8бар і при температурі 131°С. Усі чотири рази побачити у розгорнутому вигляді, включеному до температуру олії у резервуарі фіксували на початФіг.9. Малі отвори запобігають руйнуванню або ку і наприкінці. Фіксували також витрачений час. складанню випускної частини 29 через різницю тиску між речовиною всередині і ззовні випускної 15 87680 16 Таблиця 1 Результати випробувань Температура середовища, Початкова температура яке переносить теплоту олії [°С] Вода 90°С 11,9 Вода 75°С 11,9 Вода 65°С 11,9 Пара 1,8бар 9,7 Кінцева температура олії* [°С] 39,5 38,1 36,4 36,4 Час для розплавлення [години] 6,33 8,33 10,50 3,33 * Температура олії під час розплавлення всієї олії, яку визначають шляхом візуального огляду. Приклад 2 24000-літровий м'який резервуар "multi-ply" одноразового використання від Braid & Co поміщали у 20' сухий контейнер. М'який резервуар оснащали теплообмінником, як показано на Фіг.5а. Теплообмінник (пор. Фіг.8) мав довжину 5,3 метра та діаметр 84мм. Зовнішній циліндричний корпус мав двадцять отворів по 10мм, рівномірно розподілених з двох боків і у верхній частині для розподілу потоку матеріалу. М'який резервуар після цього заповнювали 17,5 метричної тонни ShokaoÔ 94 (Aarhus United, Данія). ShokaoÔ 94 є замінником маслом какао на основі фракціонованої й негідрогенізованої нелаурилової олії з точкою плавлення 32°С. Жир є поліморфним і поводить себе як масло какао. Для охолодження та кристалізації жиру контейнер тримали за межам приміщення протягом шести тижЧасу годинах 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Температура нагрівальної води у °С 80,4 80,4 71,0 77,7 80,4 75,0 72,3 72,3 76,3 72,3 нів за середньої температури приблизно 2°С. Теплообмінник було оснащено нагрівачем, як показано на Фіг.6. Насосом, поз.42, був Grundfoss CP8-40, пристосований для циркуляції води зі швидкістю потоку 11м3/год. Крім того, теплообмінник було оснащено засобом циркуляції, як показано на Фіг.7. Насосом, поз.48, був KSB Etachrom ВС032-125/302, пристосований для швидкості потоку 15м3/год. Датчики температури було встановлено в лінію для циркуляції води та випробуваного матеріалу. Так само встановлювали датчик у верхній частині м'якого резервуара. Усі показники температури записували одночасно з 10-хвилинними інтервалами. Випробування розпочинали 24 лютого 2004p., і процедура початку була такою, як описано у Прикладі 1. Отримували такі результати: Температура циркулюючої олії у °С 42,9 39,3 39,3 39,3 39,3 39,3 39,3 39,3 40,5 42,9 В інтервалі часу від 10 до 40 годин плавлення відбувається у стійкому стані, на що вказує постійна температура циркулюючої олії. Крім того, можна побачити, що маса матеріалу розплавляється в інтервалі часу від 35 до 40 годин, на що вказує температура на рівні або вище точки плавлення матеріалу у верхній частині м'якого резервуара. При огляді було виявлено, що залишився шар лише приблизно 1см твердого матеріалу на віддаленому кінці м'якого резервуара. Наприкінці випробування речовину виливали, залишаючи приблизно 30кг речовини у м'якому резервуарі. Приклад 3 Цей приклад в цілому є продовженням прикладу 2, за винятком того, що теплообмінник та перемішувальний пристрій є оптимізованими, і зовнішній теплообмінник було включено у кругообіг розплавленої речовини з метою підвищення Температура у верхній частині м'якого резервуара у °С 7,7 5,7 4,6 4,6 8,4 14,5 32,2 33,3 34,1 36,5 передачі теплоти. Крім того, речовину перевозили до іншого контраненту для доведення можливості промислового застосування концепції винаходу, яку застосовували для речовини харчового призначення, схильної до псування під час зберігання. 24000-літровий м'який резервуар "multi-ply" одноразового використання від Braid & Co поміщали у 20' сухий контейнер. М'який резервуар оснащали теплообмінником та перемішувальним пристроєм, як показано на Фіг.5а. Теплообмінник (див. Фігури 9 та 10а-с) мав довжину 5,3 метра та діаметр 76мм. Зовнішній циліндричний корпус мав тридцять п'ять отворів, які служили як прості форсунки, рівномірно розподілені з двох боків та і верхній частині у позиціях уздовж довжини корпусу для розподілу потоку матеріалу. Отвори у корпусі мали різний діаметр і розташовувалися для забезпечення ретельного перемішування речовини (пор. Фіг.9). М'який резервуар після цього запов 17 87680 18 - Навколишня температура - приблизно 20°С нювали 20,5 метричної тонни IllехаоÔ 30-61 (вночі) і 35°С (вдень) (Aarhus United, Данія). IllехаоÔ 30-61 є еквівален- Швидкість потоку нагрівальної води том масла какао на основі фракціонованих і негід12м3/год. рогенізованих екзотичних олій з точкою плавлення - Швидкість потоку циркулюючої розплавленої (slip) 34°C. Жир є поліморфним і поводить себе як речовини - 15м3/год. масло какао. Після охолодження контейнер переДатчики температури було встановлено в лівозили як нормальний контейнерний вантаж до нію для циркуляції води та розплавленої речовиБразилії. Після прибуття контейнер поміщали у ни. Так само встановлювали датчик у верхній часприміщення під дахом і теплообмінник оснащали тині м'якого резервуара. Усі температури нагрівачем, як показано на Фіг.6, і у кругообіг цирзаписували одночасно з 3-хвилинними інтервалакулюючої розплавленої речовини вводили зовнішми. Випробування розпочинали 11 січня 2005 року, ній теплообмінник (Фіг.7). і процедура початку була такою, як у Прикладі 1. Нагрівання та розплавлення речовини здійсОтримували такі результати: нювали за таких параметрів: Часу годинах 5 10 15 20 22,5 25 Температура нагрівальної води * Температура циркулюючої Температура у верхній частині у °С речовини у °С м'якого резервуара у °С 80 30 30 80 53 30 80 51 30 80 53 52 80 57 57 80 63 65 * Інтервал термостата ±10°С. В інтервалі часу від 10 до 20 годин розплавлення відбуваєтьсяу стійкому стані, на що вказує незмінна температура циркулюючої олії. Крім того, можна побачити, що маса матеріалу розплавляється через 20 годин, на що вказує майже ідентична температура циркулюючої речовини у верхній частині м'якого резервуара. Після вивантаження розплавленої речовини перевірка виявила, що у м'якому резервуарі залишилося менше 25кг. Аналітичні показники, виміряні перед завантаженням і після розплавлення показали, що речовина не зазнала погіршення якості в результаті повної процедури. Було помічено лише незначну окиснювальну або термічну деструкцію. Приклад 4 (еталон) Цей приклад є еталонним прикладом на основі процедури існуючого рівня техніки, який застосовують на час цього винаходу. У даному разі 24000-літровий м'який резервуар "multi-ply" одноразового використання поміщують у 20' сухий контейнер на нагрівний мат, який також називають електрогрілкою. М'який резервуар після заповнюють CebesÔ 30-86 (Aarhus United, Данія). CebesÔ 30-86 є замінником масла какао на основі фракціонованої й гідрогенізованої кісточкової пальмової олії з точкою плавлення (slip) 35°C. Після охолодження контейнер перевозять як нормальний контейнерний вантаж до Австралії. Після прибуття труби нагрівних матів з'єднують з контурами для циркулюючої нагрівальної води. Нагрівання та розплавлення речовини здійснюють за таких параметрів: - Швидкість потоку нагрівальної води 2,5м3/год зі зниженням тиску 2,3бар - Впускна температура нагрівальної води 85°С - Випускна температура нагрівальної води 60°С Нагрівання продовжують доти, доки весь матеріал не набуває рідкого стану і не стає готовим до вивантаження. Представлені нижче результати є середніми показниками на основі приблизно 240 партій, як описано вище. Параметр Навколишня денна температура Навколишня нічна температура Час розплавлення у годинах Літо 28°С 15°С 70 Зима 15°С 3°С 90 З результатів стає зрозуміло, що цей спосіб обробки наливних рідин, які є твердими при навколишній температурі, є неефективним і, відповідно, дорогим. Визначення Щоразу, коли речовина згадується у даному контексті, її слід розуміти у широкому сенсі, який включає будь-який матеріал або комбінацію матеріалів, які принаймні в одному стані мають в'язкість/консистенцію, при якій речовина може витіснятися за допомогою відомих засобів перекачування. До необмежувального списку таких речовин належать: - рослинні олії або жири - харчові олії або жири - жирні спирти - полігліколі - вазелін - твердий парафін - природний або синтетичний каучук - смоли Слід розуміти, що винахід, у тій формі, в якій він розкривається в описі та на фігурах, може піддаватися модифікаціям та змінам, які охоплюються обсягом винаходу, який визначається представленою нижче формулою винаходу. 19 87680 20 21 87680 22 23 87680 24 25 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 87680 Підписне 26 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601