Цистерны для перевозки двухфазных грузов

Цистерны с внешним паровым обогревом отличаются от обычных тем, что нижняя половина котла этих цистерн оборудована паровой рубашкой толщиной 3¸4 мм и площадью нагрева до 1/3 поверхности котла, т.е. около 40м². Расстояние между листами паровой рубашки и наружной поверхностью котла – 36÷50мм. Пар для разогрева нефтепродуктов перед сливом подается через штуцер паровой рубашки универсального сливного прибора под давлением на более 0,3 МПа, а конденсат выпускается через два патрубка, находящихся на концах паровой рубашки котла. Поскольку при выпуске пара сливной прибор может разогреться до температуры более 100°С, резиновое уплотнительное кольцо клапана сливного прибора заменено алюминиевым. Цистерны с паровой рубашкой (фото 1) выпускаются грузоподъемностью 50 и 60 т.

Фото 1. Жд цистерна с паровой рубашкой

Один из существенных недостатков этих цистерн – некоторое увеличение веса тары. Вес паровой рубашки цистерн последующих выпусков снижен с 1,2 до 0,8 т.

Цистерны-термосы предназначены для горячих перевозок высоковязких нефтепродуктов. Котел этой цистерны покрыт трехслойной теплоизоляцией (первый слой – смесь 30% асбестита и 70% инфузорной земли, второй слой – мешковина, пропитанная жидким стеклом и укрепленная металлической сеткой, третий слой – шевелин толщиной 100мм).

Перевозка наливных грузов с двухфазной средой осуществляется в различных типах железнодорожных цистерн: вагонах-цистернах обычных и оборудованных стационарными паровыми змеевиками; цистернах-термосах обычных, оборудованных стационарными паровыми змеевиками (фото 2; 3); цистернах с наружной подогревательной рубашкой.

Фото 2. Жд цистерна со стационарным теплообменником

Фото 3. Жд цистерна со стационарным теплообменником

Змеевики в цистернах устанавливаются с расчетом температурных деформаций при нагревании и остывании. Поверхность нагрева змеевика у четырехосной цистерны – 34 м². Полезная вместимость котлов цистерн с устройством в них змеевиков уменьшается на 1,5%. Из цистерн, оборудованных внутренними стационарными паровыми змеевиками, слив высоковязких грузов можно проводить в пунктах, не имеющих специального оборудования. Однако такие цистерны отличаются несовершенством конструкции и недостаточно надежны из-за частого выхода змеевиков из строя под действием динамических нагрузок и температурных деформаций. При порче змеевиков удаление груза из цистерн крайне затрудненно. Поэтому такие цистерны широкого внедрения не получили и применяются только в пищевой промышленности в ограниченных масштабах.

Цистерны-термосы имеют тепловую изоляцию, снаружи защищенную специальным кожухом. Благодаря этому налитый в цистерну груз прибывает в пункт назначения со сравнительно высокой температурой и сливается с незначительным подогревом или без подогрева. Это возможно при перевозке застывающих грузов на расстоянии до 400 км с высокой скоростью и при благоприятных атмосферных условиях.

При длительном нахождении в пути следования груз в пункт назначения прибывает застывшим и слив его без подогрева невозможен. Поэтому часть цистерн-термосов снабжается змеевиками с уменьшенной поверхностью нагрева (20м²). При этом полезная емкость котла уменьшается, а масса тары примерно на 5 т. больше массы тары обычной цистерны.

Принцип работы указанных выше цистерн основан на передаче тепла от теплоносителя к грузу и уменьшении вязкости последнего за счет подогрева. Он эффективен только с продуктами, имеющими большую теплопроводность и размягчающимися при незначительном подогреве. Двухфазные грузы, как правило, обладают небольшой теплопроводностью и их подогрев при сливе требует значительных затрат времени. Так, для разогрева в цистерне осадка антраценовой фракции высотой 80 см до 70°С (при данной температура сырье не содержит кристаллов) необходимо затратить около 80 часов при температуре теплоносителя 100°С. Поэтому использование непосредственного разогрева для ускорения удаления грузов с двухфазной средой из железнодорожных цистерн эффекта обычно не дает.