2.3.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 выпускаются грузоподъемностью 50 и 60 т.

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).

Таблица 2.6

Техническая характеристика железнодорожного вагона-цистерны

	Для нефти и бензина			Для вязких нефтепро- дуктов	Для фенола	Для тетро- этил свинца	Для пропана	Для сжиженных углев. газов	Для пентана	Для спирта	Для винил- хлорида
1. Масса, т. 2. Грузоподъемность, т. 3. Тара, т. 4. Объем котла, м3: полный полезный 5. Длина сцепления автосцепок блоков рамы наружная, мм 6 Ширина максимальная, мм 7. Диаметр котла внутренний, мм 8 Высота от уровня головок рельсов: максимальная, мм 9. Условное рабочее давление в котле, атм. 10. Коэффициент тары 11. Удельный объем, м3/т. 12. Нагрузка от оси на рельсы, т. 13. Нагрузка на 1 пог. м. пути, т. 14. Конструктивная скорость, км/ч 15. Габарит по ГОСТ 9238-73 16. Характеристика вагонов-цистерн по сливо-наливным устройствам: налив слив 17. Трафарет 18. Номер модели	1520 120 48,8 140 137,2 21120 19990 20220 3275 3000 4830 1,5 0,41 1,143 21,1 8,0 120 1-Т верхний ч/з 2 горловины нижний ч/з 2 типовых универсальных сливных прибо- ра (ГОСТ 9273-70) «Бензин» огнеопасно 15-871	1520 60 23,2 73,1 71,7 12020 10800 10770 3080 3000 4615 1,5 0,4 1,19 20,8 6,9 120 02-Т верхний нижний ч/з типовой универс. сливной прибор (ГОСТ 9273-70) «Бензин» огнеопасно 15-1443	1520 45,6 25,1 61,2 57 12020 10800 10300 3020 2800 4600 2,5 0,55 1,26 17,6 5,86 120 02-Т верхний верхний «Бензин» огнеопасно 15-1416	1520 63,5 24,23 73,17 68,0 12020 10800 10770 3080 3000 4595 1,5 0,382 21,625 7,3 120 02-Т	1520 62 23,4 62,37 67,8 12020 10800 10520 3080 2800 4615 1,5 0,38 0,93 21,35 7,1 120 02-Т	1520 65 24,00 77,25 73,0 12020 10800 10490 3080 2800 4140 1,0 0,367 0,64 20,7 6,89 120 02-Т	1520 22,9 35,7 54 45 12020 10800 10648 3020 2600 4593 20 1,55 1,965 14,65 4,87 120 02-Т	1520 32,1 38,2 75,5 64,2 12020 10800 – 3240 3052 5010 20 – – – – 120 1-Т верхний верхний Пропан газ, огне- опасно с горки не спускать 15-1519	1520 40 23,4 73,3 62,3 12020 10800 – 3220 3000 5017 3,0 0,585 1,6 15,85 5,27 120 1-Т верхний верхний Пентан огнеопасно с горки не спускать 15-1520	1520 59 23,2 73,1 71,7 12020 10800 10770 3096 3000 4615 1,5 0,398 1,215 20,55 6,86 120 02-Т верхний нижний ч/з типовой универс. слив- ной прибор (ГОСТ9273-70) Спирт 15-1454	1520 58,4 28,8 73,0 – 12020 10800 10860 3240 3000 4990 8,0 0,49 1,25 21,8 7,25 120 1-Т верхний верхний 15-1421
				с паровой рубашкой с теневой защитой
				верхний верхний нижний нижний ч/з типовой универс. сливной прибор (ГОСТ 9273-70) едкая жидкость «опасно» 15-1566 15-898		верхний верхний верхний верхний Этиловая Пропан жидкость сжижен. огнеопас огнеопасно но с горки не ядовито спускать 15-1414 15-1407

Примечание (табл. 2.6.):

1. В настоящем приложении по материалам заводов-изготовителей указаны цистерны, которые в серийном производстве выпускаются партиями по мере поступлении заказов. Данные приведены на основании каталога ЦНИИТЭИТ Яжмаша 18-3-79.

2. При перевозке в вагоне-цистерне, указанной в гр. 10 пропилена, изобутана изопрена, грузоподъемность цистерны будет равна соответственно 33,5 т.; 35,6 т.; 36,8 т. и 43,0 т.

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; цистернах с наружной подогревательной рубашкой.

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.

Для зарубежных железных дорог характерна незначительная дальность перевозок нефтепродуктов. Небольшая дальность перевозок обуславливает широкое использование автотранспорта для перевозки этих грузов, в связи с чем объем ж.д. перевозок данных грузов не велик.

Во многих странах для перевозки высоковязких и застывающих грузов применяются металлические контейнеры. В Великобритании на одной из железных дорог наиболее ценные смазочные масла перевозят в специальных теплоизолированных контейнерах-цистернах с электрической грелкой, помещенной в бак с водой. Подогрев груза производится нагретой водой, циркулирующей по трубам внутри контейнера. Электрическая грелка может питаться током от сети и от своей динамо-машины. Особый прибор автоматически регулирует работу электрической грелки, что позволяет разогревать содержимое контейнера или поддерживать температуру грузов в пути на заранее заданном уровне.

Для перевозки жидких и застывающих наливных грузов в США, Великобритании, Франции, Швеции, ФРГ и некоторых др. странах применяются эластичные емкости, изготовленные из мягких резинотканевых и полимерных материалов. В порожнем состоянии они легко складываются и занимают 512% объема заполненных емкостей. Стоимость эластичных емкостей в 10 раз меньше металлической цистерны. Лабораторными испытаниями установлено, что эластичные емкости объемом в 10, 50, 60 м³ могут служить 70-75 лет. Для уменьшения теплопроводности оболочек ёмкостей в них применяют слой теплоизоляционного материала. Это позволяет перевозить жидкие грузы на значительные расстояния в холодный период года.

За период 1973-1984 гг. ж.д. перевозки нефтепродуктов во Франции в абсолютном выражении уменьшились на 40%, сохранив, однако, размер своей доли в общих внутренних перевозках нефтегрузов на уровне 14% .

В 1984 г. объем перевозок нефтегрузов (включая транзитные) по железным дорогам Франции составил 16 млн.т. по светлым нефтепродуктам и 5,6 млн.т. по темным. За рассматриваемый период французский парк ж.д. цистерн численно уменьшился на 46%, но средняя грузоподъемность цистерн выросла с 56 до 72 м³ за счет сокращения числа двухосных цистерн (средней вместимости до 40 м³) и замены трехосных цистерн (по 60 м³) четырехосными вместимостью по 80м³. У последних нагрузка на ось составляет 30 т., однако, на отдельных линиях допускается максимальная нагрузка на ось до 22,5 т. Срок службы французской ж.д. цистерны составляет 20-30 лет.