[實用新型]真空相變熱交換器

無效

• 申請號: 200820090094.6
• 申請日: 2008-05-30
• 公開（公告）號: CN201246988Y
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 李德平;周虹
• 申請（專利權）人: 李德平;周虹
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型是采用《真空相變》這一超導傳熱新技術，實現小溫差傳遞大熱量，特別適用在加熱易于結碳、結垢，諸如原油、污水等液態流體的加熱。

背景技術

目前在邊遠、分散采油井口對原油或油水混合污水加熱方式有兩種：其一是將電熱管(棒)直接置于原油或油水混合污水中。這種加熱方式的缺陷在于電熱管(棒)表面溫度高(一般在280℃以上)致使原油或油水混合污水在電熱管的表面結碳、結垢，電熱管(棒)半很快被燒壞，這種加熱方式在連續不間斷環境中使用壽命一般不會超出四個月。其二是將電熱管(棒)安置于汽—水換熱器的管程中，采用輻射換熱方式，先將管程的管壁加熱，再將與管程管壁直接接觸的原油或油水混合污水加熱，這種加熱方式的缺陷在于1.電熱管(棒)在管程狹窄的空間內利用空氣進行冷卻，在這種環境中連續不間斷運行一般在半年后，電熱管(棒)便會自行燒毀、堵塞在管程內，連清除都不可能。2.管程管壁溫度也在150℃以上，同樣存在結碳、結垢問題。

發明內容

為了克服目前上述兩種加熱方式的弊端，本實用新型發明，提供了一種全新的加熱方式一真空相變傳熱。該方式不僅消除了原油或油水混合污水結碳、結垢。而且將電熱管浸泡在純凈工質液中，電熱管得到了良好的冷卻，連續不間斷運行可達四年以上。

另外，本實用新型發明，可事先設定被加熱流體的出口溫度，將該溫度轉變成電信號輸送給電熱管，進而改變電熱管的輸出功率，從而使被加熱流體的出口溫度恒定在設定溫度。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：采用汽—水換熱器(該換熱器已標準化)殼程走被加熱流體，管程走工質蒸汽。該工質蒸汽溫度針對被加熱流體的類別和溫升的不同，可任意設定。在被加熱流體的出口側設置一個安裝電熱管的管狀空間，該管狀空間安置電熱管、充填純凈工質液，該管狀體上設有改變電熱管輸出功率大小的信號接口液化工質回流接口，為便于液化工質回流，在現場安裝時，汽—水換熱器軸線與水平線的夾角應保證在3°到5°(入口低出口高)。具體傳熱過程是：液態工質被電熱管加熱汽化，吸收汽化潛熱→進入管程工質液化、放出潛熱，使被加熱流體升溫→液化工質經回流管進入安有電熱管的汽化區，如此周而復始地在一個封閉系統內進行汽化(吸熱)、液化(放熱)循環。

簡而言之，由電熱管(5)工質(6)和電熱管管套(7)構成汽化吸熱區，汽—水換熱器)(1)為冷凝放熱區。

當然，在系統進入正常運行之前，我們必須將管程內的空氣排除，其真空度小于10^-4Pa。

至于純凈工質充裝量，應依據被加熱流體的流量和溫升進行計算，以保證電熱管剛好浸泡在工質液中為一標準。

本實用新型的有益效果是：在于徹底解決了被加熱流體在加熱過程中在管程管壁是易于結碳、結垢弊端，使用壽命可長達四年。實現了用被加熱流體出口溫度來調控電熱管的輸出功率，既保證了被加熱流體出口溫度穩定在設定值，又節省了電能。

附圖說明

本實用新型如圖所示，由九個零(部件組成)，圖中1.汽—水換熱氣，2.工質泠凝液回流管，3.溫度傳感器，4.溫度變送電控裝置，5.電熱管，6.工質液，7.電熱管管套，8.球閥，9.溫度表。

下面結合附圖對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的結構原理圖。

圖2是原加熱方式。

圖3是本實用新型加熱方式。

↑↓分別表示被加熱流體的進出口，10：工質蒸汽

圖2表示原加熱方式是用電熱管直接加熱被加熱流體。

圖3表示本實用新型利用工質蒸汽冷凝放出汽化潛熱來加熱被加熱流體。

圖2、3中的11：為被熱流體。

具體實施方式

依據被加熱流體的流量和溫升計算出換熱面積(管程外表面積)，選擇或自行設計制造汽—水換熱器(1)。

確定電熱管(5)的功率和工質(6)的充裝量。

依據不同的工況，對(1)的殼程和管程做水壓實驗。

對管程做真空，其真空度不小于10^-4Pa。穩壓時間為30min。

經球閥(8)往管程系統充裝工質(6)充狀量按計算量。

在設備送至現場安裝時，被加熱流體入口略低于出口，汽—水換熱器的軸線與水平線成3°至5°夾角。

預先設定被加熱流體的出口溫度，啟動電熱管(5)，待溫度表(9)指針到50℃時，便開啟被加熱流體的入、出口閥門，設備便投入正常運行。