[發(fā)明專利]電加熱管道相變溫控裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910217452.4
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102003594A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 吳國忠;齊晗兵;李棟
• 申請（專利權）人: 大慶石油學院
• 主分類號: F16L53/00
• 分類號: F16L53/00;F16L59/02
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

技術領域：

本發(fā)明涉及一種對運送流體的傳輸管道進行加熱保溫的裝置，具體的說是涉及一種利用電加熱使傳輸管道沿軸向保持恒溫的裝置。

背景技術：

在工業(yè)生產、商用和民用中，經常需要對用于生產、儲備及運輸的液體或介質的管道、容器或運輸工具等進行表面加熱以實現保溫的目的。特別是在油氣集輸領域，在輸油管道中，沿程油溫降低，粘度增大，壓降增加，增加了輸送難度和運行費用。對集輸管線進行加熱可以補充原油在流動過程中的熱損失，消除結蠟及凝固現象，確保油井和輸油管線安全運行。為了實現對流體傳輸管道加熱保溫的目的，現有技術中通常采用以蒸汽或熱水伴熱的形式，或者是電伴熱帶加熱的形式。經過長時間的實踐應用，發(fā)現以上的這幾種技術手段都存在這一些問題，分述如下：采用蒸汽或熱水伴熱的傳統(tǒng)加熱方式，由于不易進行精確的溫度控制，導致這種加熱方式存在著熱能利用率低、加熱效果不好的缺點。而采用電伴熱帶加熱管道則主要是用電能轉化的熱量去彌補由于環(huán)境與流體溫差所造成的熱損失，以維持或升高流體的溫度，達到工藝要求。這種模式下雖然可以實現對管道加熱溫度的精確控制，但是卻往往需要把流體在管道內先加熱到一個高于所需溫度的溫度，然后再向周圍環(huán)境散熱，直到溫度逐漸降低，最終在管道出口處降到所需溫度。也因此造成了大量的能源浪費。此外，這種加熱方式使管道中的溫度分布不平衡造成管道材料內部產生熱應力，影響了管道的使用壽命。總之，現有的對流體傳輸管道進行加熱保溫的技術手段都不十分理想，難以達到既節(jié)約能源又高效保溫的功能。

發(fā)明內容：

為了解決現有的對流體傳輸管道進行加熱保溫的技術手段不十分理想，難以同時實現節(jié)約能源和高效保溫的問題，本發(fā)明提了一種電加熱管道相變溫控裝置，使用該裝置對流體傳輸管道進行加熱保溫后，具有可維持恒溫運行以及熱利用效率極高、節(jié)省能源的特點，并且這種裝置非常便于控制和監(jiān)測，可以有效減少管道外部非穩(wěn)態(tài)環(huán)境因素的影響和電加熱對管內流體溫度的影響，并且還可以減少輸油管道材料內部產生的熱應力，延長管道使用壽命。

本發(fā)明的技術方案是：該種電加熱管道相變溫控裝置，首先包括用于輸送流體的鋼管，其中，環(huán)繞所述鋼管的外壁，由內向外依次分布有一個加熱層、一個由聚氨酯材料組成的保溫隔熱層、鋁箔紙層以及一個由聚乙烯材料構成的管道防水防腐層，各層之間可以分別采用耐溫、絕緣、防水等各種膠粘劑進行粘接。比照以上這些常規(guī)的保溫裝置結構，本發(fā)明的獨特之處在于：所述加熱層采用有機固-液相變材料構成，在所述加熱層內，沿管道軸向布置若干內嵌碳纖維復合材料電熱體的石英加熱管，石英加熱管內填充低氧氣體，每條石英加熱管分別與一個溫控開關相串聯(lián)，所述溫控開關亦位于加熱層內，所述各石英加熱管串聯(lián)溫控開關后彼此并聯(lián)，經絕緣導線引出后與外部電源和外部電源控制開關相連接構成電流回路。

本發(fā)明具有如下有益效果：當外部電源控制開關閉合時，電加熱體即產生熱量，通過石英加熱管對固-液相變加熱層內介質進行加熱，相變材料開始蓄熱，當相變加熱層內材料均變?yōu)榱黧w，溫度升高超過允許溫度時，溫控開關動作，斷開電路，關閉電熱體的加熱狀態(tài)。此時由于加熱層向外散熱，導致加熱層內介質開始由流體向固體轉變，但是由于相變的影響導致加熱層內溫度不變，當溫度降低至允許溫度時，溫控開關自動復位，打開電熱體的加熱狀態(tài)，繼續(xù)加熱加熱層內介質，此時加熱層內介質開始由固體向流體轉變，由于相變的影響導致加熱層內溫度不變，從而在整個過程中，保持加熱層內側溫度的恒溫運行。由于固-液相變材料具有蓄熱能力大，吸放熱過程可以保持恒溫或只有很小的溫度波動范圍，體積變化小，過程易控制等特點，如果選用合適的固-液相變材料，就能使電加熱管道始終保持在某個恒定的工作溫度。本發(fā)明利用了固-液相變材料具有蓄熱能力大、吸放熱過程可以保持恒溫或只有很小的溫度波動范圍的特點，將其應用到流體傳輸管道的保溫中，使得本裝置可以同時達到節(jié)約能源和高效保溫的特點。此外，這種裝置非常便于控制和監(jiān)測，控制精度高，安裝十分方便，具有極低的故障率，可長時間使用，安全性高，且具有維護方便、運行維護費用低等諸多優(yōu)點。而且，本發(fā)明可以有效減少管道外部非穩(wěn)態(tài)環(huán)境因素的影響和電加熱對管內流體溫度的影響，使鋼管內的流體保持需要的恒溫流過管道。例如在油氣集輸領域，可以使原油在輸送過程中保持恒溫，從而降低原油的黏度，減少輸送阻力，進而減少輸送成本。另外，本發(fā)明還可以同時減少輸油管道材料內部產生的熱應力，使輸送管道的使用壽命得到延長。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的縱向剖面結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的橫向截面結構示意圖。