井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置制造方法及图纸

井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，涉及利用热管技术开采地热及余热利用技术领域。本发明专利技术为了提取废弃油井中的低品位余热。所述装置包括同轴设置并串接在一起的一组串级套筒和一组热管节，串级套筒和热管节相间分布或两个热管节之间设有多个串级套筒，且所述装置的上端部和底端部均为串级套筒；串级套筒用于吸收地层中的热量，并将热量依据热管传热原理向上传递给热管节，热管节同样依据热管传热原理将传递上来的热量继续向上传递给相间分布的串级套筒，通过这种一级一级向上的热量传递，最终将地层深处的热能提取到地面上来。本发明专利技术采用翅片热管来连接多级重力热管，大幅度的提高了整个串级式翅片重力热管的换热效率。

【技术实现步骤摘要】
井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置
：本专利技术涉及利用热管技术开采地热及余热利用
，尤其涉及一种开采井筒内低品位余热用的重力热管装置。
技术介绍
热管是一种通过工质相变循环流动实现高效传热的换热元件。工质在加热段吸热汽化，到放热段凝结放出热量，在毛细力或重力作用下回流到加热段重新吸热，这一过程循环往复，从而将热量从一端传递到另一端。热管因结构紧凑、传热特性优良，并且无需外界动力，而广泛应用于暖通建筑、石油化工、冶金机械、电子设备冷却、生产生活等各个领域。近些年来，随着节能环保意识的增强，热管技术在余热回收及新能源技术开发方面有着日益广阔的应用前景。重力热管由于其结构简单，不需要外加功来推动它的运行而倍受青睐。现在化石能源的开采愈发困难，并且因为开采化石能源，带来了一系列的环境、人文等问题。这些都制约着我们工业化的继续发展，如果有一天化石能源真的枯竭，意味着我们这些年的工业化发展将一步回到工业革命之前。所以开发新型的能源，是迫在眉睫的需求。地热资源由于其巨大的储量，和不错的质量都是值得我们去开发的。但是由于高质量的地热能源一般都储藏在地下几千米处，一般的重力热管由于携带极限的约束，很难在这里大展身手。传统重力热管在这样的超长范围内存在以下不足，一是向下流动冷凝液膜因受到高速向上流动蒸汽剪切力的作用被阻止回流、而出现携带极限，限制了传热量。二是热管过长，冷凝液膜很难在管壁保持均匀状态，这就容易造成蒸发段部分液膜区域出现干涸现象而有些区域液膜过厚，影响传热效果。由于以上原因，王晓东等人就提出了“多级分离式重力热管”的设计。这种设计就是将多个重力热管用热池连接，自下而上的热池中填充不同沸点的工质，通过下面的重力热管向上面的热池传递热量，热池再向它上面的重力热管传递热量的循环过程，将热量由地底携带到地面上来。张玉丰等人提出了“采油井井筒组合式重力热管”的设计(申请号201210511161.8)。这种设计就是将空心抽油杆的内腔设计为重力热管的封闭腔，从而利用重力热管良好的传热性能来提高井口液体温度。即使这些设计良好的解决了重力热管携带极限等问题，但它的热池部分传热效率很低，并且伴随着大量的热量损失，而且这些设计需要一定的启动时间，这些都制约着它们在工业方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的内容是提供一种用于井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，以用于提取废弃油井中的低品位余热。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，所述装置包括同轴设置并串接在一起的一组串级套筒和一组热管节，串级套筒和热管节相间分布或两个热管节之间设有多个串级套筒，且所述装置的上端部和底端部均为串级套筒；串级套筒用于吸收地层中的热量，并将热量依据热管传热原理向上传递给热管节，热管节同样依据热管传热原理将传递上来的热量继续向上传递给相间分布的串级套筒，通过这种一级一级向上的热量传递，最终将地层深处的热能提取到地面上来。进一步地，每个热管节包括M个热管节套筒、M-1个接箍一、M个翅片热管以及至少两个固定环，M为大于或等于2的整数；每个热管节套筒套装在一个翅片热管上组成一个传热单元；相邻传热单元之间通过接箍一串接在一起；处于热管节两端部的传热单元热管节套筒和翅片热管之间设有固定环。进一步地，所述串级套筒与热管节套筒的结构相同，串级套筒与相邻热管节的热管节套筒通过接箍二串接在一起。进一步地，接箍一中部小孔壁上设有内螺纹以用于将相邻两个翅片热管连通并串接在一起，接箍一两端的大孔壁上设有内螺纹以用于将相邻两个热管节套筒串接在一起；接箍一的侧壁上还设有抽真空阀接口和填充工质阀接口。进一步地，接箍二上设有内螺纹以用于将串级套筒与相邻热管节的热管节套筒串接在一起。进一步地，接箍一以及接箍二上的内螺纹均为偏梯内螺纹，与接箍一以及接箍二配合的串级套筒、热管节套筒上对应设有偏梯外螺纹。进一步地，在串级套筒和热管节套筒上分别设有扶正器。进一步地，翅片热管的封闭端设计有环型翅片。进一步地，所述环形翅片的翅片螺距12mm，翅片高度20mm，翅片宽度2mm，翅片倾伏角75°，翅片在热管上的轴向长度8m；翅片热管的有效换热面积是光管有效换热面积的2.1倍。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中，在用来连接重力热管的翅片热管的封闭端设计有环型翅片。环型翅片和处于重力热管中的不同工质接触，有效增大接触面积，提高换热效率。2、现有的多级重力热管采用热池连接，热池部分由于和地层接触，连接重力热管的热池传热效率较低。满足刚度和强度的条件下，很难保证保温效果，导致多级重力热管在热池部分有较大热损失。本专利技术串接多个(两个或两个以上)热管节，同时热管节连接多个串级套筒，提高整个串级式翅片重力热管装置的换热效率。附图说明图1是本专利技术的总体示意图；图2是本专利技术中热管节示意图；图3是本专利技术中串级套筒、热管节套筒示意图；图4是本专利技术中翅片热管示意图；图5是本专利技术中接箍二示意图；图6是本专利技术中接箍一示意图；图7是本专利技术中固定环示意图；图8是本专利技术中扶正器示意图；图9是本专利技术中接箍一连接示意图；图10是本专利技术中接箍二连接示意图；图中：1地面，2串级套筒，3热管节，4多个串级套筒组合，5井底，6扶正器，7接箍二，8接箍一，9固定环，10接箍二，11串级套筒，12热管节套筒，13翅片热管，14翅片热管，15热管节套筒，16串级套筒，17环型翅片，18翅片热管外螺纹，19串级套筒或热管节套筒的外螺纹，20接箍二内螺纹，21接箍一内螺纹，22螺纹孔；A工质A，B工质B，C工质C。具体实施方式本实施方式的井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，由串级套筒和热管节相间分布组成。通过串级套筒和热管节套筒吸收地层中的热量，并将热量依据热管传热原理向上传递给热管节，热管节同样依据热管传热原理将传递上来的热量继续向上传递给相间分布的串级套筒，通过这种一级一级向上的热量传递，最终将地层深处的热能提取到地面上来，完成整个循环过程。只要地面上不间断的提取走传递上来的热量，这个过程就可以不间断的循环执行，完成整个循环。整个装置良好的解决了传统重力热管的携带极限问题，通过一级一级的向上传递热量，最终把地底的热能传递到地面。上述方案中，热管节是设计的核心构件。其由热管节套筒、接箍二、翅片热管、接箍一、固定环构成。其中热管节套筒由石油行业中的套管改制而成，其主要起到吸收地层热能，并将吸收的热能传递给热管内部的工质，使得工质达到沸点，完成热管节传热的第一步。热管节套筒通过在它两端的偏梯外螺纹和接箍一上的偏梯内螺纹螺纹连接；串级套筒是通过它两端的偏梯外螺纹和接箍二上的偏梯内螺纹螺纹连接。翅片热管也为石油行业中的套管改制而成，其主要起到吸收热管节套筒通过热管传热原理向上传递来的热量，并将吸收的热量传递给翅片热管内的工质，使得工质达到它的沸点，完成热管节传热的第二步。翅片热管通过它两端的偏梯外螺纹和接箍一上的偏梯内螺纹螺纹连接。翅片热管在热管节套筒内部，它们之间由固定环来连接，固定环和翅片热管及热管节套筒之间采用焊接的连接形式，固定环的存在保证了翅片热管在热管节套筒中安装的稳定性，使得它们的密封都不易被破坏。在热管节之间用多个串级套筒组合构成吸热重力热管。整个结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，其特征在于，所述装置包括同轴设置并串接在一起的一组串级套筒和一组热管节，串级套筒和热管节相间分布或两个热管节之间设有多个串级套筒，且所述装置的上端部和底端部均为串级套筒；串级套筒用于吸收地层中的热量，并将热量依据热管传热原理向上传递给热管节，热管节同样依据热管传热原理将传递上来的热量继续向上传递给相间分布的串级套筒，通过这种一级一级向上的热量传递，最终将地层深处的热能提取到地面上来。

【技术特征摘要】
1.一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，其特征在于，所述装置包括同轴设置并串接在一起的一组串级套筒和一组热管节，串级套筒和热管节相间分布或两个热管节之间设有多个串级套筒，且所述装置的上端部和底端部均为串级套筒；串级套筒用于吸收地层中的热量，并将热量依据热管传热原理向上传递给热管节，热管节同样依据热管传热原理将传递上来的热量继续向上传递给相间分布的串级套筒，通过这种一级一级向上的热量传递，最终将地层深处的热能提取到地面上来。2.根据权利要求1所述的一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，其特征在于，每个热管节包括M个热管节套筒、M-1个接箍一、M个翅片热管以及至少两个固定环，M为大于或等于2的整数；每个热管节套筒套装在一个翅片热管上组成一个传热单元；相邻传热单元之间通过接箍一串接在一起；处于热管节两端部的传热单元热管节套筒和翅片热管之间设有固定环。3.根据权利要求2所述的一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，其特征在于，所述串级套筒与热管节套筒的结构相同，串级套筒与相邻热管节的热管节套筒通过接箍二串接在一起。4.根据权利要求3所述的一种井筒内低品位余热回收的串级式翅片重力热管装置，其特征在于，接箍一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，崔巍，田沛山，张孙，朱昱，王健成，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23