高速气体涡旋摩擦生热管制造技术

高温气体制备广泛应用于冶金、制造、加工等行业，长期以来一直以电辅热和燃烧作为主要加热手段。然而，对于一些本身为高压的气源，由于气体高度压缩，具有很大的势能潜力，如果依然采用传统方式的话，势必会造成能量的浪费。为了充分利用高压气体能量，满足广泛的、有高温气体需求的行业，本发明专利技术受高速气体气动摩擦加热和受阻产生滞止热原理启发，通过形成高速涡旋气流，创造气体滞止和摩擦环境，达到高压气体压力能通过转换为机械运动提高温度的目的。

High Speed Gas Vortex Friction Heat Generator

【技术实现步骤摘要】
高速气体涡旋摩擦生热管
本专利技术属于高温气体制备
，可应用于天然气集输、冶金、制造以及加工等行业，涉及一种利用涡旋气体高速运动，与管壁、中心摩擦棒摩擦生热，将动能转换为内能的技术方法和设备，包括起旋器、生热管、摩擦棒、气流出口阀等主要部件，形成起旋室、涡流环空、入口通道、出口通道等构造。
技术介绍
高温气体制备广泛应用于冶金、制造、加工等行业，长期以来一直以电辅热和燃烧作为主要加热手段。然而，对于一些本身为高压的气源，由于气体高度压缩，具有很大的势能潜力，如果依然采用传统方式的话，势必会造成能量的浪费。特别是在天然气开发领域，井口压力在开发早期通常能够达到十几到几十兆帕，在中低压集输方式下，需要对井口压力进行降压处理，但由于节流效应的作用，井口气体温度在室温下极易形成水合物造成冰堵，给天然气开发带来影响。这种情况下，如果利用井口高压气体的势能转换为内能，在节流前对气体进行预热处理，使温度上升便可有效解决水合物形成问题。利用气动摩擦生热的应用目前较为广泛的是涡流管，该装置巧妙的利用了不同方向的涡流相互摩擦进行换热，效果是装置一端为冷端，一端为热端。
技术实现思路
为了充分利用高压气体能量，满足广泛的、有高温气体需求的行业，本专利技术受高速气体气动摩擦加热和受阻产生滞止热原理启发，通过形成高速涡旋气流，创造气体滞止和摩擦环境，达到高压气体压力能通过转换为机械运动提高温度的目的。本专利技术所采用的技术方案是：专利技术整体为一管状装置，由起旋器、生热管、摩擦棒、气流出口阀等组成。起旋器，包括入口接头、入口通道、堵头、起旋室；①入口接头为连接来气方向管路的设备，具有气密性和高承压性，螺纹连接管路；②入口通道连接来气管路和起旋室，其直径小于输气管路直径，一般8—20倍，根据气源压力进行调整，入口通道进入方式有两种，一种为垂直设备长轴方向进入，进入沿起旋室内壁圆形断面切线方向，入口角度向流出方向稍微倾斜，便于涡旋形成。入口通道进入的另一种方式为平行设备轴线方向进入，即从起旋室端部进入，通道走向仍然与起旋室圆形断面相切。两种方式在效果上差不多，为了便于描述，本方案中采用垂直进入方式进行叙述，但两种方式均为本专利技术保护范围之内；③堵头，当入口通道垂直设计时，堵头位于起旋室端部，用于封堵和固定摩擦棒，当入口通道采用平行设计时，堵头装置取消，摩擦棒由入口接头固定；④起旋室，一圆柱形内腔，堵头或气源方向内径稍微收敛。生热管，为中空的圆柱体，内层直径与起旋室最大直径相同，可承受高温高压，具有良好的耐腐蚀和耐磨损性。长度根据气源压力进行调整，一般为内径的10—15倍，具体数据根据现场情况进行调整。摩擦棒，由耐磨金属制成，平行穿过生热管中心，两端固定在出口端和堵头上，与生热管内壁构建起涡流环空。气流出口阀，圆柱形结构，用于连接生热管和外输管线，沟通管路，同时起到固定摩擦棒的作用。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1、整体结构示意图。图2、结构透视图。图3、内部结构示意图。图4、气流出口阀结构示意图。图例说明：1.堵头；2.入口接头；3.起旋器；4.生热管；5.摩擦棒；6.气流出口阀；7.入口通道；8.起旋室；9.涡流环空；10.气流出口通道。具体实施方式高压气体管道与入口接头（2）连接，高压气体在进入入口通道（7）后，由于管径变小，流速迅速上升，通过入口通道（7）进入起旋室（8），由于是切线方向进入，高速气流在起旋室形（8）成涡流，气流此时高速旋转，由于起旋室（8）一端封闭形成高压，旋转气流向低压区运移进入生热管（4），在涡流环空（9）内形成围绕摩擦棒的高速涡旋气流，与生热管（4）内表面和摩擦棒（5）外表面产生摩擦，气流温度升高，最后通过气流出口阀（10）流出。能量表现为压力能转换为气流的机械运动，又转变为内能。需要说明的是，图3中可以看出，本方案中起旋室（8）的靠近堵头（1）的一端，圆柱直径变小，入口通道（7）在进入起旋室（8）前，角度稍微增大，有助于涡流形成。本专利技术的另一种实施方式为气流入口接头替换上述实施方式的堵头位置，入口通道沿起旋室环形面切线进入。本专利技术不局限于上述实施方式，采用与本专利技术上述实施例相同或近似的结构和方法，而得到相同目的，均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速气体涡旋摩擦生热装置，包含堵头、入口接头、起旋器、生热管、摩擦棒、气流出口阀、入口通道、起旋室、涡流环空、气流出口通道等相关要素；利用涡旋气体高速运动，与管壁、中心摩擦棒摩擦生热，将动能转换为内能的技术方法和设备。

【技术特征摘要】
1.一种高速气体涡旋摩擦生热装置，包含堵头、入口接头、起旋器、生热管、摩擦棒、气流出口阀、入口通道、起旋室、涡流环空、气流出口通道等相关要素；利用涡旋气体高速运动，与管壁、中心摩擦棒摩擦生热，将动能转换为内能的技术方法和设备。2.根据权利要求1所述的一种装置，利用高速气体气动摩擦生热和运动受阻产生滞止热原理。3.根据权利要求1所述的一种装置，其特征在于，生热管中心设计摩擦棒。4.根据权利要求1所述的一种装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，
申请(专利权)人：张毅，
类型：发明
国别省市：陕西,61