真空相变热交换器制造技术

一种能够避免被加热流体（诸如原油，油水混合污水等）在加热过程中，在换热表面结碳、结垢的真空相变热交换器。它是在汽－水换热器上，再设置工质冷凝液回流管，温度变送电控装置，电热管，纯净工质液，球阀和温度表。使工质液在汽化区（电热管周围）汽化（吸收汽化潜热）→液化区（管程）冷凝液化（放出汽化潜热）→冷凝液经回流管回到汽化区，如此周而复始地封闭循环。为便于相变和增大传热系数，对管程做真空，其真空度不小于１０↑［－４］Ｐａ。为使被加热流体出口温度恒定于设定值，在被加热流体出口与电热管之间设有温度变送电控装置，以出口温度来调控电热管输出功率。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是采用《真空相变》这一超导传热新技术，实现小温差传递大热量，特别适用 在加热易于结碳、结垢，诸如原油、污水等液态流体的加热。
技术介绍
目前在边远、分散采油井口对原油或油水混合污水加热方式有两种其一是将电热管(棒) 直接置于原油或油水混合污水中。这种加热方式的缺陷在于电热管(棒)表面温度高(一般在280'C以上)致使原油或油水混合污水在电热管的表面结碳、结垢，电热管(棒)半很快被烧坏，这种加热方式在连续不间断环境中使用寿命一般不会超出四个月。其二是将电热管 (棒)安置于汽一水换热器的管程中，采用辐射换热方式，先将管程的管壁加热，再将与管 程管壁直接接触的原油或油水混合污水加热，这种加热方式的缺陷在于l.电热管(棒)在管 程狭窄的空间内利用空气进行冷却，在这种环境中连续不间断运行一般在半年后，电热管(棒)便会自行烧毁、堵塞在管程内，连清除都不可能。2.管程管壁温度也在15(TC以上，同样存在结碳、结垢问题。
技术实现思路
为了克服目前上述两种加热方式的弊端，本技术专利技术，提供了一种全新的加热方式一 真空相变传热。该方式不仅消除了原油或油水混合污水结碳、结垢。而且将电热管浸泡在纯 净工质液中，电热管得到了良好的冷却，连续不间断运行可达四年以上。另外，本技术专利技术，可事先设定被加热流体的出口温度，将该温度转变成电信号输送 给电热管，进而改变电热管的输出功率，从而使被加热流体的出口温度恒定在设定温度。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:采用汽一水换热器(该换热器已标准化) 壳程走被加热流体，管程走工质蒸汽。该工质蒸汽温度针对被加热流体的类别和温升的不同， 可任意设定。在被加热流体的出口侧设置一个安装电热管的管状空间，该管状空间安置电热 管、充填纯净工质液，该管状体上设有改变电热管输出功率大小的信号接口液化工质回流接 口，为便于液化工质回流，在现场安装时，汽一水换热器轴线与水平线的夹角应保证在3° 到5° (入口低出口高)。具体传热过程是液态工质被电热管加热汽化，吸收汽化潜热—进 入管程工质液化、放出潜热，使被加热流体升温液化工质经回流管进入安有电热管的汽 化区，如此周而复始地在一个封闭系统内进行汽化(吸热)、液化(放热)循环。简而言之，由电热管(5)工质(6)和电热管管套(7)构成汽化吸热区，汽一水换热器) (l)为冷凝放热区。当然，在系统进入正常运行之前，我们必须将管程内的空气排除，其真空度小于10 a。 至于纯净工质充装量，应依据被加热流体的流量和温升进行计算，以保证电热管刚好浸泡 在工质液中为一标准。本技术的有益效果是在于彻底解决了被加热流体在加热过程中在管程管壁是易于结 碳、结:l&弊端，使用寿命可长达四年。实现了用被加热流体出口温度来调控电热管的输出功率，既保证了被加热流体出口温度稳定在设定值，又节省了电能。附图说明本技术如图所示，由九个零(部件组成)，图中l.汽一水换热气，2.工质泠凝液回流 管，3.温度传感器，4.温度变送电控装置，5.电热管，6.工质液，7.电热管管套，8.球阀，9.温 度表。以下结合附图对本技术进一步说明。图1是本技术的结构原理图。图2是原加热方式。图3是本技术加热方式。个；分别表示被加热流体的进出口 ， 10:工质蒸汽图2表示原加热方式是用电热管直接加热被加热流体。图3表示本技术利用工质蒸汽冷凝放出汽化潜热来加热被加热流体。图2、 3中的11:为被热流体。具体实施方式依据被加热流体的流量和温升计算出换热面积(管程外表面积)，选择或自行设计制造汽 —水换热器(1)。确定电热管(5)的功率和工质(6)的充装量。 依据不同的工况，对(1)的壳程和管程做水压实验。 对管程做真空，其真空度不小于104Pa。稳压时间为30min。 经球阀(8)往管程系统充装工质(6)充状量按计算量。在设备送至现场安装时，被加热流体入口略低于出口，汽一水换热器的轴线与水平线成 3°至5°夹角。预先设定被加热流体的出口温度，启动电热管(5)，待温度表(9)指针到50'C时，便 开启被加热流体的入、出口阀门，设备便投入正常运行。权利要求1、本热交换器，由汽—水换热器本体(1)工质冷凝液回流管(2)温度变送电控装置(3)(4)球阀(8)温度表(9)电热管(5)工质(6)所构成，其特征是由电热管(5)工质(6)和电热管管套(7)构成汽化吸热区，汽—水换热器(1)为冷凝放热区。2、 根据权利要求l.所述本热交换器其特征是在工质液化区末端和工质汽化区设置一根液化 工质回流管以便液化工质回流到汽化区。3、 根据权利要求l.所述本热交换器其特征是被加热流体出口与电热管之间用温度变送电控 装置相连，以此实现被加热流体出口温度与电热管输出功率动互动。专利摘要一种能够避免被加热流体(诸如原油，油水混合污水等)在加热过程中，在换热表面结碳、结垢的真空相变热交换器。它是在汽—水换热器上，再设置工质冷凝液回流管，温度变送电控装置，电热管，纯净工质液，球阀和温度表。使工质液在汽化区(电热管周围)汽化(吸收汽化潜热)→液化区(管程)冷凝液化(放出汽化潜热)→冷凝液经回流管回到汽化区，如此周而复始地封闭循环。为便于相变和增大传热系数，对管程做真空，其真空度不小于10^-4Pa。为使被加热流体出口温度恒定于设定值，在被加热流体出口与电热管之间设有温度变送电控装置，以出口温度来调控电热管输出功率。文档编号F28D15/02GK201246988SQ20082009009公开日2009年5月27日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日专利技术者虹 周, 李德平 申请人:李德平;周 虹本文档来自技高网...

【技术保护点】
本热交换器，由汽－水换热器本体（１）工质冷凝液回流管（２）温度变送电控装置（３）（４）球阀（８）温度表（９）电热管（５）工质（６）所构成，其特征是：由电热管（５）工质（６）和电热管管套（７）构成汽化吸热区，汽－水换热器（１）为冷凝放热区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李德平，周虹，
申请(专利权)人：李德平，周虹，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]