CN102506499B - 环道实验流体的温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种环道实验流体的温度控制装置。该装置包括环形水槽，该环形水槽由直槽部分和两个圆弧形部分组成；所述直槽部分的中部分别设有进水口和出水口；所述环形水槽内设有加热元件；所述环形水槽内设有供实验流体通过的环形管路。本发明提供的装置可以实现实验流体温度的自动控制，确保实验流体的管流特性及固相沉积特性评价的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验流体的温度控制装置，具体涉及一种环道实验流体的温度控制装置。
背景技术
原油及其采出液多采用加热输送，这主要利用原油粘度对温度非常敏感、加热降粘效果显著的特点。原油及其采出液的流变特性、粘温特性是输油管道工艺设计的关键物理性质参数之一，蜡与沥青质等重有机物的固相沉积评价是输油管道安全保障的重要内容，它们的传统测试与评价方法主要采用流变学手段，但测试评价结果与实际运行参数的吻合程度低。于是，可以模拟实际管道流体动力学行为的环道实验装置引起了国内外专家学者的广泛关注，比如英、美、法、挪威等国及中国都相继建立了不同规模的原油及多相流体环道，其中油气水多相流环道一般都没有专门的温控系统，而原油及其采出液环道则采用环道缠绕电加热带、电加热器置于试样或试样罐夹层充循环介质、大型长方体热水槽、局部管段用套管内充循环介质等温控方式。
对于环道缠绕电加热带温控法，其加热速度快、效率高，但是环道流体温度场的均一性差，流体温度控制困难，且近管壁油料易烧焦，电加热带容易烧断，检查断点与更换困难，有保温层的环道更是如此。对于长方体热水槽温控法，环道整体浸泡在热水中，均匀稳定的温度场往往通过喷洒热水来实现，但由于喷洒水量较小，水槽中的水难以循环流动，温度场的均一性也就难以保证，而且水槽宽度与环道转弯半径相互制约。若水槽越宽，则耗水量越大、升温速度越慢、耗电量越高；反之，水槽太窄，将影响环道转弯半径。因此，需要提供一种自动控温的环道实验流体温度控制装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种环道实验流体的温度控制装置。
本发明提供的环道实验流体的温度控制装置，包括环形水槽，该环形水槽由直槽部分和两个圆弧形部分组成；所述直槽部分的中部分别设有进水口和出水口；所述环形水槽内设有若干加热元件；所述环形水槽内设有设有供实验流体通过的环形管路。
上述的温度控制装置，所述环形水槽可由若干段长方形槽与2段半圆弧形槽组成；所述长方形槽之间为密封连接；所述长方形槽与所述半圆弧形槽之间为密封连接；所述密封连接可为胶带密封连接或其它方式密封连接，便于装卸与搬迁。
上述的温度控制装置，所述环形水槽由槽体与槽盖组成，便于所述环道的装卸、更换或维修；所述环形管路与所述环形水槽相游离，便于所述环形管路内的实验流体受热均匀。
上述的温度控制装置，所述环形水槽的外侧面上和外底面上均设有保温层，所述保温层内可填充复合硅酸盐保温棉，可减少热量的散失；所述保温层上可设有防护层，可采用1k银色玻纤板作为防护层。
上述的温度控制装置，所述槽盖可为夹层槽盖；所述夹层槽盖内设有保温材料，所述保温材料可为复合硅酸盐保温棉。
上述的温度控制装置，所述环形水槽内与所述进水口的位置相应处设有与所述环形水槽相游离的且两端封闭的分散管，所述分散管与所述进水口相连通，所述分散管的壁上设有若干个均匀分布的小孔，可以使进入所述环形水槽的水流平缓、稳定、无飞溅。
上述的温度控制装置，所述加热元件设置在所述环形水槽的内侧；所述加热元件可为电加热器；所述电加热器为均匀分布的；可使所述环形水槽中的水与所述环道内的实验流体始终处于均匀的温度场。
上述的温度控制装置，所述环形水槽上可设有液位计，用于控制水槽内的水位高于所述电加热元件，防止电加热元件暴露于空气中；所述环形水槽的侧壁上设有可视窗口，可观察所述环形水槽内环道内的流体的流型。
上述的温度控制装置，所述环形水槽的两个圆弧形水槽上均设有温度变送器；用于控制温度误差。
上述的温度控制装置，所述环形水槽由6段长方形槽与2段半圆弧形槽组成。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
(1)适应性强：环形水槽适合任何流体、任何规格及任何转弯半径的环道温度控制，可根据环道转弯对流体流动影响最小的要求，设计环形水槽的转弯半径。
(2)温控可靠：环道两端安装有温度变送器，通过专门的控制单元及仪表，设置与控制实验流体的温度；电加热器均布在环形水槽内侧，环道置于环形水槽的水中，水从水槽长度方向的中间进出，通过适当的管道泵，可形成两道循环水流，使水槽中的水与环道流体始终处于均匀的温度场。
(3)节电节水：本发明装置的水槽呈环形，其用水量比几何尺寸相同的长方体水槽省，且环道转弯半径与长度越大，节约水量越多，在温升幅度与电加热器功率相同的情况下，耗电量越低、加热速度越快、效率越高；此外，环形水槽四周全面保温，水槽盖密闭性好、热散失低。
(4)安全耐用：实验流体在储罐及环道中均通过循环水调节温度，即使是易燃的油品，也不存在着火危险；水槽及环道可采用不锈钢材料，其耐腐蚀性强，经久耐用。
(5)安装方便：环形水槽具有足够的空间，环道附件装卸或更换及维护方便，且环形水槽由数段槽体与数十个盖子组成，装卸与搬迁方便。
附图说明
图1为本发明的温度控制装置的结构示意图。
图2为本发明的温度控制装置的主视图。
图3为本发明的温度控制装置的俯视图。
图4为本发明的温度控制装置的俯剖视图。
图5为图4中沿A-A线的剖视图。
图中各标记如下：1实验流体进口、2实验流体出口、3阀门、4循环泵、5液位计、6温度变送器、7加热元件、8供水口、9进水口、10出水口、11排水口、12分散管、13环形水槽、14环形管路、15保温层、16夹层槽盖、17管线支架、18小孔、19可视窗口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
本发明的环道实验流体的温度控制装置的示意图如图1、图2、图3、图4和图5所示。
本发明的温度控制装置包括环形水槽13，该环形水槽13由6段长方形槽与2段半圆弧形槽组成，长方形槽之间、长方形槽与半圆弧形槽之间均通过焊接密封连接，长方形槽与半圆弧形槽的材质全为304不锈钢；环形水槽13内设有供实验流体通过的环形管路15，实验流体从实验流体进口1进入环形管路15，从实验流体出口2流出环形管路15，环形管路15设置在管线支架17上从而与环形水槽13相游离，便于实验流体受热均匀；进水口9和出水口10分别位于环形水槽13的直槽的中部，进水口9和出水口10通过阀门3和循环泵4相连通；进水口9与连接有三通的分散管12相连通，分散管12通过管线支架17与环形水槽13相游离，其两端为封闭的，分散管12的下侧面设有均匀分布的100多个小孔18，使进入环形水槽13的水流平缓、稳定、无飞溅；出水口10用不锈钢管与耐高温管道泵相连，从而使循环水在环形水槽13中形成两个流程相同的循环；环形水槽13的外侧面上及外底面上均设有保温层14，可以减少热量的散失，保温层内填充有复合硅酸盐保温棉，保温层的外表面涂有1k银色玻纤板作防护层；环形水槽13的内侧上设有均匀分布的6个加热元器7，用于加热循环水以及环形管路15内的流体；环形水槽13的两个半圆弧形水槽上各设有一个温度变送器6，用于控制循环水的温度在环形水槽13的长度方向上的温差；环形水槽13上设有34个夹层槽盖16，便于装卸与维护环形管路15及其附件，夹层槽盖16中充满保温材料，可以减少热量的散失；环形水槽13上设有一个液位计5，用于控制环形水槽13内的水位；环形水槽13的侧壁上设有一个可视窗口19，用于观察水槽内的环形管路15中流体的流型；环形水槽13的外侧壁上设有供水口8，其相对的侧壁上设有排水口11，可以将室温自来水从供水口8进入环形水槽13内，从排水口11排出环形水槽13，从而达到实验流体降温的目的。
本发明的上述温度控制装置中，可以根据需要调节环形水槽13的尺寸、长方形槽的个数和槽盖的个数；环形水槽13还可以用其它耐腐蚀性的材质制成；分散管12的下侧面设有的小孔18的个数可以根据需要进行调节；保温层14内和夹层槽盖16中还可以填充其它保温材料；环形水槽13内侧设置的加热元器7的个数及其分布可以根据需要进行调节。
使用本发明的上述温度控制装置时，根据循环水在循环水槽13内的流速和加热温度的要求以及环形水槽13的热损失，确定加热元器7的功率；环形水槽13内的循环水保持恒温时要求循环水在水槽长、宽、高各方向每米温差不超过±0.2℃，水流速一般在0.1～0.5m/s之间，然后根据水槽流道的面积确定水槽中水的单位时间内流动的水量，由此确定耐高温的循环水泵型号；开启循环水泵和加热元器7，循环水从进水口9进入环形水槽13内，然后分为两个流程相同的循环再环形水槽13内流动，在循环泵4的作用下从出水口10排出；从而使水槽内的温度均匀的循环水加热环形管路15内的实验流体，进而评价流体的粘温特性和流变特性。
Claims (8)
1.一种环道实验流体的温度控制装置，其特征在于：所述装置包括环形水槽，该环形水槽由直槽部分和两个圆弧形部分组成；所述直槽部分的中部分别设有进水口和出水口；所述环形水槽内设有若干加热元件；所述环形水槽腔内设有供实验流体通过的环形管路；
所述环形水槽内与所述进水口的位置相应处设有与所述环形水槽相游离的且两端封闭的分散管，所述分散管与所述进水口相连通，所述分散管的壁上设有若干个小孔；
所述环形水槽的两个圆弧形水槽上均设有温度变送器。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述环形水槽由若干段长方形槽与2段半圆弧形槽组成；所述长方形槽之间为密封连接；所述长方形槽与所述半圆弧形槽之间为密封连接；
若干段所述长方形槽形成所述直槽部分；
所述半圆弧形槽形成所述圆弧形部分。
3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于：所述环形水槽由槽体与槽盖组成；所述环形管路与所述环形水槽相游离。
4.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于：所述环形水槽的外侧面上和外底面上均设有保温层；所述保温层上设有防护层。
5.根据权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于：所述槽盖为夹层槽盖；所述夹层槽盖内设有保温材料。
6.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于：所述加热元件设置在所述环形水槽的内侧；所述加热元件为电加热器；所述电加热器为均匀分布的。
7.根据权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于：所述环形水槽上设有液位计；所述环形水槽的侧壁上设有可视窗口。
8.根据权利要求7所述的温度控制装置，其特征在于：所述环形水槽由6段长方形槽与2段半圆弧形槽组成。
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