CN105593663A - 换热器测试装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试来自换热器的流体的设备和工艺。待测的来自换热器的第一流体通过测试换热器。第二流体用泵循环通过所述测试换热器。用加热器加热所述第二流体，以便可以控制所述测试换热器中的温度例如以便所述测试换热器中的条件与所述换热器中的条件相近。在一段时间之后，所述测试换热器可被移除，并且检查、测试或者二者兼备。而且，可使用多个测试换热器来测试各种工艺条件。另外，所述测试换热器可包括不同的材料以测试各种材料。

Description

换热器测试装置

对相关申请的交叉引用

本申请请求2013年7月1日提交的美国临时专利申请No.61/841643的优先权。

背景技术

换热器通常含有流过管道的流体。经过换热器和管道的流体的性质以及在换热器和管道中出现的温度和其它条件可能导致问题。

例如，由于流体、条件、或者二者的共同作用，换热器和管道的多个位置可能被腐蚀。该腐蚀可导致泄漏或破损。另外，由于流体中的材料，换热器和管道可产生沉积。该沉积可能妨碍流体穿过换热器和管道的流动，并且还可能减小该流体的传热能力。这些问题都是不被期望的。

这些问题中的很多只有在换热器上线一段时间后才能发现。而且，这些问题中的很多只有通过移除并且拆开换热器并且检查其中容纳的管道才能发现。换热器趋于非常大并且可能相当昂贵。另外，移除换热器可能需要停止加工，这可能影响设施的生产和输出。因此，避免移除和拆开换热器是至关重要的。

因此，期望的是有一种设备或者工艺允许在除了换热器之外的其他几乎相同的工艺条件下测试管道和换热器的材料。

发明内容

在一个或者更多实施例中，本发明提供了能够放在换热器的流体输送管道中或与其并行的工艺和装置。该装置可受到在工艺中使用的换热器(例如管-壳换热器)或者其它管道的相同的流量、温度以及其它条件。因此，该测试装置将在与工厂或者工艺中的换热器几乎相同的条件下操作。这将允许在一段曝露时间后拆开测试设备的一部分并检查水垢、腐蚀和微生物物质。

因此，在本发明的一个方面中，本发明提供用于测试换热器的装置，该换热器配置成向第一流体传热、从第一流体回收热量，或者二者兼备。该装置包括测试换热器，该测试换热器具有配置成从换热器接收第一流体的第一入口、用于第一流体流向换热器的第一出口、配置成接收再循环流体的第二入口，以及用于再循环流体的第二出口。第二出口和第二入口形成再循环回路。来自换热器的第一流体和再循环流体是流体隔离的。该装置还包括与再循环回路中的测试换热器相连通的泵。最后，该装置包括与再循环回路中的测试换热器相连通的加热器。泵和加热器被配置成加热并循环再循环流体以调节测试换热器中的状态。测试换热器、泵和加热器都布置在垫木上。

在本发明的至少一个实施例中，测试换热器包括外壳，至少一个管位于所述外壳内。因此，可以预期的是，来自换热器的第一流体在测试换热器的所述至少一个管内流动，并且再循环流体在所述至少一个管外流动。可选地，可以预期再循环流体在测试换热器的所述至少一个管内流动，并且来自换热器的第一流体在测试换热器的所述至少一个管外流动。

在本发明的一些实施例中，所述装置包括第二测试换热器。第二测试换热器包括配置成接收来自换热器的第一流体的第一入口、用于来自换热器的第一流体的第一出口、配置成接收再循环流体的第二入口、以及用于再循环流体的第二出口。在第二测试换热器中，来自换热器的第一流体和再循环流体是流体隔离的。可以预期第一测试换热器包括在外管中的内管，并且第二测试换热器包括在外管中的内管。进一步可以预期第一测试换热器的内管包含第一材料，且第二测试换热器的内管包含不同于所述第一材料的第二材料。

在本发明的至少一个实施例中，该装置包括至少一个探头，该探头布置在用于来自第一换热器的第一流体的管道中、再循环流体的管道中或者二者兼备。

在本发明的一个或者更多实施例中，测试换热器的外部是半透明的。

在本发明的另一个方面中，本发明提供用于测试来自管道的流体的工艺，该工艺包括：使来自换热器的第一流体的一部分通过测试换热器；用泵使第二流体循环通过测试换热器；以及，在加热器中加热第二流体以便控制测试换热器的温度，其中第一流体和第二流体是流体隔离的。

在至少一个实施例中，测试换热器包括外壳，至少一个管在所述外壳内。因此，可以预期该工艺进一步包括使第一流体穿过测试换热器的所述至少一个管，并且使第二流体穿过测试换热器的外壳并且到测试换热器的所述至少一个管外。可替代地，可以预期该工艺进一步包括使第二流体循环穿过换热器的所述至少一个管，并且使第一流体穿过测试换热器的外壳并且到测试换热器的所述至少一个管外。

在至少一个实施例中，监测第一流体和第二流体中至少一个的流量。

在本发明的一个或者更多实施例中，该工艺还包括使第一流体的至少一部分穿过第二测试换热器，用泵使第二流体的至少一部分循环穿过第二测试换热器，其中第一流体和第二流体在第二测试换热器中是流体隔离的，并且在加热器中加热第二流体以便控制第二测试换热器的温度。可以预期第一测试换热器包括在外管中的内管，并且第二测试换热器包括在外管中的内管。进一步预期第一测试换热器的内管包含第一材料，第二测试换热器中的内管包含不同于第一材料的第二材料。

在本发明的一些实施例中，该工艺包括从工艺中移除测试换热器。进一步预期该工艺包括测试已接收来自换热器的第一流体的测试换热器的至少一部分。

在本发明的至少一个实施例中，测试换热器的外部是半透明的。

本领域技术人员基于本发明一些实施例和一些方面的如下描述将会明白本发明的这些或其他实施例以及其他方面。

附图说明

附图中的图将使得理解本发明是如何产生的成为可能。在这些附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

图1是根据本发明的实施例的装置的示意图。

图2A是根据本发明的一个或者更多实施例的装置的前透视图。

图2B是图2A中所示装置的一部分的示意图。

图3A是根据本发明的实施例的装置的顶视图，其示出了用于再循环流体的管道线。

图3B是图3A中所示装置的顶视图，其示出了用于来自换热器的流体的管道线。

图4是根据本发明的实施例的装置的正视图。

图5是在本发明的一个或者更多实施例中使用的换热器的局部剖切侧视图。

图6是在本发明的一个或者更多实施例中使用的另一个换热器的局部剖切侧视图。

图7是根据本发明的一个或者更多实施例的工艺流程图。

具体实施方式

参考图1，示出了根据本发明的一个或者更多实施例的装置10，该装置包括第一换热器12和测试换热器14。第一换热器12例如通过管线16接收第一流体，并且从第一流体中回收热量或者传热至第一流体或者二者兼备。典型地，第一换热器12还例如通过管线18接收另一流体，所述另一流体可以供热给第一流体或者从第一流体接收热量。这些换热器12是已知的。

为了测试第一换热器12的材料，第一流体的一部分通过管线20传至测试换热器14。因此，测试换热器14具有用于第一流体的入口22以及使第一流体返回第一换热器12的出口24。第一流体可能与离开第一换热器12的流体合并，并且使第一流体返回至第一换热器12仍将被考虑。

如图1所示，测试换热器14还具有用于再循环流体的入口26和用于再循环流体的出口28。在测试换热器14内部，第一流体和再循环流体不形成流体接触(即二者是流体隔离的)。在本发明的一个实施例中，再循环流体是乙二醇，然而可使用任何其它这样的流体，例如水。

再循环流体在再循环回路中通过泵30循环进入并流出测试换热器14。为了调节再循环流体的温度，装置10包括加热器32。加热器32可用于调节再循环流体的温度，这转而将测试换热器14中的温度调节到具有与第一换热器12相似的操作条件。

适合的温度传感器34被用来将测试换热器14的温度维持在大约等于第一换热器12的温度。此外，在至少一条管线38中提供流量计36以允许腐蚀和水垢的适当的计算，该计算可以从测试换热器14的操作的测试周期推断。

可以以预定的时间段操作装置10的测试换热器14。例如，可以操作装置10一段时间，这段时间足够以通过从测试换热器14推断数据来确定第一换热器12中的腐蚀水平。为了检查腐蚀、矿物沉积或者其他可能出现的问题，测试换热器14可从装置10移除并且打开以用于目视检查。如果需要，测试换热器14的一个或者更多部分可以进行破坏性测试。

本发明的另一个实施例示于图2A和2B中，其中与上述零件相同的零件除了加上前缀“2”以外具有相同的附图标记。

如该实施例所示，装置210包括测试换热器212和安装在垫木270上的外壳240。虽然没有示出，泵和加热器布置在外壳240内(见下图2B)。垫木270或者移动平台，包括基座272、支架274以及背板276。垫木270的基座274具有大约0.91米(36英寸)的宽度W和大约1.1米(42英寸)的深度D。例如，垫木270的基座274的尺寸可以是这样的以致装置210包括测试换热器212可以采用液压车或者用于移动托盘的其他相似的设备移动。这样的装置210可容易地放在运转的换热器附近并在测试周期期间放置上线。一旦测试周期完成，装置210可下线检查，并且如果需要的话移至另一个位置以用于测试。

如图2B所示，根据一个实施例的用于外壳240的潜在的设备布局布置包括典型地由电机驱动的泵230以及加热器232。该装置的各种电气零件被示为也容纳在外壳240中，所述电气零件包括各种断路器242、变压器244、开关、输入/输出设备246以及仪表248。输入/输出设备246例如可以是显示与温度传感器32或流量计36相关的信息的触摸屏。见图1。此外，输入/输出设备246可允许控制加热器232以调节温度或者调节阀(将在下面讨论)以控制该装置中流体的流动。

本发明的另一个实施例示于图3A和3B中，其中与上述零件相同的零件除了加上前缀“3”以外具有相同的附图标记。

如该实施例所示，装置310包括一个或者更多探头350，所述探头布置在例如管线338a中以用于第二流体。在优选实施例中，测试探头350既能够测试第一流体也能测试再循环流体。

例如，在图3A中，探头350布置在管线338a之内以用于再循环流体。如在图3B中可见，探头350也通过管线338b接收第一流体的一部分。探头350可提供例如pH值、离子数据或者关于第一流体或再循环流体的其它数据。

另外，如图3B中可见，在该实施例中，装置310包括第二泵352。第二泵352移动第一流体贯穿包括探头350的装置310，目的是避免任何的压力降。

相应地，图4示出了另一个实施例，其中与上述零件相同的零件除了加上前缀“4”以外具有相同的附图标记。

如图4所述，装置410包括并联布置的两个测试换热器414a和414b。同样可以预期的是测试换热器414a和414b可以串联布置。测试换热器414a和414b中的每一个通过入口422a、422b接收第一流体的一部分，并且通过426a、426b接收再循环流体的一部分。通过利用多于一个的测试换热器414a、414b，不同的材料例如金属、金属合金或者其它典型地使用的材料或者条件都可以在同一时间进行评估。

另外，如图4所示，装置410的这个实施例包括罐452，该罐起用于再循环流体的储液器的作用。如果需要，可以从罐452收回额外的流体。

图5和6描绘了用于本发明的各个实施例中可能使用的测试换热器的各种设计。

例如，在图5中，示出了包括管中管设计的测试换热器514。管中管测试换热器514包括内管556和外管558。一股流体在内管556中流动，且第二流体在内管556和外管558之间的空间560中流动。可以预期换热器514的一部分例如外管558至少是半透明的以允许在设备运转时进行目视检查。

例如如图6所示，测试换热器614包括管-壳换热器614。管-壳换热器614包括外壳662，至少一个管664在外壳662之内。第一流体在所述至少一个管664中流动，同时第二流体在外壳662和所述至少一个管664之间的空间666中流动。

例如，再循环流体可以在外壳662和所述至少一个管664之间的空间666中流动，同时第一流体在所述至少一个管664中流动。可选地，再循环流体可流过所述至少一个管664，并且第一流体可以在外壳662和所述至少一个管664之间的空间666中流动。

正如将被意识到的，可以使用用于测试换热器的其它设计，其中测试换热器允许该测试换热器的条件复制换热器的条件。

将参考图7描述根据本发明的示例性工艺，其中与上述零件相同的零件除了加上前缀“7”以外具有相同的附图标记。

传到换热器的第一流体的一部分经由管线720传到至少一个测试换热器714。尽管也可以采用其它构造，管线720中的第一流体优选为将第一流体传入换热器的管道的滑流。第一流体中的一部分也可传到第一探头750a以获得例如第一流体的电化学或其它条件。

第一流体穿过测试换热器714。当离开测试换热器714时，第一流体可被传回换热器。可以预期第一流体的一部分在离开测试换热器714之后可被传至第二探头750b以再一次获得例如第一流体的电化学的或者其它的条件。第一流体可以上游返回至换热器或者返回至换热器的下游。

除了第一流体，测试换热器还接收再循环流体，所述再循环流体经由泵730在再循环回路中传递。因此，再循环流体可从罐754传至加热器732以获得期望的温度。一旦再循环流体被加热，该再循环流体就传至测试换热器714。在穿过测试换热器714后，再循环流体可返回至罐754。离开测试换热器714的再循环流体的一部分还可以传至探头750a、750b中的每一个。

流量计736和温度传感器734可用于在该工艺中在各个位置监测流体的流量和温度。阀768和加热器732可用于调整流入和流出测试换热器714的温度和流量，以使其等于换热器的操作条件。另外，可以调节温度和流量以允许在每个测试换热器中测试不同的操作条件以允许同时测试。此外，在具有多个换热器的装置和工艺中，不同的换热器可包含不同的材料、不同的操作条件或者二者兼具以允许在同一时间测试多种条件和材料。

在优选地预先确定为足够的一段时间之后，任意测试换热器可以换热器的成本的一部分为代价下线并且检查。进一步地，如果有的话，对换热器操作的影响最小，这是由于可以连续操作，同时测试换热器被检查并且潜在地经受破坏性测试。因此除了避免了昂贵的热交换器的破坏，本发明的装置和工艺还允许工艺使用换热器继续操作，同时移除、检查并测试该测试换热器。

正如从前述说明书中明显的，本发明易于以各种修改和替换来实施，所述修改和替换可能与前述说明书和描述中已描述的那些特别地不同。应理解的是我希望在于此批准的本专利的范围内在我对本领域的贡献的范围内合理且恰当地实施所有这些改变。

Claims (22)

1.一种用于测试来自换热器的流体的装置，该装置包括：

测试换热器，所述测试换热器具有配置成从所述换热器接收所述流体的第一入口；用于所述流体到所述换热器的第一出口；配置成接收再循环流体的第二入口；以及用于所述再循环流体的第二出口，所述第二出口和所述第二入口构成再循环回路，并且所述再循环流体和来自所述换热器的所述流体是流体隔离的；

在所述再循环回路中与所述测试换热器相连通的泵；

在所述再循环回路中与所述测试换热器相连通的加热器，所述加热器配置成加热所述再循环流体以调节所述测试换热器中的条件；以及

垫木，其中所述测试换热器、所述泵和所述加热器布置在该垫木上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述测试换热器包括外壳，至少一个管在所述外壳内。

3.根据权利要求2所述的装置，其中来自所述换热器的所述流体在所述测试换热器的所述至少一个管内流动，并且所述再循环流体在所述至少一个管外流动。

4.根据权利要求2所述的装置，其中所述再循环流体在所述测试换热器的所述至少一个管内流动，并且来自所述换热器的所述流体在所述测试换热器的所述至少一个管外流动。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，进一步包括：

第二测试换热器，所述第二测试换热器具有配置成从所述换热器接收所述流体的第一入口、用于来自所述换热器的所述流体的第一出口、配置成接收所述再循环流体的第二入口、以及用于所述再循环流体的第二出口，并且所述再循环流体和来自所述换热器的所述流体在所述第二测试换热器中是流体隔离的。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一测试换热器包括在外管中的内管，并且所述第二测试换热器包括在外管中的内管。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一测试换热器的所述内管包括第一材料，并且所述第二测试换热器的所述内管包括与所述第一材料不同的第二材料。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，进一步包括：

至少一个探头，该探头布置在管道中，该管道用于来自所述换热器的所述流体、所述再循环流体或者二者兼备。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其中所述测试换热器的外部是半透明的。

10.一种用于测试来自管道的流体的工艺，所述工艺包括：

将第一流体的一部分从换热器传至测试换热器；

用泵循环第二流体通过所述测试换热器；并且

在加热器中加热所述第二流体，以便控制所述测试换热器的温度，其中所述第一流体和第二流体是流体隔离的。

11.根据权利要求10所述的工艺，其中所述测试换热器包括外壳，至少一个管在所述外壳内。

12.根据权利要求11所述的工艺，进一步包括：

使所述第一流体通过所述测试换热器的所述至少一个管；以及

使所述第二流体通过所述测试换热器的所述外壳并且到所述测试换热器的所述至少一个管外面。

13.根据权利要求11所述的工艺，进一步包括：

使所述第二流体循环通过所述测试换热器的所述至少一个管；以及

使所述第一流体通过所述测试换热器的所述外壳并且到所述测试换热器的所述至少一个管外面。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的工艺，进一步包括：

监测所述第一流体和所述第二流体中至少一个的流量。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的工艺，进一步包括：

使所述第一流体的至少第二部分通过第二测试换热器；

用所述泵使所述第二流体的至少一部分循环通过所述第二测试换热器，其中所述第一流体和所述第二流体在所述第二测试换热器中是流体隔离的；以及

在所述加热器中加热所述第二流体以控制所述第二测试换热器的温度。

16.根据权利要求15所述的工艺，其中所述第一测试换热器包括在外管中的内管，并且所述第二测试换热器包括在外管中的内管。

17.根据权利要求16所述的工艺，其中所述第一测试换热器的所述内管包括第一材料，并且所述第二测试换热器的所述内管包括与所述第一材料不同的第二材料。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的工艺，进一步包括：

从工艺中移除所述测试换热器。

19.根据权利要求18所述的工艺，进一步包括：

测试所述测试换热器的已从所述换热器接收所述第一流体的至少一部分。

20.根据权利要求10-19中任一项所述的工艺，其中所述测试换热器的外部是半透明的。

21.根据权利要求10-20中任一项所述的工艺，其中使用根据权利要求1-9中任一项所述的换热器。

22.一种于此描述的装置。