CN107008206A - 一种热管式气体水合物快速生成装置 - Google Patents

一种热管式气体水合物快速生成装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107008206A
CN107008206A CN201710436562.4A CN201710436562A CN107008206A CN 107008206 A CN107008206 A CN 107008206A CN 201710436562 A CN201710436562 A CN 201710436562A CN 107008206 A CN107008206 A CN 107008206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat pipe
kettle
heat
type gas
gas hydrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710436562.4A
Other languages
English (en)
Inventor
陈亮
杨亮
刘道平
李贝
雒苗苗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201710436562.4A priority Critical patent/CN107008206A/zh
Publication of CN107008206A publication Critical patent/CN107008206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00058—Temperature measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B01J2219/00081—Tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种热管式气体水合物快速生成装置，用于进行水合物生成反应，其特征在于，包括：反应釜，具有釜体和釜盖；多个热管，贯穿地设置在釜盖上，用于将釜体内的热量快速传递到反应釜的外部，热管的顶部位于釜盖上方并且底部位于釜体内；多个金属肋片，分别设置在每个热管的两端部上，金属肋片与热管的长度方向相垂直，金属肋片的表面为粗糙面；以及多个热电阻，嵌套在釜盖上，用于对釜体内的温度进行检测。

Description

一种热管式气体水合物快速生成装置
技术领域
本发明涉及一种气体水合物生成装置，具体涉及一种热管式气体水合物快速生成装置。
背景技术
天然气水合物的探明储量为全球已探明矿物燃料的两倍，目前水合物技术可以根据气体水合物独特的化学物理特征对水合物进行充分利用。例如水合物法淡化海水、水合物法捕获温室气体CO2和水合物法分离气体混合物等。因此，水合物技术在能源气储运、温室气体捕获以及蓄冷等领域有着广泛的应用前景，但水合物的自然生成速率十分缓慢，不能满足工业应用需要，从而出现了水合物生成强化技术，该技术分为动态强化和静态强化技术。
动态强化方法就是在水合体系中引入机械扰动，增强气-液接触，比如搅拌、鼓泡喷雾等。静态强化技术主要有加入表面活性剂、使用多孔介质、引入换热结构等方法，例如，引入换热结构，即在反应釜内置铜管，铜管内有低温冷媒流过，可以快速交换热量；在反应体系中放入不同形状的导热铜板，导出水合热以及采用内置层式结构的水合物储罐，内用金属薄片强化传热，带走水合热。
但是，目前使用的动态强化技术要引入机械设备，使得能耗和成本均增大，不利于推广。另外，目前静态强化技术中采用的导热铜管和导热铜板与水或溶液接触面非常有限，使得有较多的水合热被滞留在反应釜内，从而导致水合物生成的速率减缓。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种热管式气体水合物快速生成装置。
本发明提供了一种热管式气体水合物快速生成装置，用于进行水合物生成反应，其特征在于，包括：反应釜，具有釜体和釜盖；多个热管，贯穿地设置在釜盖上，用于将釜体内的热量快速传递到反应釜的外部，热管的顶部位于釜盖上方并且底部位于釜体内；多个金属肋片，分别设置在每个热管的两端部上，金属肋片与热管的长度方向相垂直，金属肋片的表面为粗糙面；以及多个热电阻，嵌套在釜盖上，用于对釜体内的温度进行检测。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，釜盖的中心位置上设置有进气孔。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，反应釜为高压反应釜，其设计压力为15～20MPa，设计温度为-30～30℃。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，热管的个数为6个。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，热管的材质为金属材质。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，热管为重力热管，包括热管蒸发段、热管绝缘段和热管冷凝段。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，热管被焊接在釜盖上。
在本发明提供的热管式气体水合物快速生成装置中，还可以具有这样的特征：其中，热电阻的个数为两个。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的热管式气体水合物快速生成装置，因为采用了热管，使得釜体内的热量能够被快速传递到反应釜的外部，从而提高水合物生成反应的速率；由于在每个热管的两端部上分别设置有与热管的长度方向相垂直的金属肋片，且该金属肋片的表面为粗糙面，使得水合物反应过程中的生成热的热量交换面积增大，加快对釜内热量的吸热，而且能够诱导水合物成核，促进水合物生成；因为在釜盖上安装了热电阻，使得使用人员能对釜体内的温度进行检测，便于观察水合物生成反应。因此，本发明涉及的热管式气体水合物快速生成装置的结构简单，能够将水合物反应过程中的生成热通过热管传导到低温冷域中，从而提高水合物生成速率，所以该装置可用于工业化生成大量水合物。
附图说明
图1是本发明的实施例中热管式气体水合物快速生成装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例中热管式气体水合物快速生成装置的俯视图；
图3是本发明的实施例中热管的传热示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
<实施例>
图1是本发明的实施例中热管式气体水合物快速生成装置的结构示意图。
如图1所示，热管式气体水合物快速生成装置100，用于进行水合物生成反应，包括：反应釜10、六个热管20、多个金属肋片30、两个热电阻40和压力检测器(图中未示出)。
如图1所示，反应釜10具有釜体11和釜盖12，本实施例中的反应釜10为高压反应釜10，其设计压力为15～20MPa，设计温度为-30～30℃，
图2是本发明的实施例中热管式气体水合物快速生成装置的俯视图。
如图1和图2所示，釜盖12具有进气孔121。
进气口121设置在釜盖12的中心位置上，用于将气体水合物输入进釜体11内。
图3是本发明的实施例中热管的传热示意图。
如图1、图2和图3所示，六个热管20的材质均为金属材质，且六个热管20均匀的贯穿于釜盖11上，并被焊接在进气孔121的两侧上，每两个热管20位于同一轴线上，本实施例中的热管20为重力热管20，由热管蒸发段21、热管绝热段22和热管冷凝段23组成用于将釜体11内的热量快速传递到反应釜10的外部。
热管蒸发段21为重力热管20位于釜体11内部的部分，用于吸收水合物反应过程中的生成热。
热管绝热段22为重力热管20与釜盖12相接触的部分，用于传导热管蒸发段21吸收的热量。
热管冷凝段23为重力热管20位于釜盖12的上方的部分，用于将热管绝缘段22传导的热量释放到反应釜10的外部。
如图1所示，多个金属肋片30分别设置在每个重力热管20的两端部上，并与重力热管20的长度方向相垂直，且金属肋片30的表面为粗糙面，用于给水合物反应过程中的生成热提供更大的热量交换面积，加快对釜体11内热量的吸热，而且能够诱导水合物成核，缩短水合诱导时间和提高水合速率。
如1和图2所示，两个热电阻40，嵌套在釜盖12上，分别设置在进气孔121的两侧，并位于同一轴线上。
一个热电阻40的底部位于水合物反应的液面的上方，用于对釜体11内的气体水合物的温度进行检测。
另一个热电阻40的底部位于水合物反应的液面的下方，用于对釜体11内的水合物的反应温度进行检测。
本实施例中，热管式气体水合物快速生成装置100的工作过程如下：
将反应釜10放在具有内置保温棉的冷媒恒温箱中，便于向热管式气体水合物快速生成装置100提供低温环境。
通过进气孔121向高压反应釜10内通入天然气水合物，天然气水合物在重力热管20和金属肋片30的粗糙表面上开始成核，天然气水合物的反应过程中会产生大量生成热，金属肋片30吸收该生成热并传递给重力热管20。
如图3所示，一部分生成热通过热管10的管壁被传导到低温冷域；一部分生成热与热管蒸发段21发生热交换，热管蒸发段21内的工作介质受热蒸发而上升，然后经热管绝缘段22传导到热管冷凝段23处，因为热管冷凝段23外部位于低温冷域，所以热管冷凝段23内的工作介质遇冷而将热量传出，同时热管冷凝段23内冷凝后的工作介质在重力作用下，沿热管20的内管壁回流到热管蒸发段21。
热管蒸发段21重新遇热，热管20将重复上述热传导过程，实现热量的交换。
利用热电阻40和压力检测器对温度和压力数据进行采集，实验结果表明该天然气水合实验的诱导时间降低了20～40min，水合物的生成时间也缩短了20％，与未安装加热管20的装置相比，水合物生成时间缩短了。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的热管式气体水合物快速生成装置，因为采用了热管，使得釜体内的热量能够被快速传递到反应釜的外部，从而提高水合物生成反应的速率；由于在每个热管的两端部上分别设置有与热管的长度方向相垂直的金属肋片，且该金属肋片的表面为粗糙面，使得水合物反应过程中的生成热的热量交换面积增大，加快对釜内热量的吸热，而且能够诱导水合物成核，促进水合物生成；因为在釜盖上安装了热电阻，使得使用人员能对釜体内的温度进行检测，便于观察水合物生成反应。
在釜盖的中心位置设置有进气孔，方便向反应釜内通入气体水合物。
因为本实施例中的反应釜为高压反应釜，使其能承受的压力为15～20MPa，温度为-30～30℃，因此，该高压反应釜能符合大部分气体水合物的生成条件。
热管的个数为6个，使得釜体内的热量能够被快速传到出去。
热管的材质为金属材质，使得导热的效果好。
热管被焊接在釜盖上，使得热管能承受高压，且不影响反应釜的设计压力，从而使得热管式气体水合物快速生成装置的条件满足大部分气体水合物的生成条件。
因此，本发明涉及的热管式气体水合物快速生成装置的结构简单，能够将水合物反应过程中的生成热通过热管传导到低温冷域中，从而提高水合物生成速率，因此，该装置可以用在天然气的储存于运输、二氧化碳海底深藏、气体混合物的分离、海水淡化及制冷剂的选取等领域。

Claims (8)

1.一种热管式气体水合物快速生成装置，用于进行水合物生成反应，其特征在于，包括：
反应釜，具有釜体和釜盖；
多个热管，贯穿地设置在所述釜盖上，用于将所述釜体内的热量快速传递到所述反应釜的外部，所述热管的顶部位于所述釜盖上方并且底部位于所述釜体内；
多个金属肋片，分别设置在每个所述热管的两端部上，所述金属肋片与所述热管的长度方向相垂直，所述金属肋片的表面为粗糙面；以及
多个热电阻，嵌套在所述釜盖上，用于对所述釜体内的温度进行检测。
2.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述釜盖的中心位置上设置有进气孔。
3.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述反应釜为高压反应釜，其设计压力为15～20MPa，设计温度为-30～30℃。
4.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述热管的个数为6个。
5.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述热管的材质为金属材质。
6.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述热管为重力热管，包括热管蒸发段、热管绝缘段和热管冷凝段。
7.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述热管被焊接在所述釜盖上。
8.根据权利要求1所述的热管式气体水合物快速生成装置，其特征在于：
其中，所述热电阻的个数为两个。
CN201710436562.4A 2017-06-12 2017-06-12 一种热管式气体水合物快速生成装置 Pending CN107008206A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710436562.4A CN107008206A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种热管式气体水合物快速生成装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710436562.4A CN107008206A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种热管式气体水合物快速生成装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107008206A true CN107008206A (zh) 2017-08-04

Family

ID=59453097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710436562.4A Pending CN107008206A (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种热管式气体水合物快速生成装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107008206A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2112538U (zh) * 1990-01-23 1992-08-12 郭洪伟 汽车热管取暖装置
CN1121996A (zh) * 1994-07-11 1996-05-08 株式会社久保田 热交换管
CN1361856A (zh) * 1999-07-21 2002-07-31 华盛顿集团国际有限公司 增强的横流式传热
CN1672782A (zh) * 2005-01-04 2005-09-28 太原理工大学 一种高效制备气体水合物的方法及装置
CN201041437Y (zh) * 2007-05-15 2008-03-26 汪洋 一种带有散热装置的半导体致冷组件
CN101254447A (zh) * 2007-12-11 2008-09-03 上海理工大学 生成气体水合物的方法及其装置
CN101513600A (zh) * 2009-03-23 2009-08-26 江苏工业学院 一种气体水合物生产方法及装置
CN101893399A (zh) * 2010-07-17 2010-11-24 邓克天 热管式肋片换热装置
CN103613155A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 青岛科技大学 热管式低温两效海水淡化装置
CN103964434A (zh) * 2014-04-23 2014-08-06 大连理工大学 一种基于水合物法捕集co2的循环流化床炉系统

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2112538U (zh) * 1990-01-23 1992-08-12 郭洪伟 汽车热管取暖装置
CN1121996A (zh) * 1994-07-11 1996-05-08 株式会社久保田 热交换管
CN1361856A (zh) * 1999-07-21 2002-07-31 华盛顿集团国际有限公司 增强的横流式传热
CN1672782A (zh) * 2005-01-04 2005-09-28 太原理工大学 一种高效制备气体水合物的方法及装置
CN201041437Y (zh) * 2007-05-15 2008-03-26 汪洋 一种带有散热装置的半导体致冷组件
CN101254447A (zh) * 2007-12-11 2008-09-03 上海理工大学 生成气体水合物的方法及其装置
CN101513600A (zh) * 2009-03-23 2009-08-26 江苏工业学院 一种气体水合物生产方法及装置
CN101893399A (zh) * 2010-07-17 2010-11-24 邓克天 热管式肋片换热装置
CN103613155A (zh) * 2013-11-28 2014-03-05 青岛科技大学 热管式低温两效海水淡化装置
CN103964434A (zh) * 2014-04-23 2014-08-06 大连理工大学 一种基于水合物法捕集co2的循环流化床炉系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢应明等: "气体水合物垂直换热管外融冰快速成核与静态渗透生长", 《中国科学B辑化学》 *
谢应明等: "针翅换热管对蓄冷用气体水合物生长过程的强化", 《制冷与空调》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202675975U (zh) 一种混合换热蓄能管壳式蒸发器
CN206056364U (zh) 采用泡沫铜相变材料的新型相变蓄热器
CN201917140U (zh) 太阳能热泵饮用水设备
CN206247028U (zh) 具有冷凝系统的lng橇装加气装置
CN107008206A (zh) 一种热管式气体水合物快速生成装置
CN105674783B (zh) 利用地热能的喷气式lng汽化系统
CN108194830A (zh) 一种基于吸收式热泵的液化气体气化装置及方法
CN204064059U (zh) 一种蒸汽直吹式天然气增热器
CN203131961U (zh) 一种热管式移动供热相变蓄热装置
CN200986328Y (zh) 一种能获得纯净水和热水的太阳能净水器
CN216106091U (zh) 海水浓缩与淡化处理系统
KR101358303B1 (ko) 부유식 해상 구조물 및 이를 이용한 전기 생산 방법
CN104110575A (zh) 电加热水浴式二氧化碳气化器
CN202691590U (zh) 一种铜盘管式液氯气化器
JPS6357719B2 (zh)
CN206583319U (zh) 一种蒸汽冷凝装置
CN106017169A (zh) 一种采用自循环中间介质的lng汽化器及实现方法
CN206473977U (zh) 有机胺脱水装置及脱水系统
CN206521440U (zh) 一种气水分离装置
CN205747526U (zh) 一种带真空保温水箱的太阳能热水器
CN102636061A (zh) 一种混合换热蓄能管壳式蒸发器
CN205641543U (zh) 一种3000立方无水电热加热器
CN103185473A (zh) 污水-制冷剂相变换热器
CN210624965U (zh) 一种基于太阳能的热泵供热节能设备
CN215952278U (zh) 一种低噪音和低振动的管道式蒸汽直接加热冷水装置及供暖系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170804