CN110553534A - 新型三维肋管多功能压裂车换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，包括三维肋管，三维肋管分为水平间隔布置的上、中、下三层，每一层中各个相邻的三维肋管之间水平均匀间隔布置，三维肋管的左侧进口端均与一个蒸汽扩散仓相连通，三维肋管的右侧出口端均与一个冷凝水仓相连通，蒸汽扩散仓与蒸汽输送管相连，冷凝水仓连接着冷凝水出水管，下层三维肋管的下方水平间隔设置着冷水喷管，冷水喷管的顶部管体上均匀间隔设置着雾化喷孔，冷水喷管下方设置着安装有百叶窗的风箱，风箱内设置着一个由电动机驱动的水平风扇，水平风扇的工作面与所述的三维肋管相平行。该装置换热效率高，能保证在相同工况下设备的正常运行；大大缩小换热器的体积，进而降低压裂泵车重量。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，属于油田压裂车使用的换热设备。
背景技术
玛湖油田开发新投产的井需要大型压裂作业，目前高温天气下压裂车存在的问题：由于压裂车现有换热系统，换热效率差，高温天气作业，容易因换热能力不足，造成压裂泵经常因高温停机；现有换热器换热效率差，环境温差影响大，环境温度高时需要喷淋降温，才能保证压裂泵车正常运行；现有换热器体积大，导致压裂泵车整车重量、体积都大大超标，影响整车的公路行驶和野外作业性能；现有换热器为铜质板翅式换热器，翅片为焊接加工而成，费时费材加工成本高，焊接点容易脱落，造成换热器容易损坏、泄露；现有换热器为铜质板翅式换热器，介质流动空间小，容易造成换热通道堵塞；翅片为焊接加工而成，不便检修维护；现有换热器体积大、重量高，吊装、维修、维护都不方便；现有换热器为逐层安装组合而成，维修维护需要整体撤卸，十分不便；现有换热器换热效率低，在相同工况下达到需要的换热性能体积尺寸大，需采用的强制制冷风扇体积大，功率大，能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，换热效率高，能保证在相同工况下设备的正常运行；大大缩小换热器的体积，进而降低压裂泵车整车重量。
本发明的目的是这样实现的，一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，包括三维肋管，三维肋管分为水平间隔布置的上、中、下三层，每一层中各个相邻的三维肋管之间水平均匀间隔布置，三维肋管的左侧进口端均与一个蒸汽扩散仓相连通，三维肋管的右侧出口端均与一个冷凝水仓相连通，蒸汽扩散仓与蒸汽输送管相连，冷凝水仓连接着冷凝水出水管，下层三维肋管的下方水平间隔设置着冷水喷管，冷水喷管的顶部管体上均匀间隔设置着雾化喷孔，冷水喷管下方设置着安装有百叶窗的风箱，风箱内设置着一个由电动机驱动的水平风扇，水平风扇的工作面与所述的三维肋管相平行。
本发明通过设置蒸汽扩散仓，大大提高了换热效率。在三维肋管冷凝系统下部安装安装一套喷水装置，当处于高温天气时，三维肋管换热效果达不到要求时可采用喷水装置对三维肋管外部进行喷水降温，从而使得换热效果加强。
工作原理：进入蒸汽扩散仓的蒸汽在运动上升过程中通过大量的三维内肋管内管首先进行扩散换热，三维内肋管外管完全敞开可通过自然风冷对内管里面的蒸汽进行传导散热；当处于高温天气时，打开冷水喷管，水从冷水喷管上面的雾化喷孔向上喷出形成雾化水，通过风箱内的风机把水雾向上对三维肋管外片进行喷散，让三维肋管外壁完全受到水的冷却，对三维肋管进行大面积的降温处理，使得换热效果达到预期目的。
现场实验数据表明：常规天气下蒸汽扩散仓内的蒸汽温度100~105℃，经过换热处理后冷凝水仓内的气体温度可快速下降至58~63℃。
扩展表面：在换热管内外两侧加装肋，提高单位体积内的有效换热面积，提升换热设备的换热效率。加强扰动：每个肋片就是一个独立的扰动元，会产生强烈扰动，使流动状态达到充分湍流，极大地减薄了边界层的厚度，提升换热强度。肋间加速：沿圆周布置的不连续肋片，缩小了流体的有效流通面积。流速增加，可实现减薄边界层厚度，减小热阻。扩缩管的振动原理：交替的“扩张-收缩”，使流体产生脉动及振动，增加了流体的紊动度，强化了对流换热。重复冲刷：非连续肋à流体的脉动流动à形成反复冲刷，破坏层流层，降低了热阻，近壁面温度梯度增加。增加管壁粗糙度：加工后的表面与初始表面之间粗糙度相差大；加工表面自身的粗糙度也较大，增加换热效果。
理论换热管壁温高：没有回转式换热面的冷热交替过程，换热面管壁温度始终处于较高温度。烟气侧布置三维肋片，进行换热强化，空气侧换热不强化，可显著提高烟气侧金属壁温，避开腐蚀温度。造成飞灰吸附SO3能力强：肋对气流的扰动，造成局部涡流，使得含酸烟气与飞灰有较长的接触时间，进而形成以灰颗粒为核心的吸附单元，充分吸附烟气中的SO3，也就使得烟气对换热管本体的腐蚀降低。
尾涡扰流消除：三维内外肋管能有效消除流体流经换热面的扰流尾涡，同时通过肋间气流加速，使得飞灰不与主气流离析，飞灰与主气流跟随性好。换热管表面灰垢结片消除：肋间距小、肋高小，直接使换热管表面形成多个小应力区，使得表面不宜形成灰垢结片，即使积灰，也能轻易吹除。
入口效应消除：气流在进入换热管内时，由于内肋的作用，基本消除光管的入口效应，使得入口段磨损减轻。换热面间流速小：由于换热性能强，抗腐蚀、抗积灰性能强，所以换热面间流速可以选的小一些，这也使得三维内外肋管换热器具有较强的抗磨损性能。
已有业绩证明，同等布置空间条件下，三维内外肋管换热器较常规换热器的阻力减小10%以上。已有业绩证明，同等燃煤硫分（4.5%左右）条件下，三维内外肋管换热器（GGH）连续运行时间超过6年，未发生腐蚀、积灰、堵塞等现象。使用后:肋片没有明显积灰现象，蒸汽中的硫化物结露没有引起管壁上的粘结。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的主视结构示意图。
具体实施方式
一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，如图1所示，包括三维肋管5，三维肋管5的具体结构为现有技术，不再赘述。三维肋管5分为水平间隔布置的上、中、下三层，每一层中各个相邻的三维肋管之间水平均匀间隔布置，三维肋管的左侧进口端均与一个蒸汽扩散仓4相连通，三维肋管的右侧出口端均与一个冷凝水仓6相连通，蒸汽扩散仓与蒸汽输送管2相连，冷凝水仓连接着冷凝水出水管7，下层三维肋管的下方水平间隔设置着冷水喷管7，冷水喷管3连接着高压水管1。冷水喷管3的顶部管体上均匀间隔设置着雾化喷孔，冷水喷管3下方设置着安装有百叶窗10的风箱，风箱内设置着一个由电动机9驱动的水平风扇8，水平风扇8的工作面与所述的三维肋管5相平行。
Claims (1)
1.一种新型三维肋管多功能压裂车换热器，包括三维肋管，其特征是：三维肋管分为水平间隔布置的上、中、下三层，每一层中各个相邻的三维肋管之间水平均匀间隔布置，三维肋管的左侧进口端均与一个蒸汽扩散仓相连通，三维肋管的右侧出口端均与一个冷凝水仓相连通，蒸汽扩散仓与蒸汽输送管相连，冷凝水仓连接着冷凝水出水管，下层三维肋管的下方水平间隔设置着冷水喷管，冷水喷管的顶部管体上均匀间隔设置着雾化喷孔，冷水喷管下方设置着安装有百叶窗的风箱，风箱内设置着一个由电动机驱动的水平风扇，水平风扇的工作面与所述的三维肋管相平行。
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