CN217979293U - 一种基于极性气体热媒的微波干式加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气加热，尤其涉及一种基于极性气体热媒的微波干式加热器。一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，包括加热部和热泵部；加热部包括水箱，水箱内的液面下设有天然气盘管，水箱内还设有微波加热器；热泵部包括由换热器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成的循环管路，换热器与外部空气接触，换热器的入口连接膨胀阀的出口，换热器的出口连接压缩机的入口，冷凝器固定于水箱的外表面，冷凝器的入口连接压缩机的出口，冷凝器的出口连接膨胀阀的入口。本实用新型的有益效果是：采用少量电能驱动压缩机运行，通过逆卡诺循环原理实现利用外部环境的热量加热水箱的水。并利用微波加热器维持水箱的水温。

Description

一种基于极性气体热媒的微波干式加热器

技术领域

本实用新型涉及天然气加热，尤其涉及一种基于极性气体热媒的微波干式加热器。

背景技术

随着国家能源结构的变化和环保力度的不断加大，天然气以其清洁、高效的特点，得到了迅猛的发展。液化天然气经过气化装置气化为天然气，完成相变的天然气温度较低，特别是在环境温度较低时，气化器出口的温度更低，因此需要在气化器后增加换热器，但是现有的电加热水式换热器不能满足各种客户的需求，耗能及成本较高、加热效率慢且换热效率低，因此还有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于极性气体热媒的微波干式加热器。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现：

一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，包括加热部和热泵部；

加热部包括水箱，水箱内的液面下设有天然气盘管，水箱内还设有微波加热器；

热泵部包括由换热器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成的循环管路，换热器与外部空气接触，换热器的入口连接膨胀阀的出口，换热器的出口连接压缩机的入口，冷凝器固定于水箱的外表面，冷凝器的入口连接压缩机的出口，冷凝器的出口连接膨胀阀的入口。

根据上述技术方案，优选地，换热器为蒸发器。

根据上述技术方案，优选地，冷凝器通过黏结的方式固定于水箱的外表面。

根据上述技术方案，优选地，水箱设有加水口、排污口和水位计。

根据上述技术方案，优选地，天然气盘管设有位于水箱外部的进口和出口。

根据上述技术方案，优选地，换热器外设有风机。

根据上述技术方案，优选地，水箱设有温度变送器。

本实用新型的有益效果是：采用少量电能驱动压缩机运行，通过逆卡诺循环原理实现利用外部环境的热量加热水箱的水。并利用微波加热器维持水箱的水温。

附图说明

图1示出了本实用新型的实施例的主视结构示意图。

图中：1.水箱，2.天然气盘管，3.加水口，4.水位计，5.排污口，6.压缩机，7.微波加热器，8.热交换器，9.储气罐，10.冷凝器，11.回水口，12.热水出口，13.天然气进口法兰，14.天然气出口法兰。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图所示，本实用新型一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，包括加热部和热泵部。加热部包括水箱。水箱设有加水口、排污口和水位计。水箱内的液面下设有天然气盘管，天然气盘管设有位于水箱外部的进口和出口。水箱内还设有微波加热器。热泵部包括由换热器、压缩机、冷凝器组成的循环管路。具体的换热器可以采用蒸发器。换热器与外部空气接触，从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质。冷凝器固定于水箱的外表面，具体的可以通过黏结的方式固定。冷凝器的入口连接压缩机的出口。

本实施例的工作原理为：作为热媒的极性气体可以采用二氧化碳。工作时，蒸发器吸收空气中的环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器,高温高压的气体在冷凝器中释放热量加热水箱内的水。当水温达到设定温度时,温度变送器发出信号通过控制柜控制分配:继续加热、部分加热、停止加热等决策选择。

待加热的天然气从进口进入盘管中,盘管完全浸入在热水中,在输送压力作用下流到出口。水的热量通过盘管壁传入到盘管内部,使得天然气从入口时的低温,在水箱热水中流动的历程中不断升温,到达出口时达到工艺要求的温度。

对于产量较大的气井可使用在盘管端部通过法兰弯头连通增加天然气在炉中的历程长度,达到所需的温度要求。

由于天然气生产的连续性,水箱内的热量将会随之带走,所以微波磁控管在控制柜的控制下不断给水箱加热,保持水箱内水的温度稳定。

在加热过程中水箱内的水将有少量蒸发,为防止盘管露出水面需补水。系统设有水位计监测水位的高低。当水位降到低限时,通过补水泵经补水孔自动补水,防止缺水现象发生。

本产品在有天然气的环境中运行,所有电气连接按防爆安全要求设计。磁控管尾部电缆引入采用防爆接头连接。其它所有电缆连接采用防爆接线盒。微波电源和控制柜按防爆标准增安型结构设计。另外,为防微波泄漏,密封箱内部填料采用多层反射的板式特殊结构,既可隔绝微波阻止穿透箱体,还可将微波反射到相对面的炉体下半部分,用于加热炉体。

实施例：

(1)加热器体外向外界传导的热损失：

设圆筒状加热器的内径r₁＝1000mm，壁厚b₁＝8mm的钢板，加热器体长为l＝7000mm，加热器体外敷一层厚度b₂＝40mm的保温材料。加热器体内部温度t₁＝90℃，外界环境温度t₀为-10℃。取加热器体的导热系数λ₁＝52W/(m·℃)，外部保温材料的导热系数λ₂＝0.0445W/(m·℃)，则可求得圆筒状加热器的热损失为

加热器体端部的热损失为

加热器向外界传导总热损失功率为Q_损＝Q₁+Q₂＝4.758kW。

(2)天然气吸收：

如果天然气单井日产量为55000m³，每小时产量V＝2291.67m³，其初始温度t₁＝15℃，将其加热到温度t₂＝70℃，天然气在此温度段的比热容c＝1.8Kj/(kg·K),密度ρ＝0.884kg/m³，1口井每小时所产天然气吸收的热量Q_吸为Q_吸＝cρv(t₂-t₁)＝200577.8kJ每小时所产天然气吸收功率为Q_吸＝q_吸/T＝55.7kW式中，T为1h(3600s)。

(3)输气管中的温度分布：

设暑期管流量q为0.6365m³/s管道侵入温度t_w为90℃的锅水中，可视其为一稳态柱体。输气管φ76mm、壁厚为10mm的钢管，把单位时间流过的气体看作φ56mm圆柱体，其长度l为

由及天然气吸收功率

整理计算得输气管内壁温度t₃＝89.8℃。由此可知，输气管内壁温度约为90℃，达到天然气输送对温度范围的要求。

(4)气体中温度分布及响应时间：

对于φ56mm的气体圆柱体，导热微分方程的解为

式中，a为热扩散率a＝4.8τ为单位时间内的天然气加热到70℃所需的响应时间，a₂为对流传热系数，a₂＝0.89。因为

及

可根据圆柱体在恒温介质中加热时的函数值

aτ/R2＝0.3，所以将管道内单位时间的天然气加热到70℃所需的响应时间

可见加热速度很快。

本实用新型的有益效果是：采用少量电能驱动压缩机运行，通过逆卡诺循环原理实现利用外部环境的热量加热水箱的水。并利用微波加热器维持水箱的水温。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，包括加热部和热泵部；

加热部包括水箱，水箱内的液面下设有天然气盘管，水箱内还设有微波加热器；

热泵部包括由换热器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成的循环管路，换热器与外部空气接触，换热器的入口连接膨胀阀的出口，换热器的出口连接压缩机的入口，冷凝器固定于水箱的外表面，冷凝器的入口连接压缩机的出口，冷凝器的出口连接膨胀阀的入口。

2.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，换热器为蒸发器。

3.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，冷凝器通过黏结的方式固定于水箱的外表面。

4.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，水箱设有加水口、排污口和水位计。

5.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，天然气盘管设有位于水箱外部的进口和出口。

6.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，换热器外设有风机。

7.根据权利要求1所述的一种基于极性气体热媒的微波干式加热器，其特征在于，水箱设有温度变送器。

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