NO336863B1 - Undersjøisk varmeveksler - Google Patents

Undersjøisk varmeveksler Download PDF

Info

Publication number
NO336863B1
NO336863B1 NO20130852A NO20130852A NO336863B1 NO 336863 B1 NO336863 B1 NO 336863B1 NO 20130852 A NO20130852 A NO 20130852A NO 20130852 A NO20130852 A NO 20130852A NO 336863 B1 NO336863 B1 NO 336863B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
nozzles
heat exchanger
circumference
water
exchanger according
Prior art date
Application number
NO20130852A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20130852A1 (no
Inventor
Ashish Jain
Espen Hauge
Claudia Martins Da Silva
Original Assignee
Vetco Gray Scandinavia As
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 Vetco Gray Scandinavia As filed Critical Vetco Gray Scandinavia As
Priority to NO20130852A priority Critical patent/NO336863B1/no
Priority to AU2014203171A priority patent/AU2014203171A1/en
Priority to GB1410666.0A priority patent/GB2517271A/en
Priority to US14/307,863 priority patent/US20140367067A1/en
Priority to BR102014015502A priority patent/BR102014015502A2/pt
Publication of NO20130852A1 publication Critical patent/NO20130852A1/no
Publication of NO336863B1 publication Critical patent/NO336863B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F28D1/022Heat exchangers immersed in a large body of liquid for immersion in a natural body of water, e.g. marine radiators
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0007Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0472Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being helically or spirally coiled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/047Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/01Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
    • E21B43/017Production satellite stations, i.e. underwater installations comprising a plurality of satellite well heads connected to a central station

Abstract

En undersjøisk varmeveksler er beskrevet, der varmeveksleren har en bunt (1) rør som omfatter minst én rørvikling (2) innrettet til å operere nedsenket i vann og tjener til å lede et fluid (F) til avkjøling av omgivende vann i kontakt med røret, idet rørbunten har en lengde (L) og en omkrets (0). Et antall dyser (3) er fordelt i rommet omkring nevnte omkrets (0) slik at dysene tjener til å sende jetstråler (J) av vann som treffer rørene, der dysene er orientert slik at de i det omgivende vannvolumet genererer en fortrengning (R) som passerer omkretsen (0) på et antall steder og i et antall retninger.

Description

Undersjøisk varmeveksler
Oppfinnelsens område
Foreliggende oppfinnelse vedrører varmevekslere med tvunget konveksjon for undersjøisk bruk.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk
Ved gjenvinning og produksjon av gass og olje fra undersjøiske brønner vil det ofte kreves varmevekslere for å regulere temperaturen i produksjonsfluidet eller f.eks. i kjølemedia brukt i produksjonsutstyr.
Undersjøiske varmevekslere er ofte basert på naturlig konveksjon til sjøvann, og kan være av typen passive eller tvungne konveksjonskjølere. I utgangspunktet omfatter en passiv konveksjonskjøler en serie rør som er eksponert av sjøvann som kan sirkulere fritt mellom rørene. Passive konveksjonskjølere er som oftest omfangsrike og tunge strukturer og er utsatt for driftsparametre som ikke lar seg styre, slik som variasjoner i havstrømmer og vanntemperatur, noe som fører til liten eller ingen styringsmulighet av avkjølingsprosessen.
En tvungen konveksjonskjøler omfatter typisk en rørbunt omsluttet av et ytre skall eller kanal som er koblet til en drevet pumpe eller propell som genererer en tvungen strøm av vann/sjøvann gjennom kanalen. Eksempler på tvungne konveksjons-kjølere kan finnes f.eks. i WO 2010/002272 Al, WO 2012/141599 Al eller WO 2013/004277 Al. Kanaliserte, tvungne konveksjons-kjølere gir en forbedret styring av temperaturen i målfluidet, men kan fortsatt være utsatt for biologisk begroing og avsetning av materiale på varmevekslerrørene.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse sikter på å fremskaffe en tvungen konveksjonsvarmeveksler med forbedret styring av kjølings-prosessen.
Et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en tvungen konveksjonsvarmeveksler som er mindre utsatt for avleiringer av partikler eller biologiske materialer på varmevekslerrør.
Enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe effektiv avkjøling ved tvunget konveksjon i en varmeveksler som har kompakt konstruksjon.
Disse og andre formål blir oppnådd i en varmeveksler i henhold til foreliggende oppfinnelse idet en turbulent strøm av vann over varmevekslerrørene blir dannet ved hjelp av et antall dyser som er innrettet til å sende ut jetstråler av vann mot rørene.
Mer nøyaktig forklart er det skaffet en undersjøisk varmeveksler som omfatter: - en bunt av rør som har minst én rørvikling som er innrettet for drift nedsenket i vann og som tjener til å lede et fluid som skal avkjøles av omgivende vann som er i kontakt med røret, rørbunten har en lengde og en omkrets, - en manifold og et antall stigerør som strekker seg fra manifolden i lengderetningen av rørbunten, idet hvert stigerør bærer et sett dyser fordelt i rommet rundt omkretsen, og - en undersjøisk motor-og-pumpesammenstilling som sender sjøvann med forhøyet trykk og strømningsrate inn i manifolden, idet dysene tjener til å sende ut jetstråler av vann som treffer rørene, der dysene er orientert slik at de genererer en fortrengning i det omgivende vannvolumet, som passerer omkretsen på et antall steder og i et antall og retninger.
Dysene er konfigurert til å generere turbulent fortrengning av vannet nær rørene.
En turbulent strøm kan oppnås når, slik som det er foretrukket, dyser er innrettet i en vinkel i et plan på tvers av en forlengelse i lengderetningen av rørbunten slik at jetstråler av vann kommer fra tilnærmet tangensiell retning og treffer omkretsen av rørbunten i en vinkel på 90°.
I denne forbindelse kan oppfinnelsen realiseres i ulike utførelser og konfigurasjoner med hensyn til plassering av dyser i forhold til rørbunten.
I én utførelse er dysene innrettet radielt utenfor rørbunten. Nærmere bestemt kan dysene være innrettet radielt utenfor den sirkulære omkretsen av en spiralformet rørbunt, idet dysene er rettet innover mot et sentrum på rørbunten. I denne utførelsen kan dysene være rettet slik at de i sjøvannet som omgir varmeveksleren genererer en innoverrettet fortrengning som varierer fra hovedsaklig tangensiellt til omkretsen eller hovedsakelig radiellt i forhold til sentrum av den spiralformede rørbunten, sett i ett radielt plan av varmeveksleren.
I en annen utførelse er dysene innrettet inne i rørbunten. Nærmere bestemt kan dysene være innrettet radielt inne i en spiralformet rørbunt med dysene rettet utover mot en omkrets av rørbunten. I denne utførelsen kan dysene være rettet mot sjøvannet inne i den spiralformede rørbunten og generere en utover rettet fortrengning som kan være radiell eller ikke-radiell i forhold til radialplanet i rørbunten.
Den vinklede orienteringen av dyser kan utnyttes til å danne en roterende bevegelse og fortrenge omgivende sjøvann i og omkring rørbunten.
I hver av de ovenfor nevnte utførelsene kan dysene dessuten
være innrettet i en skråstilling for å generere eller støtte en stigende fortrengning av sjøvann gjennom varmeveksleren. Derved kan dysene, alternativt eller i tillegg til vinkelinnstillingen av dyser i radialplan, være innrettet med en skråstilling mot
lengdeaksen i aksialplanet for å sende jetstråler av sjøvann med fra om lag 30° til 90° vinkel til omkretsen av rørbunten.
Dysene får tilført sjøvann ved hjelp av en undersjøisk motor-og-pumpesammenstilling. Ved å regulere utløpet fra motor-og-pumpesammenstillingen og/eller å stenge dyser ved hjelp av av/på-ventiler, kan en oppnå en aktiv regulering av temperaturen i målfluidet. For dette formålet tillater en motor med variabelt turtall (variable speed drive - VSD) som driver sjøvannspumpen, en felles regulering av dysene.
Dysene kan alternativt være regulerbare (be controllable) i fellesskap ved hjelp av en trykkregulerende innretning i vannfordelingsmanifolden.
Et sett dyser kan i tillegg være regulerbare atskilt fra andre dysesett. For eksempel kan dysesettet bli regulert for intermitterende utløp av jetstråler av vann etter et vekslende program og i rekkefølge. Denne utførelse vil effektivt redusere kravet til kapasitet hos motor-og-pumpesammenstillingen.
I én utførelse kan pulserende jetstråler av vann fra dysene oppnås ved å installere en strømningspulsgenerator oppstrøms dysene.
Dysene kan være utformet som blender utformet på stigerørene som får tilført sjøvann via manifolden.
Dysene kan alternativt være utformet som venturirør eller ejektorer som opererer i samsvar med Bernoullis prinsipp.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene
Utførelser av oppfinnelsen vil bli nærmere forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene. Tegningsfigurene viser følgende: Figur 1 er et sideriss som viser en første utførelse av en varmeveksler i henhold til foreliggende oppfinnelse.
Figur 2 er et grunnriss av varmeveksleren på figur 1.
Figur 3 er et grunnriss tilsvarende figur 2 og viser en annen utførelse av varmeveksleren. Figur 4 er et utsnitt i større skala som viser dysearrangement i varmeveksleren. Figur 5 er en tilsvarende detalj som viser alternative arrangement av dyser i varmeveksleren. Figur 6 er et sideriss som viser en annen utførelse av varmeveksleren. Figur 7 er et grunnriss som viser enda en annen utførelse av varmeveksleren.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser
Det presiseres at mens oppfinnelsen er beskrevet her med henvisning til en vertikalt orientert varmeveksler åpen for omgivende sjøvann, kan lærdommene her likedan anvendes for nedsenkede varmevekslere med horisontal eller skråstilt orientering. Derfor er enhver term som er brukt i beskrivelsen for å definere forhold i rommet, å forstå slik at den inkluderer tilsvarende termer brukt på varmevekslere av andre hovedorienteringer enn den illustrerte vertikale.
En varmeveksler 1 med tvunget konveksjon for undersjøisk bruk bruker en bunt av rør som omfatter minst én rørvikling 2, som en fluidstrøm F føres gjennom under overføring av varme via rørveggen til omgivende sjøvann SW. Varmeveksleren 1 opererer altså nedsenket i sjøvann, som illustrert på figur 1.
Fluidstrømmen F kan være en strøm av hydrokarbonproduksjons-fluid, som krever avkjøling før den når nedstrøms plassert utstyr slik som pumper, kompressorer o.l. Varmeveksleren 1 er imidlertid ikke begrenset til avkjøling av produksjonsfluid, men kan tilsvarende tjene til avkjøling av andre fluider som er involvert i undersjøisk hydrokarbonproduksjon, slik som f.eks. kjølefluid, smørefluid eller barrierefluid.
Varmeveksleren 1 omfatter videre et antall dyser 3 som er fordelt i rommet omkring en omkrets 0 av rørbunten 2. I denne sammenhengen, slik det er brukt i beskrivelsen, er "i rommet omkring" å forstå som at dysene 3 er fordelt rundt omkretsen 0, eller i det minste langs vesentlige deler av omkretsen, og eksternt eller internt på en avstand fra omkretsen 0, som vist på et sideriss eller på et grunnriss eller bunnriss av varmeveksleren.
Dysene 3 tjener til utløp av jetstråler av sjøvann mot rørbunten 2. Dysene 3 er innrettet på stigerør 4 slik at på hvert stigerør 4 er montert et sett av dyser 3. Stigerørene 4 blir tilført sjøvann via en manifold 5 som distribuerer sjøvann med forhøyet trykk og strømningsrate, generert av en undersjøisk motor 6 og pumpe 7.
Driften av motor-og-pumpesammenstillingen 6, 7 kan bli styrt via en drift med variabelt turtall (VSD) 8 og en varmeveksler-styreenhet (HXC) 9 som justerer tilførselen av sjøvann til dysene 3 i samsvar med temperaturen i målfluidet F, detektert av en temperaturføler (TS) 10. På denne måten justerer HXC og VSD felles virkemåte for driften av dysene i samsvar med en påkrevd kjølevirkning og reduksjon av temperaturen i målfluidet
F.
Driften av dysene 3 kan i tillegg eller som alternativ bli regulert med ventiler 11 innrettet til å åpne for eller sperre strømmen av vann gjennom stigerøret 4, og dermed regulere driften av et sett dyser 3 separat fra de andre settene av dyser.
Ventilene 11 kan være utformet som av/på-ventiler, og regulert av HXC'en. Ved å åpne ventilene 11 f.eks. én av gangen i rekkefølge, kan pulserende jetstråler mot rørbunten 2 oppnås. Dette arrangementet reduserer vesentlig også den påkrevde kapasiteten ved motor og pumpe som er installert for å forsyne dysene med sjøvann. Pulserende jetstråler kan alternativt bli generert ved hjelp av en pulsgenerator installert i tilførselen av sjøvann oppstrøms dysene (ikke vist på tegningsfigurene).
Driftsmessig styring av antallet dyser kan alternativt oppnås ved hjelp av en trykkregulerende anordning 11' innrettet til å justere strømmen i sjøvannsfordelingsmanifolden 5, som illustrert på figur 1.
På en måte som er strukturmessig ukomplisert kan dysene være utformet som blender laget gjennom veggen av stigerørene.
Mer effektive jetstråler av vann kan bli generert fra dyser utformet som venturirør eller ejektorer som opererer i samsvar med det velkjente Bernoullis prinsipp. En tilsvarende ejektor er vist på figur 4, der denne ejektoren omfatter en dyse 3 som er installert i et venturirør 12 med en diffusorseksjon 13 med økt radius. Dysen 3 kommuniserer med stigerøret 4 via en passasje 14 gjennom veggen av stigerør. En jetstråle J med høy hastighet blir sendt ut av den konvergerende munningen av dyse 3, og danner en lavtrykksone inne i røret 12 som trekker inn sjøvann via et åpent innløp til røret. Det innestengte sjøvannet blir blandet med jetstrømmen i røret, og de blandede strømmene blir så sendt ut fra utløpsenden som vender mot rørbunten 2.
Dysene 3 er orientert for utløp av jetstråler av vann som treffer varmevekslerrørene 2 og innfører en strøm i eller fortrengning R av det omgivende volumet av vann som passerer omkretsen 0 av varmevekslerrørene 2. Jetstrålene av vann blir splittet av rørene og blir gjenforent i områder av turbulent vann T på lesiden av rørene, i hovedsak slik det er illustrert skjematisk på figur 4. Jetstrålene som treffer losiden av rørene og den turbulente strømmen på lesiden av rørene bidrar begge til å redusere begroing, slik som begroing i form av avleiring av partikler, skjellvekst og biologisk groing på varmevekslerrørene.
Mens utsnittet på figur 4 illustrerer dyser 3 som er orientert på tvers av eller i rett vinkel mot omkretsen 0, viser utsnittet på figur 5 dyser som er vinklet i forhold til omkretsen, og mer nøyaktig som er skråstilt oppover i en vinkel a. relativt til omkretsen 0. Den skrå orienteringen av dyser 3 kan brukes til å forsterke en stigende fortrengning U av sjøvann gjennom rørbunten 2, som kommer i tillegg til den naturlige oppoverbevegelsen i form av konveksjonsstrømmer på grunn av varme som blir absorbert av det omgivende vannet. Det antas at vinkelen a. kan variere fra om lag 30° til 90° i praksis.
Med henvisning nå til utførelsen som er vist på figurene 1 og 2, er det illustrert en varmevekslerkonstruksjon, der et antall dyser 3 er innrettet langsetter den sirkulære omkretsen av en spiralformet rørbunt 2, og radielt utenfor denne. Nærmere angitt er et antall stigerør 4 fordelt omkring rørbunten, der rørene 4 stiger opp fra en sirkulær manifold 5 som forbinder stigerørene med motor-og-pumpesammenstillingen 6, 7 (vist bare på figur 1). Fortrinnsvis kan stigerørene være plassert med lik vinkelavstand rundt rørbunten 2 som illustrert.
Hvert stigerør 4 fører et sett dyser 3<1>til 3<6>. Mens dysene 3<1>- 33 på venstre side av tegningen på figur 2 er orientert i radielle retninger mot sentrum C av rørbunten, er dysene 3<4>- 36 på høyre side av tegningen orientert i hovedsak i tangentiell retning relativt til omkretsen av rørbunten 2. Innretning av dysene i ulike orienteringer i samme varmeveksler som illustrert på figur 2 er mulig. Denne opsjonen er vist her for illustrasjonsformål, og det antas at en hyppigere praksis vil omfatte dyser som er likt orientert i forhold til omkretsen eller sentrum av varmeveksleren. Ulike kombinasjoner av antall og orientering av dyser kan imidlertid tenkes.
Det presiseres at den utvendige plasseringen av dysene 3<1>- 3<3>på figur 2 vil medføre en fortrengning i det omgivende vannvolumet, en fortrengning der hovedkomponenten av retning er radielt mot sentrum av rørbunten 2. Likedan er det slik at den utvendige plasseringen av de tangensielt orienterte dysene 3<4>- 3<6>på figur 2 i det omgivende vannvolumet vil føre til en fortrengning som omfatter en tangensiell komponent av retning, som blir avbøyd mot det indre av varmeveksleren av jetstrålen som kommer fra den nærliggende nedstrøms dysen. I begge tilfeller vil de eksternt plasserte og innoverrettede eller de hovedsakelig tangensielt rettede dysene 3<1>til 36 generere en fortrengning R av omgivende vann som passerer omkretsen 0 av rørbunten på et antall steder og i et antall retninger, og forårsake turbulens nær rørene. Forflytningen av vann fra utsiden til innsiden av rørbunten vil videre føre til en aksiell, oppoverrettet fortrengning og utskifting av volumet av vann som er omgitt av rørviklingen 2. I tillegg vil de ikke-radielt eller hovedsakelig tangensielt orienterte dysene 3<4>- 3<6>generere en roterende forflytning av vann som omgir varmevekslerrørene 2 (dvs. en medurs rotasjon i henhold til oppstillingen på figur 2).
En invertert konstruksjon av varmeveksleren er illustrert på figur 3. Utførelsen på figur 3 skiller seg fra den foregående ved at stigerørene 4 og dysene 3 er plassert langs en sirkulær omkrets av en spiralformet rørbunt 2 og radielt innenfor denne, der dyseåpningen peker utover mot omkretsen av rørbunten. Mens dysene 3<1>- 3<3>på høyre side av tegningsfiguren er orientert hovedsakelig i radiell retning fra sentrum C, er dysene 3<4>- 3<6>på venstre side av tegningsfiguren orientert i ikke-radielle retninger relativt til sentrum C. Også her er det mulig å innrette dysene i ulike retninger i samme varmeveksler som illustrert på figur 3. Denne muligheten er vist her for illustrasjonsformål, og det er antatt at en hyppigere praksis vil innebære dyser som er likt orientert i forhold til omkretsen eller til sentrum av varmeveksleren. Imidlertid kan det tenkes ulike kombinasjoner av antall dyser og orienteringer.
Det vil fremgå at den interne plasseringen av dysene 3<1>- 3<3>på figur 3 vil generere en fortrengning i det omgivende vannvolumet som er omgitt av rørviklingen 2, en fortrengning der hovedkomponenten av retning er radielt utover i forhold til sentrum C. Likedan fremgår det at den interne plasseringen av dysene 3<4>- 3<6>på figur 3 vil generere en fortrengning i det omgivende vannvolumet, en fortrengning som omfatter en tangensiell retningskomponent.
I begge tilfeller vil dysene 3<1>til 36 som er plassert innvendig og rettet utover, radielt eller ikke radielt, generere en fortrengning R i det omgivende vannvolumet som passerer omkretsen 0 på et antall steder og i et antall retninger, og forårsake turbulens nær rørene. Fortrengningen av vann fra innsiden til utsiden av rørbunten vil videre forårsake en fortrengning nedefra av vannvolumet som er fortrengt fra innsiden av rørviklingen 2. I tillegg vil dysene 3<4>- 3<6>som er ikke-radielt rettet kunne generere en roterende fortrengning av vann som omgir varmevekslerrørene 2 (altså en rotasjon mot urviseren i henhold til oppstillingen på figur 3).
Oppfinnelsen er ikke begrenset til noe spesifikt antall stigerør 4, antall dyser 3 eller antall vindinger i en rørvikling 2. Andre konstruksjoner i tillegg til den sirkulære konfigurasjonen illustrert på figurene 1-5 er også mulig.
En alternativ konstruksjon er illustrert på figur 6, som viser et sideriss av en varmeveksler som omfatter en flat eller stort sett flat serpentinrørvikling 2. Et antall dyser 3 er distribuert langsetter store deler av en rektangulær omkrets 0, og utenpå dette dysene som i drift sørger for en fortrengning R av omgivende vann som passerer omkretsen 0 på et antall steder og i et antall retninger og forårsaker turbulens nær rørene 2.
Enda en annen alternativ konstruksjon er illustrert på figur 7, som viser en planskisse av det øverste rørskiktet i en varmeveksler som omfatter en rørbunt inkludert flere flatgjorte eller hovedsaklig flatgjorte spiralformede eller serpentinformede rørviklinger 2. Et antall dyser 3 er fordelt langs større deler av en rektangulær omkrets 0 og utenpå dette er dysene innrettet i sett av rør 4 som stiger fra en manifold 5. Det bemerkes at i planskissen på figur 7 er det vist bare den øverste dysen 3 i hvert sett med dyser.
Andre dysekonstruksjoner enn det viste venturirøret kan tenkes, slik som en fluiddyse konstruert til å generere en selvoscillerende jet. Selvsvingende jetdyser har ingen bevegelige deler og krever i utgangspunktet ikke vedlikehold, hvilket gjør dem ønskelige for undersjøisk bruk og for implementering i den tvungne konveksjonsvarmeveksleren. Bruken av dyser som frembringer selvsvingende jetstråler fører til høyere varmeoverføringskoeffisient og større dekningflate, slik at det kreves mindre antall sammenlignet med standard jetdyser.
En annen gruppe av dyser som kan tenkes brukt i nedsenkede tvungne konveksjonsvarmevekslere, er dyser konstruert for å danne syntetiske jetstråler av omgivende vann ved hjelp av periodisk innsuging og utskyting av fluid ut av en blende til en kavitet. En membran som er innebygd i en vegg i kaviteten blir satt i en tidsrytmisk bevegelse, drevet av f.eks. en piezoelektrisk generator eller et elektromagnetisk drevet stempel.
På grunnlag av lærdommene som her er presentert, vil andre modifikasjoner være mulig uten å avvike fra grunnideen ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene.

Claims (14)

1. Undersjøisk varmeveksler som omfatter: - en bunt (1) av rør som omfatter minst én rørvikling (2) innrettet til å operere nedsenket i vann og tjener til å lede et fluid (F) til avkjøling av omgivende vann i kontakt med røret, idet rørbunten har en lengde (L) og en omkrets (0), - en manifold (5) og et antall stigerør (4) som strekker seg fra manifolden i lengderetningen (L) av rørbunten, idet hvert stigerør bærer et sett dyser (3) fordelt i rommet omkring omkretsen (0), og - en undersjøisk motor-og-pumpesammenstilling (6, 7) som sender sjøvann med forhøyet trykk og strømningsrate inn i manifolden (5) , idet dysene tjener til å sende ut jetstråler (J) av vann som treffer rørene, der dysene er orientert slik at de genererer en fortrengning (R) i det omgivende vannvolumet (R) som passerer omkretsen (0) på et antall steder og i et antall retninger.
2. Varmeveksler i henhold til krav 1, idet dysene (3) er konfigurert til å generere en turbulent fortrengning (R) av vann nær rørene (2).
3. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet dysene (3) er innrettet i et plan på tvers av lengderetningen (L) til å sende jetstråler av vann (J) fra om lag tangensiell retning til 90° vinkel til omkretsen (0) av rørbunten.
4. Varmeveksler i henhold til kravene 1-3, idet dysene (3) er innrettet med en skråstilling i et plan parallelt med lengderetningen (L) til å sende jetstråler av vann (J) fra om lag 30° til 90° nedslagsvinkel til omkretsen (0) av rørbunten.
5. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet dysene (3) er innrettet radielt utenfor omkretsen (0) av en spiralformet rørbunt, der dysene peker innover mot sentrum (C) av rørbunten.
6. Varmeveksleren i henhold til hvilket som helst av kravene 1-5, idet dysene (3) er innrettet radielt inne i en spiralformet rørbunt, der dysene peker utover mot omkretsen (0) av rørbunten.
7. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet dysene (3) er styrbare i fellesskap ved hjelp av en VSD-motor (6) som driver en sjøvannspumpe (7).
8. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet dysene (3) er styrbare i fellesskap ved hjelp av en trykkreguleringsinnretning (ll<f>) i vanndistribusjonsmanifolden (5) .
9. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet et sett dyser (3) er styrbare for seg, separat fra andre sett av dyser.
10. Varmeveksler i henhold til krav 8, idet ved at sett av dyser arbeider i vekslende rekkefølge.
11. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet at dysene (3) er ejektorer (12) som opererer i samsvar med Bernoullis prinsipp.
12. Varmeveksler i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet en strømningspulsgenerator er installert oppstrøms dysene.
13. Varmeveksler i henhold til krav 1 som omfatter: - en vertikalt orientert, spiralviklet, ikke kanalmontert varmevekslerrørenhet åpen mot omgivende sjøvann; - en sirkulær manifold innrettet i nedre ende av varmeveksleren, der manifolden får tilført sjøvann fra en motor-og-pumpesammenstilling; - et antall stigerør som stiger vertikalt fra den sirkulære manifolden, plassert med passende vinkelavstand inne i den spiralviklede varmevekslerrørenheten, og - et sett dyser på hvert stigerør, der dyseåpningen rettet radielt innover mot sentrum av varmevekslerrørenheten.
14. Varmeveksler i henhold til krav 1 som omfatter: - en vertikalt orientert spiralviklet, ikke kanalmontert varmevekslerrørenhet åpen mot det omgivende sjøvannet; - en sirkulær manifold innrettet i nedre ende av varmeveksleren, der manifolden får tilført sjøvann fra en motor-og-pumpesammenstilling; - et antall stigerør som stiger vertikalt fra den sirkulære manifolden i passende vinkelavstand inne i den spiralviklede varmevekslerrørenheten, og - et sett dyser på hvert stigerør, der dysene peker radielt utover mot omkretsen av varmevekslerrørenheten.
NO20130852A 2013-06-18 2013-06-18 Undersjøisk varmeveksler NO336863B1 (no)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130852A NO336863B1 (no) 2013-06-18 2013-06-18 Undersjøisk varmeveksler
AU2014203171A AU2014203171A1 (en) 2013-06-18 2014-06-12 Subsea heat exchanger
GB1410666.0A GB2517271A (en) 2013-06-18 2014-06-16 Subsea heat exchanger
US14/307,863 US20140367067A1 (en) 2013-06-18 2014-06-18 Subsea heat exchanger
BR102014015502A BR102014015502A2 (pt) 2013-06-18 2014-06-24 trocador de calor submarino

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130852A NO336863B1 (no) 2013-06-18 2013-06-18 Undersjøisk varmeveksler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130852A1 NO20130852A1 (no) 2014-12-19
NO336863B1 true NO336863B1 (no) 2015-11-16

Family

ID=51266635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130852A NO336863B1 (no) 2013-06-18 2013-06-18 Undersjøisk varmeveksler

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140367067A1 (no)
AU (1) AU2014203171A1 (no)
BR (1) BR102014015502A2 (no)
GB (1) GB2517271A (no)
NO (1) NO336863B1 (no)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150153074A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 General Electric Company System and method for controlling temperature of a working fluid
US10830016B2 (en) * 2016-10-19 2020-11-10 Onesubsea Ip Uk Limited Regulating the temperature of a subsea process flow
CN106595331B (zh) * 2017-01-05 2018-11-09 华北电力大学(保定) 一种强力冷却的直接空冷凝汽器散热单元
CN109297316A (zh) * 2018-08-28 2019-02-01 王伟 一种喷射器凝汽器换热强化装置
EP3715759A1 (de) * 2019-03-29 2020-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Kühlanlage, anordnung eines kühlers der kühlanlage, reinigungsvorrichtung für den kühler und system mit kühlanlage
CN112662406A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 苏州航明环保节能科技有限公司 一种具有螺旋卸荷功能的焦炉上升管换热器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1279605B (de) * 1964-12-21 1968-10-10 Roechlingsche Eisen & Stahl Mittel und Vorrichtung zum Kuehlen von zu Ringen gehaspeltem Walzdraht
FR1517826A (fr) * 1966-12-13 1968-03-22 Hispano Suiza Sa Perfectionnements apportés aux fours de trempe à refroidissement par circulation gazeuse
JPS57161484A (en) * 1981-03-31 1982-10-05 Hitachi Ltd Heat exchanger
US4540118A (en) * 1984-04-11 1985-09-10 R. J. Reynolds Tobacco Company Variable air volume air conditioning system
US6253834B1 (en) * 1998-10-28 2001-07-03 Hewlett-Packard Company Apparatus to enhance cooling of electronic device
AU2003256860A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-23 Powercold Corporation Coil type evaporative heat exchanger
DE102005015156A1 (de) * 2005-04-02 2006-10-05 Premark Feg L.L.C., Wilmington Transportgeschirrspülmaschine und Sprührohr dafür
US7751188B1 (en) * 2007-06-29 2010-07-06 Emc Corporation Method and system for providing cooling of components in a data storage system
KR20120139669A (ko) * 2011-04-05 2012-12-27 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 재생 에너지형 발전 장치
DK177526B1 (en) * 2012-06-05 2013-09-02 Hardi Int As Spray for agricultural crops and fields and method for using a sprayer for agricultural crops and fields
JP6180145B2 (ja) * 2013-03-26 2017-08-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 吸気冷却装置

Also Published As

Publication number Publication date
NO20130852A1 (no) 2014-12-19
BR102014015502A2 (pt) 2015-10-06
US20140367067A1 (en) 2014-12-18
AU2014203171A1 (en) 2015-01-22
GB201410666D0 (en) 2014-07-30
GB2517271A (en) 2015-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO336863B1 (no) Undersjøisk varmeveksler
EP2411625B1 (en) Subsea cooler
CN202072600U (zh) 用于制造玻璃的设备
US20130043185A1 (en) Whirlpool skimmer
CN103080564B (zh) 具有超声能量发生器的气体提升泵器械和方法
RU2018125310A (ru) Извлечение / подача газа для воздействия на радиальную миграцию жидкости
EP3479029B1 (en) Gas separator
JP6236347B2 (ja) 分離装置および分離方法
US8251691B2 (en) Reticulation system for composite component production
NO20140389A1 (no) Undersjøisk varmevekslerinnretning og en fremgangsmåte for å forbedre graden av varmeoverføring i en undersjøisk varmeveksler
AU2014274938B2 (en) Subsea production cooler
TWI666053B (zh) 用於氨氧化反應器的進料分佈器設計(一)
CN104421931A (zh) 一种冷渣机进渣管自动疏堵装置
JP5090113B2 (ja) エゼクタ式真空ポンプ
JP2013108637A (ja) 熱交換器
CN106288862A (zh) 一种改进的浸没燃烧式lng气化器
RU134069U1 (ru) Комбинированный выпарной аппарат
EP3101339A1 (en) A header device for a heat exchanger system, a heat exchanger system, and a method of heating a fluid
US9366112B2 (en) Subsea production cooler with gas lift
CN205598483U (zh) 一种水炮炮管及高压水炮
US10137387B2 (en) Deaeration system and method for deaeration
US10975675B2 (en) Vacuum generator device through supersonic impulsion for oil wells
CN102226660A (zh) 一种设有文丘里管的蒸汽换热器
RU2575225C1 (ru) Вентиляторная градирня
RU2660990C2 (ru) Вертикальный теплообменник

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees