[发明专利]用于增加流经导管的低温流体的加热效率的系统和方法

权利要求书

1.用于加热低温流体(108)的系统(100)，其包括：

流体导管(120)，其具有导管上游端(124)和导管下游端(128)，所述导管上游端与低温流体源(102)流体连接，用于接收在下游方向(138)朝向所述导管下游端流经所述流体导管的低温流体；

加热机构(150)，其位于所述流体导管的下游部分上并且配置为加热所述低温流体，其导致将部分所述低温流体转变为在上游方向(136)流动的浮力流(112)；

上游阀(160)，其在所述加热机构上游的位置处安装至所述流体导管并且可操作用于控制所述低温流体的上游阀质量流率，所述上游阀质量流率包括在所述下游方向流经所述上游阀的低温流体的上游阀非浮力质量流率减去在所述上游方向流过所述上游阀的任何浮力流的上游阀浮力质量流率；

下游阀(182)，其位于所述加热机构下游并且可操作用于控制所述低温流体的下游阀质量流率；

上游流量计(202)，其用于测量沿着所述下游方向(138)穿过所述上游阀(160)的上游阀开口(162)的所述低温流体(108)的所述上游阀质量流率；

下游流量计(204)，其用于测量沿着所述下游方向穿过所述下游阀(182)的下游阀开口(184)的所述低温流体的所述下游阀质量流率；

控制器(200)，其配置用于将所述上游阀调节至阻流位置(168)，

其中所述控制器(200)配置用于连续地接收表示所述上游阀质量流率和所述下游阀质量流率的数据，并且连续地调节所述上游阀开口，以便所述上游阀非浮力质量流率基本上匹配所述下游阀质量流率，并且所述浮力流(112)经过所述上游阀的流动被阻塞。

2.权利要求1所述的系统(100)，进一步包括：

旁通支管(190)，其与所述流体导管(120)流体连接并且包括与所述上游阀(160)并行的旁通阀(196)；并且

所述控制器(200)配置用于接收表示所述下游阀质量流率的数据，并且自动地闭合所述上游阀和开启所述旁通阀，其引起所述低温流体(108)流经所述旁通支管并且进入位于所述上游阀下游的传热区(152)中的所述流体导管。

3.权利要求2所述的系统(100)，其中：

所述上游阀(160)和所述旁通阀(196)中的至少一个被配置为开闭阀(180)，其可移动至完全开启位置或完全闭合位置，并且不可调节至阻流位置(168)。

4.权利要求1所述的系统(100)，其中所述加热机构(150)包括：

电力加热装置(154)，其安装至所述流体导管(120)并且配置用于主动地加热所述流体导管和/或流经所述流体导管的所述低温流体(108)。

5.权利要求1所述的系统，其中：

所述上游阀上游的所述流体导管的大部分导管外表面覆盖有隔热物；并且

所述加热机构包括：

所述上游阀下游的所述流体导管的所述导管外表面至少部分地缺少隔热物。

6.加热低温流体(108)的方法(400)，其包括：

在流体导管(120)中在与低温流体源(102)流体连接的导管上游端(124)处接收(402)低温流体，所述低温流体在下游方向(138)朝向导管下游端(128)流经所述流体导管；

使用位于上游阀(160)和下游阀(182)之间的所述流体导管的传热区(152)内的加热机构(150)加热(404)所述低温流体；

由于加热所述低温流体，在所述传热区内将部分所述低温流体转变(406)为浮力流(112)，所述浮力流在上游方向(136)流动；

使用控制器(200)调节(408)所述上游阀，直到通过所述上游阀的所述低温流体的上游阀非浮力质量流率基本上匹配通过处于阻流位置(168)的所述下游阀的所述低温流体的下游阀质量流率；和

在所述上游阀处阻塞(410)至少部分所述浮力流在所述上游方向流过所述上游阀，同时所述低温流体在所述下游方向流入所述传热区，从而减少如果所述浮力流流过所述上游阀而发生的所述低温流体的热损失。