[发明专利]具有热管的恒温混合伴热系统

说明书

本发明涉及具有热管的恒温混合伴热系统，包括热源输送管道、热管、热源介质、液态热管工作物质和可变形柔性传热物质；热源介质将热量传递给热管导热合金；热管导热合金再将热量传递给液态热管工作物质；液态热管工作物质吸热后蒸发，蒸汽向上流动，被伴热管道或设备与热管间壁换热，蒸汽在热管的顶端内壁上冷凝为液体流回原位，循环以上过程，以提供恒定温度段的热源给被伴热管道或设备。本发明所述的具有热管的恒温混合伴热系统，其液态热管工作物质的蒸汽借助密度相对较小向上运动、凝液借助重力向下流动，在原理及技术上均非常可靠。可以在很宽的温度区间内实现恒温伴热，以满足不同介质对于温度控制的要求。

技术领域

本发明涉及伴热领域，具体来说涉及具有热管的恒温混合伴热系统。

背景技术

石油、化工装置中的管道系统和设备系统中，通常采用外部加热的方法来维持其内部介质的温度，使得内部介质的温度在T1到T2的一个较小的范围内，需要保证温度不低于T1而导致介质凝固，同时需要保证温度不高于 T2而导致介质发生化学反应或者粘度过高等其它不利于正常生产的因素。为达到以上目的，目前一般采用传统夹套管伴热、电伴热、传统伴管伴热系统等，对管道系统和/或设备系统进行外加热，这几种传统伴热方式具有如下缺点：传统夹套管伴热的实施难度大，且内管和外管之间有热应力，容易出现内漏，一旦发生内漏检修难度大；电伴热的电阻丝漏点会点燃易燃易爆介质，即使有防爆措施，也存在老化风险，造成着火和爆炸的危险后果，对装置运行造成威胁；传统伴管伴热系统的温度分布不均匀，易出现局部超温或局部温度不足的不良情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有热管的恒温混合伴热系统以满足不同使用环境、不同管道系统和/或设备系统的绝热系统内介质伴热的需求，同时解决传统伴热不稳定、安全风险大、能耗高、重复利用率低、现场拆卸困难、施工劳动强度大、维护成本高等问题。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

具有热管的恒温混合伴热系统，包括热源输送管道、热管、热源介质、液态热管工作物质和可变形柔性传热物质；

热管与被伴热管道或设备完全贴合，热源输送管道设置在热管的底端，热源输送管道的外壁上设置有热管导热合金，热源输送管道与热管通过热管导热合金实现固定接触；热源输送管道内通有热源介质；热管内设有液态热管工作物质；热源输送管道与热管导热合金的接触面上设置有可变形柔性传热物质，热管导热合金与热管的接触面上设置有可变形柔性传热物质，热管与被伴热管道或设备的接触面上设置有可变形柔性传热物质；

本恒温混合伴热系统的工作原理为：热源介质通过热源输送管道的管壁、热源输送管道与热管导热合金之间的厚度为3mm以下可变形柔性传热物质，将热量传递给热管导热合金；热管导热合金再通过热管的管壁、热管与热管导热合金之间的厚度为3mm以下可变形柔性传热物质，将热量传递给液态热管工作物质；液态热管工作物质吸热后蒸发，蒸汽向上流动到热管与被伴热管道或设备完全贴合处，被伴热管道或设备与热管间壁换热，蒸汽在热管的顶端内壁上冷凝为液体流回原位，循环以上过程，由于冷凝为相变供热工程，可以提供恒定温度段的热源给被伴热管道或设备。

热管的下部将热源输送管道整体包裹住，使得热源输送管道直接固定安装在热管的底端，热源输送管道中的热量能够充分传导给热管；热源输送管道与热管的接触面上设置有可变形柔性传热物质。

根据被伴热管道或设备的伴热需求，调整热源输送管道与热管导热合金之间的换热面积和换热系数、热管的结构及规格、热源介质的组成、液态热管工作物质的组成，以获得恒温伴热的效果。

热源输送管道为圆管或扁管；根据热源输送管道的直径大小及被伴热管道或设备内的介质需要温度等参数，进行传热计算，确认热源输送管道的数量，热源输送管道为一根或多根。