CN108645049A - 太阳能聚光石油输运减阻及集热*** - Google Patents

太阳能聚光石油输运减阻及集热*** Download PDF

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钟洋
凌月悦
朱顺堂
郭强
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/04—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by spirally-wound plates or laminae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
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    • F28F9/10—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by screw-type connections, e.g. gland
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Abstract

本发明涉及一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***，整个***由CPC聚光管道***、集热器和换热器构成。CPC聚光管道***主要由折线型CPC聚光器、石油运输管道、保温层等组成，太阳光通过CPC聚光后能大大提升管路内石油的温度，减少输运阻力；换热器通过多层高效油水换热结构将高温石油的热量传递进入水箱，从而额外获得热能收益。本发明针对我国所产原油在运输过程中容易形成粘合与凝固现象，运用CPC聚光器集中吸收太阳能发热，石油管道吸收热量从而管道内石油温度升高，流速加快，提高了运输效率。管道末尾连接的集热器装置可将多余太阳能集中收集储存利用送到水箱，减少能源消耗。

Description

太阳能聚光石油输运减阻及集热***
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，特别是涉及一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***。
背景技术
当前石油运输方式主要有管道运输、水路运输、铁路运输和公路运输四种方式。陆上石油运输多以管道运输为主，与其它几种方式相比管道运输具有运输量大，占地量少，运输便捷，安全性高等突出优点，是最适宜于输送石油的一种运输方式。
世界的储油量在逐年降低，提高石油运输效率也得到越来越多人的重视。由于石油是具有黏稠性的流体，用传统管道运输的话很多都会附着于管道壁而且流速大大降低；该现象在低温环境下更为明显，尤其在我国北方地区在冬天时由于温度太低，管道也易冻裂或破损。而在现有的管道减阻技术中多采用添加减阻剂或管道内涂层等技术，但都存在受管道规格大小、原油品质种类、难以大规模工业化等因素的影响。因此我们提出了种太阳能聚光石油输运减阻管道及集热***，不仅可以减阻石油管道运输，而且可以储存收集热量，减少能源消耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***，减少石油管道运输过程中产生的阻力，而且可以储存收集热量，减少能源消耗。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***，包括CPC聚光器、石油运输管道、换热器和集热器，所述CPC聚光器安装于石油运输管道外侧，用来加热石油运输管道内的石油，以降低石油的黏稠度；所述石油运输管道末端接入所述换热器内，所述石油运输管道内高温的石油与换热器内的冷水进行热交换，所述换热器的管路输出端与集热器连接，将热水接入集热器内。
入射太阳光通过CPC聚光器上的抛物面不断反射聚集到石油管道表面从而大大提高石油温度，降低黏稠度，进而减少石油在管道运输过程中的阻力，而与管道相连接的换热器装置，通过多层油水高效换热结构将热量吸收并储存至集热器。
具体的，CPC聚光器包括设置在两侧的两个镜面铝抛物反射面和位于两个镜面铝抛物反射面之间的折线型吸收器。其中入射太阳光射入镜面铝抛物反射面，不断反射，底部折线型吸收器聚集能量，被石油管道表面吸收，石油温度升高，流速加快，减阻了管道。其中折线型镜面铝集热板，采用镜面铝以提高反射率，将管道底部的吸收器改装成折线型，安装在在管道外层。
进一步，为了保证石油运输管道内的温度，所述石油运输管道外覆盖有保温层，且所述保温层位于所述CPC聚光器内侧。
具体的，所述换热器采用油-水板式换热器，所述油-水板式换热器框架和集热板片，所述框架内前后两侧分别设有活动压紧板和固定压紧板，活动压紧板和固定压紧板之间设有多片集热板片，所述集热板片上方设有上导杆，所述集热板片下方设有下导杆，上导杆和下导杆通过固定螺丝与固定压紧板相连接，所述活动压紧板前面设有前支杆。高效传热波纹集热板片和框架通过上下导杆连接组成，集热板片由导杆两端的夹紧螺栓夹紧在固定框架板及活动框架板之间，集热板片之间用密封垫圈密封，在换热器内部就构成了许多流体通道，两种不同温度的流体分别在集热板片间沿各自独立的流道逆向流动，高温石油将热量传给低温水，实现热量交换的目的。
进一步，为了提高换热效果，所述集热板片由0.6～0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹状集热板片上贴有密封垫圈。
具体的，所述集热器采用储水箱。
***主要由CPC聚光器、保温层、换热器、管路及储水箱组成。经CPC***聚光后，石油运输管道会获得大量热量，一部分用于增温以减阻管道运输，另一部分则通过换热器内的集热板片吸收，通过连通管路，传递给储水箱，加热储水箱中的冷水。使多余热量可以储存利用，减少能源消耗。
本发明的有益效果是：
(1)将CPC***、集热装置与石油管道相结合，提高了石油运输时的温度，减阻管道运输，不仅提高了石油流速而且避免了石油大量黏附于管道内壁。
(2)采用镜面铝材质的折线型CPC聚光器，光效高，结构简单稳定，便于安装固定。
(3)储水箱可将多余能量储存吸收利用，减少能源消耗，节能环保。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明最佳实施例的结构示意图；
图2为折线形CPC聚光器结构示意图；
图3为油-水换热器结构示意图；
图4是集热板片的结构示意图。
图中：1.CPC聚光器，2.石油运输管道，3.保温层，4.油-水板式换热器，4-1.固定压紧板，4-2.上导杆，4-3.活动压紧板，4-4.螺柱，4-5.前支杆，4-6.下导杆，4-7.集热板片，4-8.夹紧螺栓，4-9.夹紧卡槽，5.储水箱，6.管路。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***，包括折线形CPC聚光器1、安装于折线形CPC聚光器1内的石油运输管道2、覆盖在石油运输管道2上面的保温层3、与石油运输管道2相接的油-水板式换热器4以及通过管路6与油-水板式换热器4相连的储水箱5。本实施例中换热器采用的是油-水板式换热器4，采用储水箱5作为集热器，CPC聚光器1上还装有透明盖板。
如图2所示，折线形CPC聚光器1的形状呈内凹状，截面形状近似抛物线，包括设置在两侧的两个镜面铝抛物反射面和位于两个镜面铝抛物反射面之间的折线型吸收器，当光线从不同角度照射到镜面铝抛物反射面时，由折线形CPC聚光器1内表面通过不断反射，在底部折线型吸收器聚集能量，照射到石油运输管道2上，被石油运输管道2表面吸收，来达到加热石油运输管道2中石油的温度的目的，并且聚光倍数可以达到2-6倍，结构简单，可以很大程度上提高聚光效率。
石油运输管道2位于折线形CPC聚光器1内，太阳光经过折线形CPC聚光器1内表面的反光镜反射照到石油运输管道2上，用来加热石油运输管道2内的石油，避免出现原油在运输过程中容易形成粘合与凝固的现象，来达到提高石油运输的效率。石油运输管道2的末端接入油-水板式换热器4，高温的石油与接入油-水板式换热器4的冷水换热，既解决了末端石油温度过高的问题，同时也可以使冷水加热成热水，将热水通过管路6接入储水箱5，将多余热量储存利用，减少能源的消耗。
如图3和图4所示，油-水板式换热器4包括壳体、固定压紧板4-1、活动压紧板4-3、上导杆4-2、下导杆4-6、螺柱4-4、螺母、前支杆4-5、集热板片4-7及密封垫圈。所述框架内前后两侧分别设有活动压紧板4-3和固定压紧板4-1，活动压紧板4-3和固定压紧板4-1之间设有多片集热板片4-7，所述集热板片4-7上方设有上导杆4-2，所述集热板片4-7下方设有下导杆4-6，上导杆4-2和下导杆4-6通过固定螺丝与固定压紧板4-1相连接，所述活动压紧板4-3前面设有前支杆4-5。上导杆4-2和下导杆4-6起着定位和导向作用。集热板片4-7可由0.6～0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹集热板片4-7上贴有密封垫圈。密封垫圈起着密封和流体在板间流动导向的作用。
活动压紧板4-3和固定压紧板4-1的两侧均设有夹紧卡槽4-9，夹紧卡槽4-9内装有夹紧螺栓4-8，夹紧螺栓4-8用于夹紧活动压紧板4-3和固定压紧板4-1之间的集热板片4-7，同时与上导杆4-2和下导杆4-6共同起着定位和导向作用。
图中实线箭头表示热油流体方向，虚线箭头表示冷水流体方向。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：包括CPC聚光器(1)、石油运输管道(2)、换热器和集热器，所述CPC聚光器(1)安装于石油运输管道(2)外侧，用来加热石油运输管道(2)内的石油，以降低石油的黏稠度；所述石油运输管道(2)末端接入所述换热器内，所述石油运输管道(2)内高温的石油与换热器内的冷水进行热交换，所述换热器的管路(6)输出端与集热器连接，将热水接入集热器内。
2.如权利要求1所述的太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：所述CPC聚光器(1)包括设置在两侧的两个镜面铝抛物反射面和位于两个镜面铝抛物反射面之间的折线型吸收器。
3.如权利要求1所述的太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：所述石油运输管道(2)外覆盖有保温层(3)，且所述保温层(3)位于所述CPC聚光器(1)内侧。
4.如权利要求1所述的太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：所述换热器采用油-水板式换热器(4)，所述油-水板式换热器(4)包括壳体和集热板片(4-7)，所述壳体内前后两侧分别设有活动压紧板(4-3)和固定压紧板(4-1)，活动压紧板(4-3)和固定压紧板(4-1)之间设有多片集热板片(4-7)，所述集热板片(4-7)上方设有上导杆(4-2)，所述集热板片(4-7)下方设有下导杆(4-6)，上导杆(4-2)和下导杆(4-6)通过固定螺丝与固定压紧板(4-1)相连接，所述活动压紧板(4-3)前面设有前支杆(4-5)。
5.如权利要求4所述的太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：所述集热板片(4-7)由0.6～0.8mm的金属板压制成波纹状，波纹状集热板片(4-7)上贴有密封垫圈。
6.如权利要求1所述的太阳能聚光石油输运减阻及集热***，其特征在于：所述集热器采用储水箱(5)。
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