CN108679842A - 一种局部降温的油浴加热方法 - Google Patents

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Abstract

一种局部降温的油浴加热方法，所述方法是将密闭油浴抽真空，并将常温储油罐中的油过滤后注入密闭油浴三腔室，启动电热管加热，当三腔室温度≥200℃后停止加热；当油浴需要冷却时，打开中腔室出油端的电磁截止阀流入高温储油罐，关闭电磁截止阀，后打开中腔室进油端电磁截止阀，油泵再次启动将常温储油罐的油注入油浴中腔室，电热管再次加热，同时高温储油罐中的热油经由水冷箱的S型冷却盘管冷却后流入常温储油罐；重复“加热‑中腔排热油‑中腔注冷油‑热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；本方法既能快速加热升温，又能快速冷却降温，特别适用于如自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置。

Description

一种局部降温的油浴加热方法
技术领域
本发明涉及一种局部冷却油浴加热的方法，具体是一种在油浴局部区域通过冷、热油不断循环、加热实现局部降温而其他区域保持高温的加热方法。
背景技术
公开号为CN 106948816 A及CN 106978996 A的发明专利，公开了一种“自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置”，通过高温油浴快速均匀的加热使相变室内的液态CO2受热相变气化膨胀，压力升高到200MPa左右时，通过高压管路将相变室内的CO2气体瞬间释放，致裂煤岩体。该装置在相变阶段为了快速完成相变过程需要油浴能够快速加热，温度越高越好；而注液阶段为防止注入液体气化影响注液量需要油浴降温冷却，温度越低越好，这就要求油浴既能快速加热升温，又必须能够快速冷却降温。
现有的加热装置大多难以满足上述快速升温或降温的要求，如授权公告号为CN203425838U公开了 “一种用于水浴或油浴设备的加热装置”，只能实现快速加热与升温的要求，未设计有降温冷却的功能；再如授权公告号为CN203090909U公开了一种“油浴加热及降温***”，该***能够满足加热与冷却的要求，但该***通过冷热交换的方式难以快速完成升温或降温过程，温度的升降幅度难以精准控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有油浴加热方法的不足，提供一种既能快速加热升温又能快速冷却降温的局部降温的油浴加热方法。
上述发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述油浴加热方法是按下列步骤进行的：
首先是设置一分别密闭的上腔室、中腔室和下腔室的密闭油浴，在各腔室的内壁面安设有温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ；在各腔室进油端设置有电磁截止阀Ⅱ、电磁截止阀Ⅲ、电磁截止阀Ⅳ并连通有真空泵；在各腔室出油端设置有电磁截止阀Ⅴ、电磁截止阀Ⅵ和电磁截止阀Ⅶ连通有高温储油罐；在上腔室和下腔室底部安设有U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ；
其次是通过真空泵将密闭油浴抽真空，并通过油泵将常温储油罐的油过滤后注入密闭油浴的上腔室、中腔室和下腔室，启动U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ加热，当三个腔室的温度≥200℃后停止加热；当油浴冷却时，打开中腔室出油端的电磁截止阀Ⅴ流入高温储油罐，并关闭电磁截止阀；然后再次打开中腔室进油端的电磁截止阀Ⅱ，启动油泵将常温储油罐中的油注入密闭油浴的中腔室，U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ再次启动加热，同时高温储油罐中的热油经由水冷箱的S型冷却盘管冷却后流入常温储油罐；重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
进一步的技术特征方案如下。
一种局部降温的油浴加热方法，所述电磁截止阀是常闭式耐高温截止阀，最高耐温300℃。
一种局部降温的油浴加热方法，所述油泵是齿轮油泵，输出流量为960 L/min，转速为1450r/min，功率为20kw。
一种局部降温的油浴加热方法，所述真空泵是X型单级旋片真空泵，抽气速率20L/s，极限压力10Pa，功率3kw。
一种局部降温的油浴加热方法，所述密闭油浴的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度为≤250℃。
一种局部降温的油浴加热方法，所述高温储油罐的容积为密闭油浴的容积的2倍；所述常温储油罐的容积为密闭油浴的容积的3倍。
一种局部降温的油浴加热方法，所述温度传感器Ⅰ、所述温度传感器Ⅱ和所述温度传感器Ⅲ的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃。
一种局部降温的油浴加热方法，所述U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ的加热长度为1m，功率为10kw。
一种局部降温的油浴加热方法，所述油浴加热方法采用的油浴加热装置包括供油***、加热***、冷却***、数据采集与控制***；其中，所述供油***的常温储油罐通过加热***的密闭油浴或冷却***的水冷箱由数据采集与控制，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；
所述供油***设置有一常温储油罐，一端设置有过滤器并连通有油泵及密闭油浴；另一端连通水冷箱；
所述加热***设置有一密闭油浴，所述密闭油浴分为上腔室、中腔室和下腔室，各腔室的内壁面设置有温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ和温度传感器Ⅲ，上腔室和下腔室底部设置有U型电热管Ⅰ和U型电热管Ⅱ，各腔室进油端通过电磁截止阀Ⅱ、电磁截止阀Ⅲ、电磁截止阀Ⅳ连通有真空泵；各腔室出油端通过电磁截止阀Ⅴ、电磁截止阀Ⅵ和电磁截止阀Ⅶ连通有高温储油罐；
所述冷却***设置有一水冷箱，箱体内设置有S型冷却盘管，箱体左侧顶端设置有循环水进水口，箱体右侧底端设置有循环水出水口，水冷箱一端通过电磁截止阀Ⅷ连通有高温储油罐；另一端连通有常温储油罐；
所述数据采集与控制***设置有一控制电脑，并连通有温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵，实现数据采集与电脑控制。
本发明所提供的一种局部降温的油浴加热方法，与现有方法相比，本方法通过油浴中腔室内冷油注入、加热-热油排出、冷却的不断循环，实现了油浴局部的快速冷却，同时油浴中只有一小部分热油排出、冷油注入，使油浴能够在短时间内快速恢复到原来的温度，保证了油浴的加热效率，实现了既能快速加热升温又能快速冷却降温的局部冷却油浴加热的目的，特别适用于如自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图中：1：常温储油罐；2：过滤器；3：油泵；4：真空泵；5：密闭油浴；6：高温储油罐；7：水冷箱；8：控制电脑；9：电磁截止阀Ⅰ；10：电磁截止阀Ⅱ；11：电磁截止阀Ⅲ；12：电磁截止阀Ⅳ；13：电磁截止阀Ⅴ；14：电磁截止阀Ⅵ；15：电磁截止阀Ⅶ；16：电磁截止阀Ⅷ；17：温度传感器Ⅰ；18：温度传感器Ⅱ；19：温度传感器Ⅲ；20：U型电热管Ⅰ；21：U型电热管Ⅱ；22：S型冷却盘管；23：循环水进水口；24：循环水出水口。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
下面是本发明在实验室中对CO2相变脉冲煤岩体致裂装置相变釜的加热过程，通过具体实施例具体说明本方法的具体实施方式。
实施一种局部降温的油浴加热方法，该油浴加热方法是按下列步骤进行的：
首先是设置一分别密闭的上腔室、中腔室和下腔室的密闭油浴5，在各腔室的内壁面安设有温度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ18和温度传感器Ⅲ19；在各腔室进油端设置有电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11、电磁截止阀Ⅳ12并连通有真空泵4；在各腔室出油端设置有电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14和电磁截止阀Ⅶ15连通有高温储油罐6；在上腔室和下腔室底部安设有U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21；
其次是局部降温的油浴加热方法，所述方法如下：
（1）抽真空
打开电磁截止阀Ⅰ9、电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11和电磁截止阀Ⅳ12，启动真空泵4进行脱气，记录真空泵上真空表的压力，直至压力值不发生变化时，停止脱气，关闭截止阀9。
（2）注油
启动油泵3，将常温储油罐中1中的油经过过滤器2过滤后，再通过管路注入密闭油浴5的三个腔室中，直到油无法注入，关闭油泵3和电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11和电磁截止阀Ⅳ12。
（3）加热
采用U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21对密闭油浴5的上腔室和下腔室两个腔室进行加热，直到三个腔室中温度都高于200℃后，关闭U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21，停止加热。
（4）局部冷却
打开电磁截止阀13，中腔室内的高温油在重力作用下经由管路快速流入高温储油罐6中，高温储油罐6内充满油后，关闭电磁截止阀Ⅴ13，打开电磁截止阀Ⅱ10，并启动油泵3，将常温储油罐1内的油注入到密闭油浴5的中腔室，直到油无法注入，关闭油泵3和电磁截止阀Ⅱ10。
（5）加热
采用U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21对密闭油浴5的上腔室和下腔室两个腔室进行加热，直到三个腔室中温度都高于200℃后，关闭U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21，停止加热。
（6）热油冷却
打开电磁截止阀Ⅷ16，高温储油罐6中的热油经由管路流入水冷箱7内的S型冷却盘管22中进行冷却，最后经由管路流回常温储油罐1内，水冷箱7通过水冷的方式对S型冷却盘管降温，循环水从进水口23流入，从出水口24流出。
（7）快速降温与整体升温
重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴局部的快速冷却与整体的快速加热。
在上述具体实施方式的基础上，进一步的实施方案还在于：
一种局部降温的油浴加热方法，其中的电磁截止阀是采用常闭式耐高温截止阀，最高耐温是300℃。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的油泵3是采用齿轮油泵，其输出流量为960L/min，转速为1450r/min，功率为20kw。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的真空泵4是采用X型单级旋片真空泵，抽气速率为20L/s，极限压力为10Pa，功率为3kw。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的密闭油浴5的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度为≤250℃。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的高温储油罐6的容积为密闭油浴5的容积的2倍；所述常温储油罐1的容积为密闭油浴5的容积的3倍。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的温度传感器Ⅰ17、所述温度传感器Ⅱ18和所述温度传感器Ⅲ19的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃。
一种局部降温的油浴加热方法，其中的U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21的加热长度为1m，功率为10kw。
一种局部降温的油浴加热方法采用的油浴加热装置，如附图1所述，该装置由供油***、加热***、冷却***及数据采集与控制***等4部分构成。
其中的供油***包括常温储油罐1、过滤器2和油泵3；加热***包括真空泵4、密闭油浴5及U型电热管17、18；冷却***包括高温储油罐6、水冷箱7及S型冷却盘管；数据采集与控制***包括控制电脑8、电磁截止阀Ⅰ9、电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11、电磁截止阀Ⅳ12、电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14、电磁截止阀Ⅶ15和电磁截止阀Ⅷ16及温度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ18和温度传感器Ⅲ19，以及U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21。
其中的供油***的常温储油罐1通过加热***的密闭油浴5或冷却***的水冷箱7由数据采集与控制，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；
其中的供油***设置有一常温储油罐1，一端设置有过滤器2并连通有油泵3及密闭油浴5；另一端连通水冷箱7；
其中的加热***设置有一密闭油浴5，所述密闭油浴5分为上腔室、中腔室和下腔室，各腔室的内壁面设置有温度传感器Ⅰ17、温度传感器Ⅱ18和温度传感器Ⅲ19，上腔室和下腔室底部设置有U型电热管Ⅰ20和U型电热管Ⅱ21，各腔室进油端通过电磁截止阀Ⅱ10、电磁截止阀Ⅲ11、电磁截止阀Ⅳ12连通有真空泵4；各腔室出油端通过电磁截止阀Ⅴ13、电磁截止阀Ⅵ14和电磁截止阀Ⅶ15连通有高温储油罐6；
其中的冷却***设置有一水冷箱7，箱体内设置有S型冷却盘管22，箱体左侧顶端设置有循环水进水口23，箱体右侧底端设置有循环水出水口24，水冷箱7一端通过电磁截止阀Ⅷ16连通有高温储油罐6；另一端连通有常温储油罐1；
其中的数据采集与控制***设置有一控制电脑8，并连通有温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵，实现数据采集与电脑控制。
实施上述一种局部降温的油浴加热方法，实现了多快好省的油浴在局部快速冷却与整体快速加热；本方法既能快速加热升温，又能快速冷却降温，特别适用于如自动储能高压注液CO2相变脉冲煤岩体致裂装置。

Claims (9)

1.一种局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述油浴加热方法是按下列步骤进行的：
首先是设置一分别密闭的上腔室、中腔室和下腔室的密闭油浴（5），在各腔室的内壁面安设有温度传感器Ⅰ（17）、温度传感器Ⅱ（18）和温度传感器Ⅲ（19）；在各腔室进油端设置有电磁截止阀Ⅱ（10）、电磁截止阀Ⅲ（11）、电磁截止阀Ⅳ（12）并连通有真空泵（4）；在各腔室出油端设置有电磁截止阀Ⅴ（13）、电磁截止阀Ⅵ（14）和电磁截止阀Ⅶ（15）连通有高温储油罐（6）；在上腔室和下腔室底部安设有U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）；
其次是通过真空泵（4）将密闭油浴（5）抽真空，并通过油泵（3）将常温储油罐（1）的油过滤后注入密闭油浴（5）的上腔室、中腔室和下腔室，启动U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）加热，当三个腔室的温度≥200℃后停止加热；当油浴冷却时，打开中腔室出油端的电磁截止阀Ⅴ（13）流入高温储油罐（6），并关闭电磁截止阀（13）；然后再次打开中腔室进油端的电磁截止阀Ⅱ（10），启动油泵（3）将常温储油罐（1）中的油注入密闭油浴（5）的中腔室，U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）再次启动加热，同时高温储油罐（6）中的热油经由水冷箱（7）的S型冷却盘管（22）冷却后流入常温储油罐（1）；重复“加热-中腔排热油-中腔注冷油-热油冷却回流”的步骤，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热。
2.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述电磁截止阀是常闭式耐高温截止阀，最高耐温300℃。
3.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述油泵（3）是齿轮油泵，输出流量为960 L/min，转速为1450r/min，功率为20kw。
4.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述真空泵（4）是X型单级旋片真空泵，抽气速率20L/s，极限压力10Pa，功率3kw。
5.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述密闭油浴（5）的上腔室、中腔室和下腔室的容积相同，最高温度为≤250℃。
6.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述高温储油罐（6）的容积为密闭油浴（5）的容积的2倍；所述常温储油罐（1）的容积为密闭油浴（5）的容积的3倍。
7.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述温度传感器Ⅰ（17）、所述温度传感器Ⅱ（18）和所述温度传感器Ⅲ（19）的测温范围为-40℃-350℃，测量精度为0.5℃。
8.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21）的加热长度为1m，功率为10kw。
9.如权利要求1所述的局部降温的油浴加热方法，其特征在于：所述油浴加热方法采用的油浴加热装置包括供油***、加热***、冷却***、数据采集与控制***；其中，所述供油***的常温储油罐（1）通过加热***的密闭油浴（5）或冷却***的水冷箱（7）由数据采集与控制，实现油浴在局部快速冷却与整体快速加热；
所述供油***设置有一常温储油罐（1），一端设置有过滤器（2）并连通有油泵（3）及密闭油浴（5）；另一端连通水冷箱（7）；
所述加热***设置有一密闭油浴（5），所述密闭油浴（5）分为上腔室、中腔室和下腔室，各腔室的内壁面设置有温度传感器Ⅰ（17）、温度传感器Ⅱ（18）和温度传感器Ⅲ（19），上腔室和下腔室底部设置有U型电热管Ⅰ（20）和U型电热管Ⅱ（21），各腔室进油端通过电磁截止阀Ⅱ（10）、电磁截止阀Ⅲ（11）、电磁截止阀Ⅳ（12）连通有真空泵（4）；各腔室出油端通过电磁截止阀Ⅴ（13）、电磁截止阀Ⅵ（14）和电磁截止阀Ⅶ（15）连通有高温储油罐（6）；
所述冷却***设置有一水冷箱（7），箱体内设置有S型冷却盘管（22），箱体左侧顶端设置有循环水进水口（23），箱体右侧底端设置有循环水出水口（24），水冷箱（7）一端通过电磁截止阀Ⅷ（16）连通有高温储油罐（6）；另一端连通有常温储油罐（1）；
所述数据采集与控制***设置有一控制电脑（8），并连通有温度传感器、电磁截止阀、U型电热管及油泵，实现数据采集与电脑控制。
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