[发明专利]水下换热器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求美国临时专利申请61/768,262的优先权，该美国临时专利申请61/768,262的申请日为2013年2月22日，标题为“水下换热器”，该文献整体被本文参引。

技术领域

所公开的实施例总体涉及一种水下换热器。

背景技术

本部分将引入现有技术的多个方面，这些方面可能与一些公开实施例相关联。这样的说明被认为有助于提供构架，以方便更好地理解所公开的实施例的特定方面。因此，应当知道，该部分应当就这一方面来阅读，而不必是对现有技术的认可。

水下传热对于烃生产提供了显著优点，包括但不局限于：(1)降低流量保证顾虑；(2)减小管线长度和/或管线尺寸；(3)更小水上设备；以及(4)减小由管线中的多相流动引起的能量损失。水下传热涉及在水中的传热，其中，水包括但不局限于海水和/或湖水。

已经有多种常规的水下传热结构。一种结构包括箱形和侧部完全敞开的结构，该结构包含多个管或管路(即，盘管或管束)。管或管路与海底平行，并在端部处以及在沿其长度的多个位置处受到支撑。流过管或管路的流体(即处理流体)可以通过进入该结构并流过在相邻管或管路之间的空隙的海水而冷却或加热。

另一常规的水下传热结构在美国专利申请公开No.2010/0252227(“227申请”)中介绍。227申请公开了一种海底冷却单元，该海底冷却单元具有用于热流体的进口和用于冷却后流体的出口。海底冷却单元包括：盘管，该盘管暴露于海水中；以及第一推动器，用于产生经过盘管和通过相邻盘管之间的空隙的海水流。

常规水下传热结构的缺点涉及流过各结构中的空隙的冷却/加热流体的速度。冷却/加热流体的速度强烈地影响结构的热性能和尺寸。结构的热性能是流过空隙的冷却/加热流体的速度的函数。在常规水下传热结构中的冷却/加热流体的速度并不恒定，通常较小。例如，冷却/加热流体速度仅在从0.01至0.20米/秒的范围。冷却/加热流体速度的不恒定特性阻止了结构的有效、稳态性能以及通过冷却/加热流体来冷却/加热的处理流体的出口温度的有效控制。而且，冷却/加热流体的较低速度影响了结构的尺寸。冷却/加热流体速度越低，用于结构的传热面积必须越大，以便获得所需的热性能。增加的冷却/加热流体速度(例如从0.01至1.00米/秒，而不是从0.01至0.20米/秒)能够使得所需的传热面积尺寸减小50％至60％。

当第一推动器由在用于冷却后/加热后流体的出口中的第二推动器间接地驱动时，常规水下传热结构也产生缺点。这种间接连接增加了成本，降低了结构的可靠性。间接连接增加了部件数目和操作该结构所需的能量，并使得结构更易于产生系统故障。

因此需要改进的技术，包括可以解决常规水下传热结构的上述缺点中的一个或多个的技术。例如，需要一种水下换热器，它实现以下至少一种情形：提高(即增加)冷却/加热流体的速度；使得冷却/加热流体以基本恒定速度运动；以及直接地驱动用于辅助冷却/加热处理流体的机构。

发明内容

本发明提供了尤其是提供了一种水下换热器。

根据一个实施例，水下换热器包括导管、第一盘管、第一叶轮和第二叶轮。导管构造成接收第一流体。第一盘管在导管内部，并构造成接收通过第一流体加热或冷却的第二流体。第一叶轮在导管内部，它构造成使得第一流体开始绕第一盘管流动。第二叶轮在导管内部，并沿导管的导管横轴线与第一叶轮基本成直线。

前面广义地概括了本发明一个实施例的特征，以便可以更好地理解下面的详细说明。另外的特征和实施例也将在本文中介绍。

附图说明

通过下面的说明、附加权利要求和附图中所示的所附示例性实施例将清楚所公开实施例的这些和其它特征、方面和优点，这些附图将在下面简要介绍。

图1是水下换热器的局部示意图。

图2是图1的水下换热器的局部示意图。

图3是水下换热器的局部示意图。

图4是比较根据本发明实施例的水下换热器(具有提高的水下速度)与常规水下换热器(具有常规水下速度)的总传热的图表。

图5a示出了常规水下换热器的传热特性。

图5b示出了根据本发明一个实施例的水下换热器的传热性能。

图5c示出了根据本发明一个实施例的水下换热器的传热性能。

图6是生产烃的方法的流程图。