NO338506B1 - underwater cooler - Google Patents
underwater cooler Download PDFInfo
- Publication number
- NO338506B1 NO338506B1 NO20140561A NO20140561A NO338506B1 NO 338506 B1 NO338506 B1 NO 338506B1 NO 20140561 A NO20140561 A NO 20140561A NO 20140561 A NO20140561 A NO 20140561A NO 338506 B1 NO338506 B1 NO 338506B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- underwater
- pipe
- flow channel
- tube
- housing
- Prior art date
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 17
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 6
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/001—Cooling arrangements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0007—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 for underwater installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/14—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically both tubes being bent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/004—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using protective electric currents, voltages, cathodes, anodes, electric short-circuits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Oppfinnelsens område Field of the invention
Den foreliggende oppfinnelsen angår kompakte utforminger av kjølere for subsea anvendelser. The present invention relates to compact designs of coolers for subsea applications.
Bakgrunn Background
Undervannskjølere er velkjente. På grunn av omgivelsene i hvilke de blir brukt må flere utfordringer som vanligvis ikke påtreffes i ikke-undervannskjølere bli løst. Eksempler på undervannskjølere for kjøling av en brønnstrøm, slik som en hydrokarbonstrøm, er vist i for eksempel søkerens egne publiserte søknad WO 2011008101 Al, som herved er inkorporert ved referanse i sin helhet, eller i det norske patentet NO 330761 Bl. Andre kjente undervannskjølere er beskrevet i WO 2010110674 A2, WO 2010110676 A2, WO 2013/125960 Al og WO 2012/141599 Al. Underwater coolers are well known. Due to the environment in which they are used, several challenges not normally encountered in non-submersible coolers must be addressed. Examples of underwater coolers for cooling a well stream, such as a hydrocarbon stream, are shown in, for example, the applicant's own published application WO 2011008101 Al, which is hereby incorporated by reference in its entirety, or in the Norwegian patent NO 330761 Bl. Other known underwater coolers are described in WO 2010110674 A2, WO 2010110676 A2, WO 2013/125960 Al and WO 2012/141599 Al.
En vanlig løsning for undervannskjølere er bruken av passive kjølere. I disse løsningene blir fluidet som skal kjøles, f.eks. en brønnstrøm, ledet gjennom et flertall rør anordnet i stort felles volum med kjølefluid, dvs. sjøvann. Store mengder sjøvann passerer gjennom fellesvolumet ved en relativt lav hastighet på grunn av naturlig konveksjon, dvs. sjøvannet stiger gjennom kjøleren siden det blir varmet opp av fluidet som skal kjøles. Følgelig er det vanskelig å regulere eller kontrollere kjøleeffekten til passive kjølere. Videre gjør utformingen av passive kjølere det vanskelig å oppnå en kompakt kjøler på grunn av begrensninger forårsaket av varmeoverføringshastigheten, den nødvendige avstanden mellom kjølefluidrørene osv. A common solution for underwater coolers is the use of passive coolers. In these solutions, the fluid to be cooled, e.g. a well stream, led through a plurality of pipes arranged in a large common volume with cooling fluid, i.e. seawater. Large quantities of seawater pass through the common volume at a relatively low speed due to natural convection, i.e. the seawater rises through the cooler since it is heated by the fluid to be cooled. Consequently, it is difficult to regulate or control the cooling effect of passive coolers. Furthermore, the design of passive coolers makes it difficult to achieve a compact cooler due to limitations caused by the heat transfer rate, the required distance between the cooling fluid pipes, etc.
En mulig løsning på i det minste noen av ulempene til en passiv kjøleløsning er bruken av aktive kjølere som har en "rør-i-rør" løsning. I disse kjølerne er et første rør som inneholder fluidet som skal kjøles omgitt av et andre rør (eller et element som har en kanal gjennom hvilken det første røret er anordnet). Den indre veggen til det andre røret (eller kanalen til elementet) og den ytre veggen til det første røret avgrenser en strømningskanal gjennom hvilken kjølefluidet blir ført. I en "rør-i-rør" løsning blir hastigheten til kjølefluidet kontrollert ved en pumpe. Fordelene med en "rør-i-rør" løsning er den forbedrede temperaturkontrollen (dvs. økt kontroll av kjøleeffekt) og, som en konsekvens av å være en aktiv kjøler, muligheten for å utforme en mer kompakt kjøler. A possible solution to at least some of the disadvantages of a passive cooling solution is the use of active coolers that have a "tube-in-tube" solution. In these coolers, a first tube containing the fluid to be cooled is surrounded by a second tube (or an element having a channel through which the first tube is arranged). The inner wall of the second tube (or channel of the element) and the outer wall of the first tube define a flow channel through which the cooling fluid is conducted. In a "pipe-in-pipe" solution, the speed of the cooling fluid is controlled by a pump. The advantages of a "tube-in-tube" solution are the improved temperature control (ie increased control of cooling effect) and, as a consequence of being an active cooler, the possibility of designing a more compact cooler.
Et eksempel på en «rør-i-rør» løsning er vist i WO 2013/002644 Al. An example of a "tube-in-tube" solution is shown in WO 2013/002644 Al.
Imidlertid medfører bruken av en "rør-i-rør" løsning med sjøvann som kjølefluid korrosjonsproblemer som ikke er tilstede i passive kjølere. For det første er det vanskelig å beskytte de indre rørene mot korrosjon på grunn av de snevre strømningskanalene, og for det andre kan korrosjon ha ødeleggende virkninger siden korrosjonsprodukter kan blokkere strømningskanalen. Et eksempel på anodisk korrosjonsbeskyttelse er vist i US 2002/0108849 Al. However, the use of a "pipe-in-pipe" solution with seawater as cooling fluid entails corrosion problems that are not present in passive coolers. Firstly, it is difficult to protect the inner tubes from corrosion due to the narrow flow channels, and secondly, corrosion can have destructive effects since corrosion products can block the flow channel. An example of anodic corrosion protection is shown in US 2002/0108849 Al.
Basert på den tidligere kjente teknikken er det et behov for en kompakt undervannskjøler som tilveiebringer økt temperaturkontroll. Based on the prior art, there is a need for a compact underwater cooler that provides increased temperature control.
Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en utforming av en undervannskjøler som minsker eller letter minst noen av ulempene forbundet med bruken av "rør-i-rør" kjølere subsea. The present invention provides a design of an underwater cooler which reduces or alleviates at least some of the disadvantages associated with the use of "tube-in-tube" coolers subsea.
Sammendrag av oppfinnelsen Summary of the invention
Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en utforming av en undervannskjøler som letter i det minste noen av ulempene med kjølere i den kjente teknikken. The present invention provides a design of an underwater cooler that alleviates at least some of the disadvantages of coolers in the prior art.
Oppfinnelsen er definert i de tilknyttede krav, og i det følgende: The invention is defined in the associated claims, and in the following:
I en hoved-utførelsesform tilveiebringer oppfinnelsen en undervannskjøler omfattende minst ett rør og et hus, hvor røret har et inntak og et utløp for et fluid som skal kjøles; huset omslutter minst en del av røret, og omfatter en indre overflate som danner en strømningskanal som strekker seg langs med og omringer røret; og strømningskanalen er fluidkoblet til et inntak og et utløp for et kjølefluid og et pumpeelement for å drive kjølefluidet gjennom strømningskanalen, hvor minst en offeranode er posisjonert i strømningskanalen slik at offeranoden er i elektrisk kontakt med røret via en elektrisk leder; hvor strømningskanalen omfatter minst ett hulrom anordnet slik at korrosjonsprodukter fra offeranoden kan akkumuleres i nevnte hulrom ved hjelp av gravitasjon og/eller ved å bli dyttet til nevnte hulrom av en kjølefluidstrøm, under bruk. In a main embodiment, the invention provides an underwater cooler comprising at least one pipe and a housing, where the pipe has an inlet and an outlet for a fluid to be cooled; the housing encloses at least a portion of the tube, and includes an inner surface which forms a flow channel extending along and surrounding the tube; and the flow channel is fluidly connected to an inlet and outlet for a cooling fluid and a pump element for driving the cooling fluid through the flow channel, wherein at least one sacrificial anode is positioned in the flow channel such that the sacrificial anode is in electrical contact with the tube via an electrical conductor; where the flow channel comprises at least one cavity arranged so that corrosion products from the sacrificial anode can accumulate in said cavity by means of gravity and/or by being pushed to said cavity by a cooling fluid flow, during use.
I en utførelsesform av undervannskjøleren omfatter røret rette seksjoner sammenkoblet ved buede seksjoner. In one embodiment of the underwater cooler, the pipe comprises straight sections connected by curved sections.
I forbindelse med den foreliggende søknaden er uttrykket fluidkoblet i sammenheng med strømningskanalen ment å bety en kobling, slik som en ledning/kanal, som sørger for at kjølefluid blir overført fra inntaket til strømningskanalen og fra strømningskanalen til utløpet. In connection with the present application, the term fluid-coupled in connection with the flow channel is intended to mean a connection, such as a line/channel, which ensures that cooling fluid is transferred from the intake to the flow channel and from the flow channel to the outlet.
I en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen, er strømningskanalen utformet ved minst en første indre overflate og minst en andre indre overflate til huset, og hvor den første indre overflaten strekker seg langs en rett seksjon til røret, og den andre indre overflaten strekker seg langs minst deler av en buet seksjon, hvor en offeranode er anordnet ved den andre indre overflaten. Den andre indre overflaten kan danne minst deler av en strømningskanal langs med, og rundt, en buet seksjon. Den andre indre overflaten kan tilveiebringes ved utsiden av et bend for å danne minst deler av strømningskanalen rundt bendet. De første og andre indre overflatene kan danne en kontinuerlig strømningskanal for et fluid ved utsiden av de sammenkoblede rette og buede seksjonene til røret. In another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the flow channel is formed at at least a first inner surface and at least a second inner surface of the housing, and where the first inner surface extends along a straight section to the pipe, and the second inner surface extends along at least parts of a curved section, where a sacrificial anode is arranged at the second inner surface. The second inner surface may form at least portions of a flow channel along, and around, a curved section. The second inner surface may be provided at the outside of a bend to form at least parts of the flow channel around the bend. The first and second inner surfaces may form a continuous flow channel for a fluid at the outside of the interconnected straight and curved sections of the tube.
Den andre indre overflaten kan også beskrives som å være anordnet på utsiden av en buet seksjon. Uttrykket "på utsiden av en buet seksjon" er ment å bety at den andre indre overflaten til huset er plassert ved en avstand til røret til den buede seksjonen og også anordnet ved utsiden til bendet i nevnte buede seksjon. Minst deler av den andre indre overflaten kan fordelaktig være vinkelrett i forhold til den første indre overflaten. The second inner surface can also be described as being arranged on the outside of a curved section. The phrase "on the outside of a curved section" is intended to mean that the second inner surface of the housing is located at a distance from the tube of the curved section and also located on the outside of the bend of said curved section. At least parts of the second inner surface can advantageously be perpendicular to the first inner surface.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er strømningskanalen dannet ved minst en første indre overflate og minst en andre indre overflate til huset, og hvor den første indre overflaten strekker seg langs en rett seksjon til røret, og den andre indre overflaten strekker seg langs minst deler av en buet seksjon, hvor en offeranode er anordnet ved den første indre overflaten, fortrinnsvis er anoden delvis innlagt i den første indre overflaten slik at en hovedsakelig uhindret strømningskanal blir oppnådd. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the flow channel is formed at at least a first inner surface and at least a second inner surface of the housing, and where the first inner surface extends along a straight section to the pipe, and the second inner surface extends along at least parts of a curved section, where a sacrificial anode is arranged at the first inner surface, preferably the anode is partially embedded in the first inner surface so that a substantially unobstructed flow channel is obtained.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er hver buede seksjon til røret i elektrisk kontakt med en offeranode. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, each curved section of the tube is in electrical contact with a sacrificial anode.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er den minst ene offeranoden i elektrisk kontakt med røret via en elektrisk leder, slik som en ledning. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the at least one sacrificial anode is in electrical contact with the tube via an electrical conductor, such as a wire.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er minst en del av minst en av de indre overflatene til huset lagd i et ikke-metallisk materiale. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, at least part of at least one of the internal surfaces of the housing is made of a non-metallic material.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen, kobler en ytterligere elektrisk leder den minst ene offeranoden til røret, slik at en lukket krets blir dannet mellom røret og anoden. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, a further electrical conductor connects the at least one sacrificial anode to the tube, so that a closed circuit is formed between the tube and the anode.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er tverrsnittsarealet til strømningskanalen større ved de buede seksjonene enn ved de rette seksjonene, nevnte tverrsnitt i et plan som er perpendikulært til en senterlinje av røret. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the cross-sectional area of the flow channel is larger at the curved sections than at the straight sections, said cross-section in a plane perpendicular to a center line of the pipe.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen er hulrommet anordnet under en buet seksjon. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the cavity is arranged under a curved section.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen omfatter de rette seksjonene til røret et flertall finner i den langsgående retningen til den korresponderende rette seksjonen, fortrinnsvis er høyden (h) til finnene slik at finnene er i stand til å støtte røret mot den første indre overflaten. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the straight sections of the tube comprise a plurality of fins in the longitudinal direction of the corresponding straight section, preferably the height (h) of the fins is such that the fins are able to support the tube against the first inner the surface.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen omfatter undervannskjøleren omfatter flere parallelt anordnede rør, hvor utløpene til rørene er koblet til et felles utløpssamlerør og inntakene til rørene er koblet til et felles inntakssamlerør. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the underwater cooler comprises several pipes arranged in parallel, where the outlets of the pipes are connected to a common outlet collector pipe and the inlets of the pipes are connected to a common intake collector pipe.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen har huset flere huselementer omfattende minst et første huselement som inkluderer den første indre overflaten og minst et andre huselement som inkluderer minst en av de andre indre overflatene. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the housing has several housing elements comprising at least one first housing element that includes the first internal surface and at least one second housing element that includes at least one of the other internal surfaces.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen omfatter det første huselementet en blokk som har flere gjennomgående boringer, hver boring omfattende en første indre overflate. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the first housing element comprises a block which has several through bores, each bore comprising a first inner surface.
Det andre huselementet er fortrinnsvis anordnet for å omslutte flere parallelle buede seksjoner. The second housing element is preferably arranged to enclose several parallel curved sections.
I nok en annen utførelsesform av undervannskjøleren ifølge oppfinnelsen omfatter det andre huselementet minst ett hulrom anordnet slik at korrosjonsprodukter fra offeranoden kan akkumuleres i nevnte hulrom ved hjelp av gravitasjon under bruk. In yet another embodiment of the underwater cooler according to the invention, the second housing element comprises at least one cavity arranged so that corrosion products from the sacrificial anode can accumulate in said cavity by means of gravity during use.
Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings
Fig. 1 viser et langsgående og et transversalt tverrsnitt av et typisk rør-i-rør arrangement. Fig. 2 viser de transversale tverrsnittene av to alternative rør-i-rør arrangementer. Figurer 3a og 3b er et tverrsnittsriss av en undervannskjøler ifølge oppfinnelsen. Figurer 4a-4d viser forskjellige snittriss av undervannskjøleren illustrert i figurer 3a og 3b. Fig. 5 er et tverrsnittsriss av en alternativ utførelsesform av en undervannskjøler ifølge oppfinnelsen. Figurer 6a-6e viser forskjellige snittriss en undervannskjøler ifølge oppfinnelsen som har en alternativ løsning på huset. Fig. 7 er et tverrsnittsriss av en strømningskanal omfattende et hulrom for korrosj onsprodukter. Fig. 8 er et transversalt tverrsnittsriss av to alternativer for rør-i-rør løsninger omfattende langsgående finner. Fig. 1 shows a longitudinal and a transverse cross-section of a typical pipe-in-pipe arrangement. Fig. 2 shows the transverse cross-sections of two alternative pipe-in-pipe arrangements. Figures 3a and 3b are a cross-sectional view of an underwater cooler according to the invention. Figures 4a-4d show different sectional views of the underwater cooler illustrated in Figures 3a and 3b. Fig. 5 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of an underwater cooler according to the invention. Figures 6a-6e show different cross-sections of an underwater cooler according to the invention which has an alternative solution to the housing. Fig. 7 is a cross-sectional view of a flow channel comprising a cavity for corrosion products. Fig. 8 is a transverse cross-sectional view of two alternatives for pipe-in-pipe solutions comprising longitudinal fins.
Beskrivelse av noen utførelsesformer av oppfinnelsen Description of some embodiments of the invention
Prinsippet med rør-i-rør kjøleløsninger er vist i fig. 1, hvor et første rør 1 er omgitt av et andre rør, eller hus 4. En strømningskanal 8 blir dannet mellom en indre overflate 7 til huset og det første røret. Ved bruk blir et kjølefluid transportert gjennom strømningskanalen 8, mens et fluid som skal kjøles (f.eks. et prosessfluid slik som gass og/eller olje) blir transportert gjennom det første røret 1. Vanligvis er retningen til de to separate fluidstrømmene motsatt av hverandre, dvs. strømingene er motstrøms. Som vist i fig. 2 kan utformingen av den indre overflaten til huset 4 varieres for å oppnå forskjellige transversale tverrsnitt av strømningskanalen 8. The principle of pipe-in-pipe cooling solutions is shown in fig. 1, where a first pipe 1 is surrounded by a second pipe, or housing 4. A flow channel 8 is formed between an inner surface 7 of the housing and the first pipe. In use, a cooling fluid is transported through the flow channel 8, while a fluid to be cooled (e.g. a process fluid such as gas and/or oil) is transported through the first pipe 1. Usually, the direction of the two separate fluid flows is opposite to each other , i.e. the flows are countercurrent. As shown in fig. 2, the design of the inner surface of the housing 4 can be varied to achieve different transverse cross-sections of the flow channel 8.
Et tverrsnitt av en undervannskjøler ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 3a. Kjøleren omfatter et rør 1 omgitt av et hus 4. Røret omfatter både rette seksjoner 5 og buede seksjoner 6. En strømningskanal 8 blir dannet mellom en indre overflate 7,13 til huset og røret. Røret 1 inkluderer et inntak 2 og et utløp 3 for et fluid som skal kjøles, f.eks. et prosessfluid, og strømningskanalen omfatter et inntak 9 og et utløp 10 for et kjølefluid, f.eks. sjøvann. Inntaket 9 til strømningskanalen er koblet til et pumpeelement 20.1 kjøleløsninger for subsea-anvendelser er korrosjon et vanlig problem, spesielt når kjølefluidet er sjøvann. I en kjøler ifølge oppfinnelsen, dvs. en rør-i-rør løsning, er korrosjon av røret spesielt viktig å unngå siden blokkering av strømningskanalen lett kan forekomme på grunn av det begrensede tverrsnittsarealet til strømningskanalen 8. I denne utførelsesformen, for å minske eller løse dette problemet, er offeranoder 11 anordnet utenfor hver buede seksjon 6, og koblet til røret via en elektrisk leder 12. I tillegg er offeranoder anordnet nær inntaket 2 og utløpet 3 til røret. Et forstørret riss av en buet seksjon 6 koblet til en offeranode 11 utenfor nevnte seksjon er vist i fig. 3b. Anoden er koblet til røret via en elektrisk leder (f.eks. en ledning) og en klemme 23. Den elektriske lederen kan være enhver kobling eller kontakt som tillater en elektrisk strøm å passere mellom røret 1 og offeranoden. For eksempel hvis røret 1 ved et punkt er i kontakt med huset 4 (f.eks. rør som har finner 15, fig. 8), huset er lagd av et metall, og anoden 11 er i kontakt med huset 4, er en separat kobling mellom anoden og rør overflødig siden elektrisk strøm kan passere fra røret via huset til anoden. A cross-section of an underwater cooler according to the invention is shown in fig. 3a. The cooler comprises a pipe 1 surrounded by a housing 4. The pipe comprises both straight sections 5 and curved sections 6. A flow channel 8 is formed between an inner surface 7,13 of the housing and the pipe. The pipe 1 includes an inlet 2 and an outlet 3 for a fluid to be cooled, e.g. a process fluid, and the flow channel comprises an inlet 9 and an outlet 10 for a cooling fluid, e.g. sea water. The inlet 9 of the flow channel is connected to a pump element 20.1 cooling solutions for subsea applications, corrosion is a common problem, especially when the cooling fluid is seawater. In a cooler according to the invention, i.e. a pipe-in-pipe solution, corrosion of the pipe is particularly important to avoid since blockage of the flow channel can easily occur due to the limited cross-sectional area of the flow channel 8. In this embodiment, to reduce or solve this problem, sacrificial anodes 11 are arranged outside each curved section 6, and connected to the pipe via an electrical conductor 12. In addition, sacrificial anodes are arranged near the inlet 2 and the outlet 3 of the pipe. An enlarged view of a curved section 6 connected to a sacrificial anode 11 outside said section is shown in fig. 3b. The anode is connected to the tube via an electrical conductor (e.g. a wire) and a clamp 23. The electrical conductor can be any connector or contact that allows an electric current to pass between the tube 1 and the sacrificial anode. For example, if the tube 1 at a point is in contact with the housing 4 (e.g. tube having fins 15, Fig. 8), the housing is made of a metal, and the anode 11 is in contact with the housing 4, a separate connection between the anode and tube redundant since electrical current can pass from the tube via the housing to the anode.
Snittriss av kjøleren i fig. 3 er vist i fig. 4a-4d. En toppseksjon, en midtseksjon og en bunnseksjon er oppmerket i fig. 4a. Snittriss-figurene 4b-4d er vist i et horisontalt plan perpendikulært i forhold til det vertikale planet til tverrsnittet i fig. 4a. Bruken av uttrykkene vertikal og horisontal er kun ment for illustrative formål og antyder ikke noen nødvendig retning for plasseringen av kjøleren under bruk. Kjøleren omfatter flere parallelle rør 1. Utløpet 3 til hvert rør er koblet til et felles utløpssamlerør 16, og inntaket 2 til hvert rør er koblet til et felles inntakssamlerør 17. Strømningskanalene 8 er fluidkoblet til strømningskanalinnløpet 9 via et felles innløpssamlerør 21, og til strømningskanalutløpet 10 via et felles utløpssamlerør 22. Sectional view of the cooler in fig. 3 is shown in fig. 4a-4d. A top section, a middle section and a bottom section are marked in fig. 4a. The cross-sectional figures 4b-4d are shown in a horizontal plane perpendicular to the vertical plane of the cross-section in fig. 4a. The use of the terms vertical and horizontal is intended for illustrative purposes only and does not imply any necessary direction for the placement of the cooler during use. The cooler comprises several parallel pipes 1. The outlet 3 of each pipe is connected to a common outlet collector pipe 16, and the inlet 2 of each pipe is connected to a common inlet collector pipe 17. The flow channels 8 are fluidly connected to the flow channel inlet 9 via a common inlet collector pipe 21, and to the flow channel outlet 10 via a common outlet collector pipe 22.
En alternativ utførelsesform av en kjøler ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 5. I denne utførelsesformen er offeranodene 11 anordnet langs med de rette seksjonene 5 til røret 1, i tillegg til offeranoder anordnet nær inntaket 2 og utløpet 3 til røret. Når anodene 11 er anordnet i strømningskanalen 8 ved de rette seksjonene 5 er det foretrukket at anodene er delvis innlagt i den indre overflaten 7 til huset. Ved å ha anodene delvis innlagt, fortrinnsvis slik at bare en overflate av anoden er eksponert for strømningskanalen 8 (dvs. overflaten er i flukt med den indre overflaten til huset), blir ikke strømningskanalen begrenset av anodene i betydelig grad. An alternative embodiment of a cooler according to the invention is shown in fig. 5. In this embodiment, the sacrificial anodes 11 are arranged along the straight sections 5 of the pipe 1, in addition to sacrificial anodes arranged near the inlet 2 and the outlet 3 of the pipe. When the anodes 11 are arranged in the flow channel 8 at the straight sections 5, it is preferred that the anodes are partially embedded in the inner surface 7 of the housing. By having the anodes partially embedded, preferably so that only one surface of the anode is exposed to the flow channel 8 (ie the surface is flush with the inner surface of the housing), the flow channel is not restricted by the anodes to a significant degree.
En ytterligere utførelsesform av en kjøler ifølge oppfinnelsen er vist i fig. 6a-e. En toppseksjon, en midtseksjon, en bunnseksjon og et A-A tverrsnitt er oppmerket i fig. 6a. Snittriss-figurene 6b-6d er vist i et horisontalt plan perpendikulært i forhold til det vertikale planet til tverrsnittet i fig. 6a. Bruken av uttrykkene vertikal og horisontal er kun ment for illustrative formål og antyder ikke noen nødvendig retning for plasseringen av kjøleren under bruk kjøleren under bruk. I denne kjøleren er huset dannet av flere huselementer 18,24. Det første huselementet er en blokk 18 omfattende flere gjennomgående boringer 19. De gjennomgående boringene er for å huse minst deler av den rette seksjonen til hvert rør. Et andre huselement omfatter avlange bokser 24. Boksene dekker flere parallelle buede seksjoner 6, og danner fluidtette koblinger med blokken 18, for dermed å danne flere strømningskanaler 8 som omslutter rørene 1. I denne utførelsesformen er offeranoder 11 anordnet ved en indre overflate av boksene. A further embodiment of a cooler according to the invention is shown in fig. 6a-e. A top section, a middle section, a bottom section and an A-A cross-section are marked in fig. 6a. The cross-sectional figures 6b-6d are shown in a horizontal plane perpendicular to the vertical plane of the cross-section in fig. 6a. The use of the terms vertical and horizontal is for illustrative purposes only and does not imply any necessary direction for the placement of the chiller during use. In this cooler, the housing is formed by several housing elements 18,24. The first housing element is a block 18 comprising several through bores 19. The through bores are for housing at least parts of the straight section of each pipe. A second housing element comprises elongated boxes 24. The boxes cover several parallel curved sections 6, and form fluid-tight connections with the block 18, thereby forming several flow channels 8 which enclose the tubes 1. In this embodiment, sacrificial anodes 11 are arranged at an inner surface of the boxes.
Når offeranodene 11 (dvs. galvaniske anoder) blir korrodert blir det dannet et korrosjonsprodukt (f.eks. AI2O3, ZnO eller Mg(OH)2). Korrosjonsproduktene er vanligvis ikke vannløselige og kan representere et potensielt blokkeringsproblem i strømningskanalen 8. For å unngå blokkering på grunn av disse korrosjonsproduktene kan kjøleren fordelaktig omfatte hulrom 14 i strømningskanalen 8. Hulrommene 14 er anordnet slik at minst noe av korrosjonsproduktene, hvis/når de skiller seg fra offeranoden 11, blir akkumulert i hulrommene 14 på grunn av gravitasjon. Et tverrsnittsriss av en buet seksjon 6 omfattende et hulrom 14 i det omsluttende huselementet 4, eller strømningskanal 8, er vist i fig. 7. En betydelig del av korrosjonsproduktene dannet ved offeranoden 11 vil akkumulere i hulrommet 14 på grunn av gravitasjon. Et slikt hulrom 14 vil også være fordelaktig når offeranoden 11 er anordnet langs med en rett seksjon 5 til røret 1. Korrosjonsprodukter vil da bli dyttet eller ført i retningen til strømmen, og til slutt akkumulere i hulrommet 14 på en liknende måte som når offeranoden 11 er på utsiden av den buede seksjonen 6. Utformingen av hulrommet kan også inkludere et element som reduserer turbulens i hulrommet. Et slikt element kan for eksempel være en leppe på kanten av hulrommet. When the sacrificial anodes 11 (i.e. galvanic anodes) are corroded, a corrosion product (e.g. Al2O3, ZnO or Mg(OH)2) is formed. The corrosion products are usually not water-soluble and can represent a potential blocking problem in the flow channel 8. To avoid blocking due to these corrosion products, the cooler can advantageously include cavities 14 in the flow channel 8. The cavities 14 are arranged so that at least some of the corrosion products, if/when they separate from the sacrificial anode 11, is accumulated in the cavities 14 due to gravity. A cross-sectional view of a curved section 6 comprising a cavity 14 in the enclosing housing element 4, or flow channel 8, is shown in fig. 7. A significant portion of the corrosion products formed at the sacrificial anode 11 will accumulate in the cavity 14 due to gravity. Such a cavity 14 will also be advantageous when the sacrificial anode 11 is arranged along a straight section 5 of the pipe 1. Corrosion products will then be pushed or carried in the direction of the flow, and finally accumulate in the cavity 14 in a similar way as when the sacrificial anode 11 is on the outside of the curved section 6. The design of the cavity may also include an element that reduces turbulence in the cavity. Such an element can, for example, be a lip on the edge of the cavity.
I rør-i-rør kjølere må det indre røret 1 være støttet for å holde sin posisjon i strømningskanalen 8. En løsning for å oppnå slik støtte er å tilveiebringe de rette seksjonene 5 til røret(ene) med finner 15, se fig. 8. Finnene 15 strekker seg i den langsgående retningen til røret, og har en høyde (h) slik at finnene 15 er i stand til å støtte røret 1 mot en indre overflate til det ytre røret (eller hus 4). En ytterligere fordel med finner er økt areal for varmeoverføring. In tube-in-tube coolers, the inner tube 1 must be supported to maintain its position in the flow channel 8. One solution to achieve such support is to provide the straight sections 5 to the tube(s) with fins 15, see fig. 8. The fins 15 extend in the longitudinal direction of the tube, and have a height (h) such that the fins 15 are able to support the tube 1 against an inner surface of the outer tube (or housing 4). A further advantage of fins is increased surface area for heat transfer.
Claims (8)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20140561A NO338506B1 (en) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | underwater cooler |
| EP15720686.3A EP3137838A2 (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | Subsea cooler |
| SG11201608394RA SG11201608394RA (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | Subsea cooler |
| PCT/EP2015/059343 WO2015165969A2 (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | Subsea cooler |
| AU2015254666A AU2015254666A1 (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | Subsea cooler |
| US15/307,795 US20170045315A1 (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | Subsea cooler |
| BR112016024973A BR112016024973A2 (en) | 2014-04-30 | 2015-04-29 | submarine cooler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20140561A NO338506B1 (en) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | underwater cooler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20140561A1 NO20140561A1 (en) | 2015-11-02 |
| NO338506B1 true NO338506B1 (en) | 2016-08-29 |
Family
ID=53052846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20140561A NO338506B1 (en) | 2014-04-30 | 2014-04-30 | underwater cooler |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170045315A1 (en) |
| EP (1) | EP3137838A2 (en) |
| AU (1) | AU2015254666A1 (en) |
| BR (1) | BR112016024973A2 (en) |
| NO (1) | NO338506B1 (en) |
| SG (1) | SG11201608394RA (en) |
| WO (1) | WO2015165969A2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118547301A (en) * | 2024-05-08 | 2024-08-27 | 中国长江三峡集团有限公司 | Protection device and method for electrolytic hydrogen production equipment and electrolytic hydrogen production equipment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020108849A1 (en) * | 2000-11-29 | 2002-08-15 | Shuichi Inagaki | Antifouling system for structure exposed to seawater and heat exchanger |
| WO2012141599A1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Apply Nemo As | A subsea cooling apparatus, and a separately retrievable submersible pump module for a submerged heat exchanger |
| WO2013002644A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Aker Subsea As | Subsea compression assembly |
| WO2013125960A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | Aker Subsea As | Subsea heat exchanger, cleaning tool and appurtenant method |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5484651A (en) * | 1977-12-19 | 1979-07-05 | Babcock Hitachi Kk | Anticorrosion apparatus for heating pipe |
| JPS5888598A (en) * | 1981-11-24 | 1983-05-26 | Diesel Kiki Co Ltd | Heat exchanger made of aluminum alloy |
| JPS58182096A (en) * | 1982-04-19 | 1983-10-24 | Nissan Motor Co Ltd | Aluminum heat exchanger |
| JPS60105849A (en) * | 1983-11-14 | 1985-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat exchanger for hot-water supplying equipment |
| US5802864A (en) * | 1997-04-01 | 1998-09-08 | Peregrine Industries, Inc. | Heat transfer system |
| JP3786772B2 (en) * | 1997-11-10 | 2006-06-14 | 株式会社ガスター | Corrosion prevention device for heat exchanger |
| JP2000248325A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-12 | Denso Corp | Aluminum alloy piping material |
| JP2007032949A (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Showa Denko Kk | Heat exchanger |
| NO330761B1 (en) * | 2007-06-01 | 2011-07-04 | Fmc Kongsberg Subsea As | Underwater dressing unit and method for underwater dressing |
| US8511370B2 (en) * | 2008-11-21 | 2013-08-20 | Caterpillar Inc. | Heat exchanger including selectively activated cathodic protection useful in sulfide contaminated environments |
| BRPI1009797A2 (en) | 2009-03-27 | 2017-06-13 | Framo Eng As | subsea cooler, and method for subsea cooler cleaning |
| GB2468920A (en) | 2009-03-27 | 2010-09-29 | Framo Eng As | Subsea cooler for cooling a fluid flowing in a subsea flow line |
| NO333597B1 (en) | 2009-07-15 | 2013-07-15 | Fmc Kongsberg Subsea As | underwater Dresses |
| DE102011100683A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-08 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Heat exchanger for a motor vehicle air conditioning |
| WO2013131574A1 (en) * | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Statoil Petroleum As | Subsea processing |
| JP5982984B2 (en) * | 2012-04-20 | 2016-08-31 | ダイキン工業株式会社 | Water-cooled heat exchanger |
-
2014
- 2014-04-30 NO NO20140561A patent/NO338506B1/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-04-29 AU AU2015254666A patent/AU2015254666A1/en not_active Abandoned
- 2015-04-29 BR BR112016024973A patent/BR112016024973A2/en not_active Application Discontinuation
- 2015-04-29 WO PCT/EP2015/059343 patent/WO2015165969A2/en active Application Filing
- 2015-04-29 SG SG11201608394RA patent/SG11201608394RA/en unknown
- 2015-04-29 EP EP15720686.3A patent/EP3137838A2/en not_active Withdrawn
- 2015-04-29 US US15/307,795 patent/US20170045315A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020108849A1 (en) * | 2000-11-29 | 2002-08-15 | Shuichi Inagaki | Antifouling system for structure exposed to seawater and heat exchanger |
| WO2012141599A1 (en) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Apply Nemo As | A subsea cooling apparatus, and a separately retrievable submersible pump module for a submerged heat exchanger |
| WO2013002644A1 (en) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Aker Subsea As | Subsea compression assembly |
| WO2013125960A1 (en) * | 2012-02-20 | 2013-08-29 | Aker Subsea As | Subsea heat exchanger, cleaning tool and appurtenant method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015165969A3 (en) | 2016-01-07 |
| NO20140561A1 (en) | 2015-11-02 |
| SG11201608394RA (en) | 2016-11-29 |
| US20170045315A1 (en) | 2017-02-16 |
| EP3137838A2 (en) | 2017-03-08 |
| WO2015165969A2 (en) | 2015-11-05 |
| BR112016024973A2 (en) | 2017-08-15 |
| AU2015254666A1 (en) | 2016-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO20110596A1 (en) | An underwater dress | |
| US10598442B2 (en) | Flat heat pipe structure | |
| NO330105B1 (en) | Seabed heat exchanger | |
| NO20110978A1 (en) | Improved heat transfer through the electric submersible pump | |
| EP3380907A1 (en) | A device comprising heat producing components with liquid submersion cooling | |
| EP2444770A1 (en) | Heat exchanger based on pulsating heat pipe principle | |
| RU2008130657A (en) | PIPE AND SYSTEM FOR USING LOW TEMPERATURE ENERGY | |
| CN106461347B (en) | Thermal siphon with bend pipe section | |
| IN2014KN01541A (en) | ||
| EP3144625A1 (en) | Cooling assembly and method for manufacturing the same | |
| EP2811251A1 (en) | Cooling apparatus | |
| FR3086047B1 (en) | Thermoregulation device and thermoregulation method of an electrical module | |
| FR3041695B1 (en) | DEGASSING TANK AND MOTOR VEHICLE COMPRISING SUCH A TANK | |
| NO338506B1 (en) | underwater cooler | |
| WO2016057776A1 (en) | Heat pipes for a single well engineered geothermal system | |
| NO20110946A1 (en) | Seabed compression device | |
| CN206055958U (en) | A kind of head tank cooling system | |
| EP3239639A1 (en) | Cooling device | |
| EP1410929A3 (en) | Heat exchanger | |
| RU2009147441A (en) | CAPACITOR RADIATOR | |
| US20070241648A1 (en) | Liquid Storage and Cooling Computer Case | |
| NO330179B1 (en) | Underwater wellhead assembly with cooling | |
| JP4673325B2 (en) | Heat storage | |
| FR2987107B1 (en) | CONDUIT CONSTITUTING A HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGER COMPRISING SUCH A CONDUIT | |
| US20180023864A1 (en) | Bent pipe and semiconductor refrigeration refrigerator with bent pipe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |