一種腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器，屬于低溫?fù)Q熱技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]纏繞管式換熱器是大型海上天然氣浮式平臺(tái)的首選主低溫?fù)Q熱器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，90%的大型海上天然氣浮式平臺(tái)采用了纏繞管式換熱器。纏繞管式換熱器是由多層圓管圍繞中心筒纏繞而成，每層繞管之間用金屬墊條隔開(kāi)，通過(guò)卡箍與墊條的焊接作用將管束層層固定于中心筒與外部殼體之間的腔體內(nèi)。管內(nèi)熱介質(zhì)與腔體內(nèi)流動(dòng)的冷介質(zhì)進(jìn)行熱交換。這種纏繞管式換熱器在以下的公開(kāi)文件中都有所描述:HauSen/Linde，低溫技術(shù)，1985年第二版，第471-475頁(yè)；顧安忠，液化天然氣技術(shù)手冊(cè)，2012年第一版，第484-485頁(yè)。在上述公開(kāi)的文獻(xiàn)中，纏繞管式換熱器的殼側(cè)均是一個(gè)完整的腔體，其中殼側(cè)冷劑能夠自由流通。當(dāng)纏繞管式換熱器應(yīng)用于海上浮式平臺(tái)時(shí)，海上晃蕩的傾斜角度會(huì)導(dǎo)致殼側(cè)冷劑出現(xiàn)兩相分布不均的情況，與傾斜方向一致的繞管外壁有液膜覆蓋，是液膜區(qū)，另一側(cè)繞管外壁沒(méi)有液膜覆蓋，是蒸干區(qū)。這種由海上晃蕩時(shí)船體傾斜導(dǎo)致的殼側(cè)液膜分配不均的情況在腔體頂部并不明顯，但在腔體中部和底部非常明顯。研宄表明，殼側(cè)的液膜分配不均會(huì)造成換熱器的性能下降30%，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致整個(gè)換熱器失效。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，已出現(xiàn)了對(duì)于現(xiàn)有纏繞管式換熱器殼側(cè)液膜分配不均的改進(jìn)設(shè)計(jì)，如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00580028572.X，專利名稱為“纏繞式換熱器”中所述的中殼側(cè)具有分配液體的分配器的纏繞管式換熱器。該實(shí)用新型所述的纏繞式換熱器具有分配外部空間中液體的分配器，有利于減少殼側(cè)腔體頂部入口處的氣液分配不均的情況，但并不能解決海上晃蕩工況下殼側(cè)腔體中部和底部的氣液分配不均的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器，本實(shí)用新型通過(guò)在現(xiàn)有的纏繞管式換熱器的殼側(cè)腔體內(nèi)部設(shè)置豎直的金屬孔板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬墊片，將整個(gè)腔體分隔成若干個(gè)獨(dú)立腔體，各獨(dú)立腔體之間的冷劑不能自由流通，只能在獨(dú)立腔體內(nèi)部向下流動(dòng)，避免了由海上晃蕩引起的殼體內(nèi)部局部蒸干和局部積液的不良換熱工況。
[0005]本實(shí)用新型所提供的腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器，它包括殼體和中心筒；所述中心筒設(shè)置于所述殼體的腔體內(nèi)，形成以環(huán)腔；所述環(huán)腔內(nèi)纏繞有若干繞管；
[0006]所述環(huán)腔內(nèi)設(shè)有若干個(gè)金屬孔板；所述金屬孔板豎直設(shè)置于所述環(huán)腔內(nèi)，所述繞管穿過(guò)所述金屬孔板上的通孔；所述金屬孔板的一端連接于所述殼體的內(nèi)壁，另一端連接于所述中心筒的外壁；
[0007]所述金屬孔板與所述殼體的頂部之間的腔體內(nèi)設(shè)有一氣液均布器。
[0008]所述的纏繞管式換熱器中，所述金屬孔板沿所述中心筒的周向?qū)ΨQ布置。
[0009]所述的纏繞管式換熱器中，所述金屬孔板的厚度為Imm?3mm，其上設(shè)置的通孔的大小由所述繞管的外徑?jīng)Q定:孔板上的孔口成線性陣列排布，孔口的橫向間距等于各層繞管之間的徑向間距，孔口的縱向間距等于同一層相鄰繞管之間的軸向間距，從而使所述繞管能夠正好穿過(guò)各通孔而進(jìn)行固定。
[0010]所述的纏繞管式換熱器中，所述繞管的外徑為5mm?30_。
[0011]所述的纏繞管式換熱器中，所述金屬孔板與所述殼體和所述中心筒均為焊接固定，提尚了強(qiáng)度。
[0012]使用本實(shí)用新型纏繞管式換熱器時(shí)，殼側(cè)冷劑從殼體上部經(jīng)所述氣液均布器流入由豎直設(shè)置的所述金屬孔板分隔出的各個(gè)獨(dú)立腔體內(nèi)，自上而下沿著所述繞管外壁降膜流下，最后從該換熱器的底部流出；管內(nèi)流體進(jìn)入該換熱器后沿著各所述繞管內(nèi)壁，自下而上流動(dòng)，通過(guò)繞管壁面與殼側(cè)的冷劑進(jìn)行熱交換，最后從該換熱器頂部流出，實(shí)現(xiàn)了流體與冷劑之間的換熱。
[0013]與現(xiàn)有的纏繞管式換熱器相比，本實(shí)用新型通過(guò)在腔體內(nèi)部豎直設(shè)置金屬孔板，將完整的一個(gè)腔體分隔成若干個(gè)獨(dú)立腔體，而各獨(dú)立腔體內(nèi)部的冷劑不會(huì)流入其他腔體中，因此可以保證進(jìn)入該獨(dú)立腔體的殼側(cè)冷劑的液膜與該腔體內(nèi)部的管內(nèi)工質(zhì)充分換熱，不會(huì)因?yàn)榇w的傾斜流入其它獨(dú)立腔體中導(dǎo)致原腔體內(nèi)部換熱失效。在海上晃蕩工況下通過(guò)加裝金屬隔板，液膜區(qū)的覆蓋率提高至少20%以上，意味著換熱器的有效換熱面積提高20%，整體換熱性能也因此提高20%以上。此外，本實(shí)用新型中所有的繞管均需穿過(guò)金屬孔板固定，金屬孔板與中心筒和殼體焊接在一起，能夠承受的強(qiáng)度應(yīng)力較高，適用于海上晃蕩工況。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為纏繞管式換熱器在海上晃蕩工況下應(yīng)用效果的對(duì)比圖；其中，圖2(a)現(xiàn)有纏繞管式換熱器在海上晃蕩工況下應(yīng)用效果的圖，圖2(b)為本實(shí)用新型腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器在海上晃蕩工況下應(yīng)用效果的圖。
[0016]圖中各標(biāo)記如下:
[0017]I繞管、2金屬孔板、3中心筒、4殼體、5氣液均布器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0019]如圖1所示，為本實(shí)用新型的腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器，它包括殼體I和中心筒3，其中中心筒3設(shè)置于殼體I的腔體內(nèi)，形成了一個(gè)環(huán)腔。在該環(huán)腔內(nèi)纏繞有多條繞管1，用于通入流體。在該環(huán)腔內(nèi)設(shè)有多個(gè)金屬孔板2，其豎直設(shè)置于環(huán)腔內(nèi)且沿中心筒3的周向?qū)ΨQ布置，并且各層繞管I穿過(guò)各金屬孔板2上的通孔進(jìn)行固定。金屬孔板2的一端焊接于殼體4的內(nèi)壁上，另一端焊接于中心筒3的外壁上，增強(qiáng)了其強(qiáng)度。在金屬孔板2與殼體4的頂部之間的腔體內(nèi)設(shè)有一個(gè)氣液均布器5，用于分配冷劑。
[0020]上述纏繞管式換熱器中，繞管I的外徑可在5mm?30mm的范圍進(jìn)行調(diào)整。
[0021]上述纏繞管式換熱器中，金屬孔板2的厚度可在Imm?3mm的范圍內(nèi)調(diào)整，而其上設(shè)置的通孔的大小由繞管I的外徑?jīng)Q定:孔板上的孔口成線性陣列排布，孔口的橫向間距等于各層繞管之間的徑向間距，孔口的縱向間距等于同一層相鄰繞管之間的軸向間距，從而使繞管I能夠正好穿過(guò)各通孔而進(jìn)行固定。
[0022]應(yīng)用本實(shí)用新型纏繞管式換熱器時(shí)，殼側(cè)冷劑從殼體4上部經(jīng)氣液均布器5流入由豎直金屬孔板2分隔出的各個(gè)獨(dú)立腔體內(nèi)，自上而下沿著繞管I外壁降膜流下，最后從該換熱器的底部流出；管內(nèi)流體進(jìn)入該換熱器后沿著各繞管I內(nèi)壁，自下而上流動(dòng)，通過(guò)繞管I壁面與殼側(cè)的冷劑進(jìn)行熱交換，最后從該換熱器的頂部流出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體的換熱。
[0023]本實(shí)用新型腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器與現(xiàn)有纏繞管式換熱器的應(yīng)用效果對(duì)比示意圖如圖2所示，其中圖2(a)為現(xiàn)有纏繞管式換熱器的應(yīng)用效果示意圖，圖2(b)為本實(shí)用新型纏繞管式換熱器的應(yīng)用效果示意圖，對(duì)比這兩個(gè)圖可知，本實(shí)用新型通過(guò)在腔體內(nèi)部豎直設(shè)置金屬孔板2，將完整的一個(gè)腔體分隔成若干個(gè)獨(dú)立腔體，而各獨(dú)立腔體內(nèi)部的冷劑不會(huì)流入其他腔體中，因此可以保證進(jìn)入該獨(dú)立腔體的殼側(cè)冷劑的液膜與該腔體內(nèi)部的管內(nèi)工質(zhì)充分換熱，不會(huì)因?yàn)榇w的傾斜流入其它獨(dú)立腔體中導(dǎo)致原腔體內(nèi)部換熱失效。
[0024]經(jīng)實(shí)際測(cè)試，在海上晃蕩工況下通過(guò)加裝金屬孔板2，液膜區(qū)的覆蓋率提高至少20%以上，意味著換熱器的有效換熱面積提高20%，整體換熱性能也因此提高20%以上。
[0025]此外，本實(shí)用新型中所有的繞管I均需穿過(guò)金屬孔板2上的通孔進(jìn)行固定，金屬孔板2與中心筒3和殼體4均焊接在一起，能夠承受的強(qiáng)度應(yīng)力較高，適用于海上晃蕩工況。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器，其特征在于:它包括殼體和中心筒；所述中心筒設(shè)置于所述殼體的腔體內(nèi)，形成以環(huán)腔；所述環(huán)腔內(nèi)纏繞有若干繞管； 所述環(huán)腔內(nèi)設(shè)有若干個(gè)金屬孔板；所述金屬孔板豎直設(shè)置于所述環(huán)腔內(nèi)，所述繞管穿過(guò)所述金屬孔板上的通孔；所述金屬孔板的一端連接于所述殼體的內(nèi)壁，另一端連接于所述中心筒的外壁； 所述金屬孔板與所述殼體的頂部之間的腔體內(nèi)設(shè)有一氣液均布器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纏繞管式換熱器，其特征在于:所述金屬孔板沿所述中心筒的周向?qū)ΨQ布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纏繞管式換熱器，其特征在于:所述金屬孔板的厚度為Imm ?3mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纏繞管式換熱器，其特征在于:所述繞管的外徑為5mm?30mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纏繞管式換熱器，其特征在于:所述金屬孔板與所述殼體和所述中心筒均為焊接固定。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器。它包括殼體和中心筒；所述中心筒設(shè)置于所述殼體的腔體內(nèi)，形成以環(huán)腔；所述環(huán)腔內(nèi)纏繞有若干繞管；所述環(huán)腔內(nèi)設(shè)有若干個(gè)金屬孔板；金屬孔板豎直設(shè)置于所述環(huán)腔內(nèi)，繞管穿過(guò)所述金屬孔板上的通孔；金屬孔板的一端連接于所述殼體的內(nèi)壁，另一端連接于中心筒的外壁；所述金屬孔板與所述殼體的頂部之間的腔體內(nèi)設(shè)有一氣液均布器。本實(shí)用新型通過(guò)在腔體內(nèi)部豎直設(shè)置金屬孔板，將完整的一個(gè)腔體分隔成若干個(gè)獨(dú)立腔體，而各獨(dú)立腔體內(nèi)部的冷劑不會(huì)流入其他腔體中，因此可以保證進(jìn)入該獨(dú)立腔體的殼側(cè)冷劑的液膜與該腔體內(nèi)部的管內(nèi)工質(zhì)充分換熱，不會(huì)因?yàn)榇w的傾斜流入其它獨(dú)立腔體中導(dǎo)致原腔體內(nèi)部換熱失效。
【IPC分類】F28F1-32, F28D7-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204404855
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420735107
【發(fā)明人】陳杰, 單彤文, 浦暉, 密曉光, 李恩道, 鹿來(lái)運(yùn), 丁國(guó)良
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日