專利名稱：板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置及氣液兩相流混合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置及一種氣液兩相流混合方法。
背景技術(shù)：
隨著板翅式換熱器在石油化工行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，天然氣液化工藝的快速發(fā) 展，尤其是高效混合冷劑的工藝流程的發(fā)展。冷箱內(nèi)換熱器進(jìn)、出口為氣液兩相的流體分 配、換熱，且要求氣液兩相流體匯入、混合與分配，這對板翅式換熱器的設(shè)計(jì)、制造提出了新 的要求，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是不能滿足要求的?，F(xiàn)有產(chǎn)品中，在換熱器內(nèi)流道內(nèi)部匯入、混合與分配處理多組份的氣液兩相流是 不可能實(shí)現(xiàn)的，必須將原有的流體(單相或者氣液相)全部從板翅式換熱器中抽出，在板翅 式換熱器中設(shè)置出口，待抽出的流體與加入的兩相流體在類似分離罐中充分混合、重新分 離成新的氣相、液相流體。新的氣相、液相流體再分別進(jìn)入板翅式換熱器分配、混合、換熱。圖1、圖2為現(xiàn)有的板翅式換熱器的混合原理圖。圖1所示結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)流體混合。如果流體匯入前與匯入后組份不發(fā)生變化，此 結(jié)構(gòu)可行。但是此結(jié)構(gòu)對于匯入前流體與匯入流體比例關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，流體均勻分配有 困難，換熱效率會降低。圖2所示結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)部分流體的不完全混合。與圖1所示結(jié)構(gòu)相比，主要匯入前 流體與匯入流體比例關(guān)系可發(fā)生變化，但是增加了流體阻力。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中如要實(shí)現(xiàn)兩相流(尤其是多組份)混合后換熱必須采用的傳統(tǒng)結(jié) 構(gòu)圖。在實(shí)現(xiàn)兩相流分配的基本功能上是可以滿足的，但是它不能實(shí)現(xiàn)在板翅式換熱器內(nèi) 部混合，流體匯入是在混合區(qū)，且混合后還必須實(shí)現(xiàn)氣液相的分離。需將原流道I區(qū)流體全 部抽出，要實(shí)現(xiàn)均勻分配的流體流量大幅增加。同時(shí)增加了換熱器長度和流體阻力，增加的 管路也會增加流體阻力、流體流量增加也會增加氣液相分離罐的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述情況，提供一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置及 一種氣液兩相流混合方法，減少氣液兩相流體在板翅式換熱器中進(jìn)出口數(shù)量，減少再分配 兩相流體流量，提高兩相流流體分配的均勻性，在保證換熱器面積時(shí)減少換熱器的長度，減 小流體阻力。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，所述板翅式換熱器內(nèi)部順著液體流動的方 向，從下至上依次包括翅片流道I區(qū)、液體分配封條、翅片流道II區(qū)、氣體分配封條、翅片流 道III區(qū)；所述翅片流道I區(qū)、翅片流道II區(qū)、翅片流道III區(qū)為內(nèi)部設(shè)有換熱翅片的流道，所 述液體分配封條的長度、氣體分配封條的長度和換熱器的寬度一致；
所述液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)為，包括流體分配封條，所述流體分配封條 的長度與換熱器的寬度一致，沿所述流體分配封條的長度方向設(shè)有至少一條水平的流體槽道，所述流體槽道貫通所述流體分配封條的左右表面，所述流體槽道在靠近下游翅片流道 的一端設(shè)有垂直于所述流體槽道的流體分布槽，所述流體分布槽和所述流體槽道連通，所 述流體分配封條上設(shè)有流體槽道，所述流體槽道與所述流體分布槽在流體分配封條的寬度 方向上相互平行，所述流體槽道為貫通所述流體分配封條上下表面的通孔。作為優(yōu)選方式，所述流體分布槽和所述流體槽道的數(shù)量一致。作為優(yōu)選方式，所述流體分布槽和流體槽道位置對應(yīng)，二者在同一條平行于所述 流體分配封條寬度的直線上。作為優(yōu)選方式，所述流體槽道的斷面形狀為方形。作為優(yōu)選方式，所述流體分布槽的斷面形狀為圓形或方形。作為優(yōu)選方式，所述流體槽道的斷面形狀為方形或圓弧形。作為優(yōu)選方式，所述液體分配封條內(nèi)流體槽道與翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)外 連通，所述氣體分配封條內(nèi)流體槽道與翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)外連通。本發(fā)明還提供了一種使用上述板翅式換熱器均布裝置的氣液兩相流混合方法，包 括如下步驟
(1)待匯入的氣液兩相流體分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入液體分配封 條，與來自翅片流道I區(qū)內(nèi)部的流體在翅片流道II區(qū)中均勻混合；
(2)待匯入的所述氣相流體進(jìn)入氣體分配封條，與來自翅片流道II區(qū)的流體在翅片流 道III區(qū)內(nèi)均勻混合。當(dāng)所述液體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)外連通、所述 氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)外連通時(shí)，使用該板翅式換熱 器均布裝置的氣液兩相流混合方法，包括如下步驟
(1)待匯入的氣液兩相流體分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入液體分配 封條，與來自翅片流道I區(qū)內(nèi)部的流體在液體分配封條內(nèi)均勻混合，然后進(jìn)入翅片流道II 區(qū)；
(2)待匯入的氣相流體進(jìn)入氣體分配封條，與來自翅片流道II區(qū)的流體在氣體分配封 條均勻混合，然后進(jìn)入翅片流道III區(qū)。使所述液體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)外連通，可使 液相流體與翅片流道I區(qū)流體在液體分配封條實(shí)現(xiàn)混合；使液體分配封條內(nèi)的流體槽道與 翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)內(nèi)連通時(shí)，可使液相流體與翅片流道I區(qū)流體在翅片流道II 區(qū)實(shí)現(xiàn)混合。使所述氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)外連通，可使 氣相流體與翅片流道II區(qū)流體在氣體分配封條實(shí)現(xiàn)混合；使氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與 翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)內(nèi)連通時(shí)，可使氣相流體與翅片流道II區(qū)流體在翅片流道III 區(qū)實(shí)現(xiàn)混合。本發(fā)明裝置及混合方法在換熱器中部匯入氣液兩相流時(shí)，可改善兩相流流體分配 的均勻性，減少氣液兩相流體在板翅式換熱器中的進(jìn)出口數(shù)量，減少再分配兩相流體的流 量，降低流體阻力，在保證換熱器面積時(shí)縮短換熱器的長度。


圖1為一種現(xiàn)有的板翅式換熱器的混合原理圖。圖2為另一種現(xiàn)有的板翅式換熱器的混合原理圖。
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中如要實(shí)現(xiàn)氣液兩相流混合后高效換熱必須采用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4為實(shí)施例1的工作原理圖。圖5為實(shí)施例1的液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)主視圖。圖6為實(shí)施例1的液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖7為實(shí)施例1的液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖8為實(shí)施例3的液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)主視圖。圖9為實(shí)施例3的液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)俯視圖。其中，1為流體分配封條，2為隔板，3為流體分布槽，4為流體槽道、5為流體槽道， 6為氣體分配封條，7為液體分配封條，8為翅片流道I區(qū)，9為翅片流道II區(qū)，10為翅片流道 III 區(qū)。
實(shí)施例當(dāng)所述液體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)外連通時(shí)，液 相流體與翅片流道I區(qū)流體在液體分配封條實(shí)現(xiàn)混合；當(dāng)液體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅 片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)內(nèi)連通時(shí)，液相流體與翅片流道I區(qū)流體在翅片流道II區(qū)實(shí)現(xiàn)
混合O使所述氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)外連通時(shí)，氣 相流體與翅片流道II區(qū)流體在氣體分配封條實(shí)現(xiàn)混合；當(dāng)氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅 片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)內(nèi)連通時(shí)，可使氣相流體與翅片流道II區(qū)流體在翅片流道III區(qū) 實(shí)現(xiàn)混合。本發(fā)明裝置及混合方法在換熱器中部匯入氣液兩相流時(shí)，可改善兩相流流體分配 的均勻性，減少氣液兩相流體在板翅式換熱器中的進(jìn)出口數(shù)量，減少再分配兩相流體的流 量，降低流體阻力，在保證換熱器面積時(shí)縮短換熱器的長度。在本發(fā)明的實(shí)際產(chǎn)品實(shí)用中，液體或氣體分配封條中是否設(shè)置使流體直接混合的 連通結(jié)構(gòu)，主要是根據(jù)流體的條件，如流體流量、壓力等物性條件以及換熱器的寬度、流道 層數(shù)等來確定。液體分配封條可在板翅式換熱器的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置液體入口，氣體分配封條也可 在板翅式換熱器的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置氣體入口。本發(fā)明是氣液兩相流在板翅式換熱器內(nèi)部匯入、混合與分配處理方式，具體的實(shí) 施中，根據(jù)流體的具體條件，來確定其結(jié)構(gòu)尺寸。實(shí)施例1
如圖4至圖7所示，一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，所述板翅式換熱器內(nèi)部順 著流體流動的方向，從下至上依次包括翅片流道I區(qū)8、液體分配封條7、翅片流道II區(qū)9、 氣體分配封條6、翅片流道III區(qū)10 ；所述翅片流道I區(qū)、翅片流道II區(qū)、翅片流道III區(qū)為內(nèi) 部設(shè)有換熱翅片的流道，所述液體分配封條的長度、氣體分配封條的長度和換熱器的寬度
一致；
所述液體分配封條和氣體分配封條具有相似的結(jié)構(gòu)，包括位于兩隔板2之間的流體分 配封條1，所述流體分配封條1中的流體為液體或氣體，所述流體分配封條的長度與換熱器 的寬度一致，沿所述流體分配封條的長度方向設(shè)有一條水平的流體槽道4，所述流體槽道4中的流體為液體或氣體，所述流體槽道貫通所述流體分配封條的左右表面，所述流體槽道 在靠近下游翅片流道的一端設(shè)有垂直于所述流體槽道的流體分布槽3，所述流體分布槽3 中的流體為液體或氣體，所述流體分布槽和所述流體槽道連通，所述流體分配封條上設(shè)有 流體槽道5，所述流體槽道5中的流體為氣體或氣液兩相，所述流體槽道5與所述流體分布 槽在流體分配封條的寬度方向上相互平行，所述流體槽道為貫通所述流體分配封條上下表 面的通孔。所述流體分布槽和所述流體槽道的數(shù)量一致。所述流體分布槽和流體槽道位置 對應(yīng)，二者在同一條平行于所述流體分配封條寬度的直線上。所述流體槽道4的斷面形狀 為方形，所述流體分布槽3的斷面形狀為方形，也可為圓形，所述流體槽道5的斷面形狀為 方形，也可為圓弧 形。本實(shí)施例的液體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道I區(qū)在翅片流道II區(qū)內(nèi)連通， 氣體分配封條內(nèi)的流體槽道與翅片流道II區(qū)在翅片流道III區(qū)內(nèi)連通。一種使用上述板翅式換熱器均布裝置的氣液兩相流混合方法，包括如下步驟
(1)待匯入的氣液兩相流體經(jīng)分離罐后分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入 液體分配封條，與來自翅片流道I區(qū)內(nèi)部的流體在翅片流道II區(qū)中均勻混合；
(2)待匯入的所述氣相流體進(jìn)入氣體分配封條，與來自翅片流道II區(qū)的流體在翅片流 道III區(qū)內(nèi)均勻混合。實(shí)施例2
本裝置和實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于沿所述流體分配封條的長度方向設(shè)有 兩條水平的流體槽道4，所述液體分配封條內(nèi)的流體槽道4與翅片流道I區(qū)8在翅片流道II 區(qū)9外連通，所述氣體分配封條內(nèi)的流體槽道4與翅片流道II區(qū)9在翅片流道III區(qū)10外連
ο此時(shí)，使用該板翅式換熱器均布裝置的氣液兩相流混合方法，包括如下步驟
(1)待匯入的氣液兩相流體經(jīng)分離罐后分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入 液體分配封條，與來自翅片流道I區(qū)內(nèi)部的流體在液體分配封條內(nèi)均勻混合，然后進(jìn)入翅 片流道II區(qū)；
(2)待匯入的氣相流體進(jìn)入氣體分配封條，與來自翅片流道II區(qū)的流體在氣體分配封 條均勻混合，然后進(jìn)入翅片流道III區(qū)。實(shí)施例3
如圖8、圖9所示，本裝置和實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于流體分布槽3和流體 槽道5錯開，二者不在同一條平行于所述流體分配封條寬度的直線上。本發(fā)明不局限于前述的實(shí)施方式，可拓展到流體方向的反向變化，液體分配封條、 氣體分配封條的前后順序調(diào)整等。
權(quán)利要求
1.一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述板翅式換熱器內(nèi)部順著 流體流動的方向，從下至上依次包括翅片流道I區(qū)(8)、液體分配封條(7)、翅片流道II區(qū) (9)、氣體分配封條(6)、翅片流道III區(qū)(10)；所述翅片流道I區(qū)(8)、翅片流道II區(qū)(9)、翅 片流道III區(qū)(10)為內(nèi)部設(shè)有換熱翅片的流道，所述液體分配封條的長度、氣體分配封條的 長度和換熱器的寬度一致；所述液體分配封條和氣體分配封條的結(jié)構(gòu)為包括流體分配封條(1)，所述流體分配 封條(1)的長度與換熱器的寬度一致，沿所述流體分配封條(1)的長度方向設(shè)有至少一條 水平的流體槽道(4)，所述流體槽道(4)貫通所述流體分配封條(1)的左右表面，所述流體 槽道(4)在靠近下游翅片流道的一端設(shè)有垂直于所述流體槽道的流體分布槽(3)，所述流 體分布槽(3 )和所述流體槽道(4 )連通，所述流體分配封條(1)上設(shè)有流體槽道(5 )，所述流 體槽道(5 )與所述流體分布槽(3 )在流體分配封條(1)的寬度方向上相互平行，所述流體槽 道(5)為貫通所述流體分配封條(1)上下表面的通孔。
2.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述流體分 布槽(3)和所述流體槽道(5)的數(shù)量一致。
3.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述流體分 布槽(3 )和流體槽道(5 )位置對應(yīng)，二者在同一條平行于所述流體分配封條(1)寬度的直線 上。
4.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述流體槽 道(4)的斷面形狀為方形。
5.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述流體分 布槽(3)的斷面形狀為圓形或方形。
6.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述流體槽 道(5)的斷面形狀為方形或圓弧形。
7.如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，其特征在于所述液體分 配封條(7 )內(nèi)流體槽道(5 )與翅片流道I區(qū)(8 )在翅片流道II區(qū)(9 )外連通，所述氣體分配 封條(6 )內(nèi)流體槽道(5 )與翅片流道II區(qū)(9 )在翅片流道III區(qū)(10 )外連通。
8.使用如權(quán)利要求1所述的板翅式換熱器均布裝置的氣液兩相流混合方法，其特征在 于，包括如下步驟〔D待匯入的氣液兩相流體分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入液體分配封 條(7)，與來自翅片流道I區(qū)(8)內(nèi)部的流體在翅片流道II區(qū)(9)中均勻混合；f;:待匯入的所述氣相流體進(jìn)入氣體分配封條(6)，與來自翅片流道II區(qū)(9)的流體在翅片流道III區(qū)(10)內(nèi)均勻混合。
9.使用如權(quán)利要求7所述的板翅式換熱器均布裝置的氣液兩相流混合方法，其特征在 于包括如下步驟 ;待匯入的氣液兩相流體分離成液相流體、氣相流體，所述液相流體進(jìn)入液體分配封條(7)，與來自翅片流道I區(qū)(8)內(nèi)部的流體在液體分配封條(7)內(nèi)均勻混合，然后進(jìn)入翅 片流道II區(qū)(9)；玄待匯入的氣相流體進(jìn)入氣體分配封條(6)，與來自翅片流道II區(qū)(9)的流體在氣體 分配封條(6)均勻混合，然后進(jìn)入翅片流道III區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種板翅式換熱器氣液兩相流均布裝置，所述板翅式換熱器內(nèi)部順著流體流動的方向，從下至上依次包括翅片流道Ⅰ區(qū)、液體分配封條、翅片流道Ⅱ區(qū)、氣體分配封條、翅片流道Ⅲ區(qū)；所述翅片流道Ⅰ區(qū)、翅片流道Ⅱ區(qū)、翅片流道Ⅲ區(qū)為內(nèi)部設(shè)有換熱翅片的流道，所述液體分配封條的長度、氣體分配封條的長度和換熱器的寬度一致；本發(fā)明還涉及一種氣液兩相流在板翅式換熱器內(nèi)部混合的方法；本發(fā)明裝置及混合方法在換熱器中部匯入氣液兩相流時(shí)，可改善兩相流流體分配的均勻性，減少氣液兩相流體在板翅式換熱器中的進(jìn)出口數(shù)量，減少再分配兩相流體的流量，降低流體阻力，在保證換熱器面積時(shí)縮短換熱器的長度。
文檔編號F28F9/22GK102135390SQ20111010212
公開日2011年7月27日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者何敏, 周勇, 譚民邦 申請人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司