專利名稱：一種分配器及具有該分配器的板翅式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分配器及具有該分配器的換熱器，特別是關(guān)于一種適用于海上浮式環(huán)境的分配器及具有該分配器的板翅式換熱器。
背景技術(shù)：
眾所周知，作為獨(dú)立的液化天然氣FPSO (Floating Production Storage andOffloading，浮式儲(chǔ)油卸油裝置)中的所有工藝和設(shè)備，原則上必須具備陸上的基本特征。其中，預(yù)處理單元和液化工藝單元的布置是FPSO中設(shè)備數(shù)量和空間要求最集中的體現(xiàn)；同時(shí)，在海上晃動(dòng)環(huán)境下，關(guān)鍵設(shè)備的正常運(yùn)行和性能在一定程度上也受到了影響。為使整個(gè)工藝系統(tǒng)適應(yīng)海上條件，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的海上適應(yīng)性研究也是備受關(guān)注的問題。冷箱作為FPSO上的關(guān)鍵設(shè)備，其包括換熱器；要使冷箱設(shè)備適應(yīng)海上傾斜與晃動(dòng)的環(huán)境，其關(guān)鍵在于解決好氣液兩相流體進(jìn)入換熱器時(shí)所產(chǎn)生的流體分配不均勻現(xiàn)象，因·此，必須在氣液兩相流體的入口處與換熱器內(nèi)的各層通道之間，設(shè)置有效的氣液兩相流體的分配機(jī)構(gòu)，才能將氣液兩相流體均勻地分配到各層通道內(nèi)。為此，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)換熱器內(nèi)的均勻分配問題進(jìn)行了一系列研究，研究表明換熱器物流分配不均勻與多種因素有關(guān)除了制造工藝及污垢阻力方面的原因外，主要與不合理的入口設(shè)計(jì)有關(guān)。目前，入口結(jié)構(gòu)物流分配的研究主要集中在物流分配規(guī)律以及二次封頭、內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)上，這些都屬于靜態(tài)工況下的研究。氣液分配方面，主要集中在換熱器入口部分在各通道之間的分布均勻性的完善與提高，一般是，氣液混合液通過入口處導(dǎo)流管等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分配作用，對(duì)氣液進(jìn)行各通道間的均布。對(duì)于海上晃動(dòng)工況下，物流分配規(guī)律的動(dòng)態(tài)研究很少。對(duì)改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，使之提高抗晃動(dòng)性能，針對(duì)性地減小海上工況下入口物流分配的不均勻性的研究也非常少。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠使氣液介質(zhì)均勻分布于流道內(nèi)，實(shí)現(xiàn)均勻換熱的分配器及具有該分配器的板翅式換熱器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種分配器，其特征在于它包括上、下開口的分配器殼體，所述分配器殼體底部為長方形框架，所述分配器殼體內(nèi)豎向間隔插設(shè)有若干隔板，各所述隔板將所述長方形框架分成若干個(gè)氣相通道；所述分配器殼體內(nèi)設(shè)置有一液相通道，所述液相通道是一個(gè)矩形管，所述液相通道橫向設(shè)置、穿過各個(gè)所述隔板，所述液相通道的兩端對(duì)應(yīng)的所述分配器殼體上均設(shè)有一液相入口，兩所述液相入口的外側(cè)均設(shè)置有一液相入口封頭；所述液相通道內(nèi)的中部設(shè)置有一擋板隔斷，相鄰兩個(gè)所述隔板之間的所述液相通道頂部均設(shè)置有一出液孔，各個(gè)所述出液孔上方的兩個(gè)所述隔板之間形成氣液混合通道?！N具有上述分配器的板翅式換熱器，其特征在于它包括一換熱器殼體，所述換熱器殼體內(nèi)從下到上依次設(shè)置為氣相導(dǎo)流區(qū)、分配區(qū)、翅片區(qū)和氣液混合導(dǎo)流區(qū)；所述氣相導(dǎo)流區(qū)內(nèi)設(shè)置有一個(gè)波浪形的氣相介質(zhì)導(dǎo)流片，所述氣相導(dǎo)流區(qū)所在的所述換熱器殼體底部的中間位置設(shè)置有氣相入口，所述氣相入口外側(cè)設(shè)置有氣相入口封頭；所述分配區(qū)內(nèi)設(shè)置有所述分配器，所述分配器殼體采用所述換熱器殼體，所述分配器底部的所述長方形框架設(shè)置在所述氣相介質(zhì)導(dǎo)流片的頂部；兩所述液相入口設(shè)置在所述液相通道兩端對(duì)應(yīng)的所述換熱器殼體上，所述液相入口封頭設(shè)置在所述液相入口的外側(cè)；所述翅片區(qū)內(nèi)設(shè)置一波浪形的翅片，所述翅片設(shè)置在所述分配器的所有所述隔板的頂部；所述氣液混合導(dǎo)流區(qū)內(nèi)設(shè)置有一波浪形的混合液導(dǎo)流片，所述混合液導(dǎo)流片設(shè)置在所述翅片的頂部，所述氣液混合導(dǎo)流區(qū)所在的所述換熱器殼體頂部的中間位置設(shè)有一氣液混合出口，所述氣液混合出口外側(cè)設(shè)置有一氣液混合出口封頭。所述氣液混合通道的長度為80mm 150mm。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的換熱器包括隔板底部的氣相通道和隔板上部的氣液混合通道，液相通道穿過各個(gè)隔板，液相通道的兩側(cè)進(jìn)液，通過液相通道的頂部出液孔流出，與氣相介質(zhì)混合后進(jìn)入氣液混合通道進(jìn)行分配；本發(fā)明通過氣液分別進(jìn)入分配器實(shí)現(xiàn)氣液均布混合，達(dá)到流質(zhì)均勻分布，均勻換熱的目的；同時(shí)通過采用隔板結(jié)構(gòu)，提高了抗晃動(dòng)性能，能夠解決船體晃動(dòng)帶來的不均勻分配問題，提高了 晃動(dòng)條件下?lián)Q熱器內(nèi)流質(zhì)均布的穩(wěn)定性，達(dá)到在海上浮式環(huán)境下板翅式換熱器正常工作的目的。2、本發(fā)明的分配器結(jié)構(gòu)考慮到氣液在封頭內(nèi)受分配影響的大小不同，選擇氣相介質(zhì)按照傳統(tǒng)方式由封頭進(jìn)入導(dǎo)流片形成氣相介質(zhì)均布，而液相介質(zhì)則由兩側(cè)直接進(jìn)入位于翅片區(qū)前端的分配器，從而避免了由于封頭的不均勻分配以及導(dǎo)流片方向角度的差別而導(dǎo)致的液相介質(zhì)嚴(yán)重分配不均的問題。3、本發(fā)明的分配器通過隔板隔斷翅片每個(gè)流道上已分配的氣液量，將氣液的混合作用布置在緊鄰翅片區(qū)的氣液混合通道內(nèi)，充分混合后方可進(jìn)入翅片區(qū)，防止出現(xiàn)大規(guī)模的對(duì)流現(xiàn)象，有效地避免由于晃動(dòng)等不利因素造成的氣液分層等嚴(yán)重影響換熱器換熱效果的情況。4、本發(fā)明的液相介質(zhì)從兩側(cè)進(jìn)入液相通道，有效地縮短了液相介質(zhì)供給長度，可以很好地解決由一側(cè)進(jìn)入而造成的液相介質(zhì)分配嚴(yán)重不均的問題；氣相介質(zhì)流過液相通道外側(cè)產(chǎn)生繞流，起到節(jié)流作用，有助于氣相介質(zhì)以較高的速度出現(xiàn)在氣液混合通道內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)與液相介質(zhì)的充分混合。5、本發(fā)明分配器的液相通道中間用擋板隔斷封閉，可以隔斷另一側(cè)流入液相介質(zhì)流量波動(dòng)帶來的整體的液相介質(zhì)分配的影響，更易操作控制；液相通道的出液孔朝上，可以保證液相介質(zhì)在流出液相通道時(shí)有一定的垂直向上的速度，可以減少氣相介質(zhì)帶動(dòng)液相介質(zhì)向上流動(dòng)所消耗的能量，使混合更加容易。6、本發(fā)明的分配器在整個(gè)氣相通道和混合通道中放置若干隔板，隔斷相鄰的混合通道之間的聯(lián)系，使每個(gè)出液孔能夠獨(dú)立支配該通道內(nèi)的液相介質(zhì)供給量；隔板能夠?qū)庖簝上嗔鲌?chǎng)的形成起到限制的作用，可有效解決在海上晃動(dòng)影響下，垂直于氣液流動(dòng)的方向出現(xiàn)大規(guī)模的混合、氣液分配不均勻的問題。7、本發(fā)明采用板翅式換熱器，板翅式換熱器具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備體積小，占地面積小，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，在海況復(fù)雜條件下，F(xiàn)PSO對(duì)空間要求高，對(duì)結(jié)構(gòu)要求更加嚴(yán)格，因此，板翅式換熱器較其它類型的換熱器，更能適應(yīng)海上這一特殊環(huán)境的要求。本發(fā)明能夠滿足海上晃動(dòng)條件下?lián)Q熱器內(nèi)氣液均布、正常工作的需求，可廣泛用于海上晃動(dòng)環(huán)境下的液化天然氣FPSO中。


圖I是本發(fā)明具有分配器的換熱器結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明分配器內(nèi)介質(zhì)流向示意3是圖2中A-A截面介質(zhì)流向示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本發(fā)明包括一換熱器殼體1，換熱器殼體I內(nèi)從下到上依次設(shè)置為氣相導(dǎo)流區(qū)2、分配區(qū)3、翅片區(qū)4和氣液混合導(dǎo)流區(qū)5。如圖I所示，氣相導(dǎo)流區(qū)2內(nèi)設(shè)置有一個(gè)波浪形的氣相介質(zhì)導(dǎo)流片21，氣相導(dǎo)流區(qū)2所在的換熱器殼體I底部的中間位置設(shè)置有氣相入口，氣相入口外側(cè)設(shè)置有氣相入口封頭22，打開氣相入口封頭22，氣相介質(zhì)通過氣相入口進(jìn)入氣相導(dǎo)流區(qū)2，氣相介質(zhì)經(jīng)過氣相介質(zhì)導(dǎo)流片21的作用進(jìn)入分配區(qū)3。如圖I、圖2所示，分配區(qū)3內(nèi)設(shè)置有分配器，分配器包括設(shè)置在氣相介質(zhì)導(dǎo)流片 21頂部的長方形框架31，分配器內(nèi)豎向間隔插設(shè)有若干隔板32，各隔板32將分配器的長方形框架31分成若干個(gè)氣相通道33 ;分配器還包括一液相通道34，液相通道34是一個(gè)矩形管，液相通道34橫向設(shè)置、穿過各個(gè)隔板32，液相通道34的兩端對(duì)應(yīng)的換熱器殼體I上均設(shè)有一液相入口，液相入口的外側(cè)均設(shè)置有一液相入口封頭35 ;液相通道34內(nèi)的中部設(shè)置有一擋板隔斷36，液相通道34呈現(xiàn)兩端開放，中間隔斷的形式。相鄰兩個(gè)隔板32之間的液相通道34頂部均設(shè)置有一出液孔37，各個(gè)出液孔37上方的兩個(gè)隔板32之間形成了氣液混合通道38。打開液相入口封頭35，液相介質(zhì)由兩側(cè)液相入口進(jìn)入液相通道34，從液相通道34頂部的出液孔37流出；同時(shí)，氣相介質(zhì)在液相通道34外側(cè)形成繞流，由于氣相介質(zhì)流動(dòng)空間變小形成節(jié)流，產(chǎn)生較大的氣相速度；氣相介質(zhì)和液相介質(zhì)混合后進(jìn)入氣液混合通道38 (如圖3所示)。如圖I所示，翅片區(qū)4內(nèi)設(shè)置一波浪形的翅片41，翅片41設(shè)置在分配器的所有隔板32的頂部。如圖I所示，氣液混合導(dǎo)流區(qū)5內(nèi)設(shè)置有一波浪形的混合液導(dǎo)流片51，混合液導(dǎo)流片51設(shè)置在翅片41的頂部，氣液混合導(dǎo)流區(qū)5所在的換熱器殼體I頂部的中間位置設(shè)有一氣液混合出口，氣液混合出口外側(cè)設(shè)置有一氣液混合出口封頭52。如圖2所示，本發(fā)明的分配器還可以獨(dú)立出來，用在除了上述板翅式換熱器的其他換熱器上，分配器包括一上、下開口的分配器殼體，長方形框架31、各個(gè)隔板32和液相通道34均設(shè)置在分配器殼體內(nèi)，兩個(gè)液相入口對(duì)應(yīng)設(shè)置在液相通道34兩端的分配器殼體上，兩個(gè)液相入口封頭35對(duì)應(yīng)設(shè)置在兩個(gè)液相入口的外側(cè)。本發(fā)明換熱器的工作流程為I)打開氣相入口封頭22，氣相介質(zhì)通過氣相入口進(jìn)入氣相導(dǎo)流區(qū)2，氣相介質(zhì)經(jīng)過氣相介質(zhì)導(dǎo)流片21的導(dǎo)流均勻分布在整個(gè)氣相導(dǎo)流區(qū)2 ;同時(shí)，打開液相入口封頭35，液相介質(zhì)通過在分配器兩側(cè)設(shè)置的液相入口進(jìn)入液相通道34。2)氣相導(dǎo)流區(qū)2的頂部與分配區(qū)3內(nèi)分配器的氣相通道33連通，氣相介質(zhì)通過氣相通道33進(jìn)入分配區(qū)3，在液相通道34外側(cè)形成繞流；同時(shí)，液相通道34內(nèi)相向流動(dòng)的液相介質(zhì)通過液相通道34頂部設(shè)置的若干出液孔37流出；氣相介質(zhì)與液相介質(zhì)進(jìn)行接觸，進(jìn)入氣液混合通道38實(shí)現(xiàn)混合作用，達(dá)到分配的效果。其中，液相通道34中間設(shè)置有擋板隔斷36，擋板隔斷36的兩側(cè)液相介質(zhì)不連通，互不干涉。上述過程中，由于氣相介質(zhì)經(jīng)過液相通道34外側(cè)產(chǎn)生繞流，且在該區(qū)域空間變窄，因此，在此處有節(jié)流作用，有助于氣相介質(zhì)以較高的速度出現(xiàn)在氣液混合通道38內(nèi)，實(shí)現(xiàn)與液相介質(zhì)的充分混合。3)氣相介質(zhì)與液相介質(zhì)在氣液混合通道38內(nèi)實(shí)現(xiàn)氣液充分混合之后，在分配器出口直接進(jìn)入翅片區(qū)4，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)換熱作用。4)通過翅片區(qū)4換熱后的氣相介質(zhì)與液相介質(zhì)混合物進(jìn)入氣液混合導(dǎo)流區(qū)5，通過混合液導(dǎo)流片51的導(dǎo)流作用，從氣液混合出口流出。上述實(shí)例中，液相通道34上的出液孔37的大小、數(shù)量和位置的布置，取決于換熱器內(nèi)介質(zhì)的性質(zhì)、流量、氣液比等參數(shù)的設(shè)置。上述實(shí)例中，分配區(qū)3內(nèi)分配器的氣液混合通道38較長,大約在80mm 150mm之間，主要考慮的是氣液混合后流場(chǎng)的形成，需要使其充分發(fā)展，充分混合后，進(jìn)入翅片區(qū)4，達(dá)到較好的氣液分配混合效果。 上述實(shí)例中，分配器的厚度與波浪形翅片41上的流道深度相同，分配器位于氣相介質(zhì)導(dǎo)流片21與波浪形翅片41之間，對(duì)氣液兩相流進(jìn)行均布、分配；氣液分別進(jìn)入分配器實(shí)現(xiàn)氣液均布混合，使流入翅片區(qū)4的流質(zhì)均勻分布于流道，實(shí)現(xiàn)均勻換熱的目的。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種分配器，其特征在于它包括上、下開口的分配器殼體，所述分配器殼體底部為長方形框架，所述分配器殼體內(nèi)豎向間隔插設(shè)有若干隔板，各所述隔板將所述長方形框架分成若干個(gè)氣相通道；所述分配器殼體內(nèi)設(shè)置有一液相通道，所述液相通道是一個(gè)矩形管，所述液相通道橫向設(shè)置、穿過各個(gè)所述隔板，所述液相通道的兩端對(duì)應(yīng)的所述分配器殼體上均設(shè)有一液相入口，兩所述液相入口的外側(cè)均設(shè)置有一液相入口封頭；所述液相通道內(nèi)的中部設(shè)置有一擋板隔斷，相鄰兩個(gè)所述隔板之間的所述液相通道頂部均設(shè)置有一出液孔，各個(gè)所述出液孔上方的兩個(gè)所述隔板之間形成氣液混合通道。
2.—種具有如權(quán)利要求I所述分配器的板翅式換熱器，其特征在于它包括一換熱器殼體，所述換熱器殼體內(nèi)從下到上依次設(shè)置為氣相導(dǎo)流區(qū)、分配區(qū)、翅片區(qū)和氣液混合導(dǎo)流區(qū)； 所述氣相導(dǎo)流區(qū)內(nèi)設(shè)置有一個(gè)波浪形的氣相介質(zhì)導(dǎo)流片，所述氣相導(dǎo)流區(qū)所在的所述換熱器殼體底部的中間位置設(shè)置有氣相入口，所述氣相入口外側(cè)設(shè)置有氣相入口封頭； 所述分配區(qū)內(nèi)設(shè)置有所述分配器，所述分配器殼體采用所述換熱器殼體，所述分配器底部的所述長方形框架設(shè)置在所述氣相介質(zhì)導(dǎo)流片的頂部；兩所述液相入口設(shè)置在所述液相通道兩端對(duì)應(yīng)的所述換熱器殼體上，所述液相入口封頭設(shè)置在所述液相入口的外側(cè)； 所述翅片區(qū)內(nèi)設(shè)置一波浪形的翅片，所述翅片設(shè)置在所述分配器的所有所述隔板的頂部; 所述氣液混合導(dǎo)流區(qū)內(nèi)設(shè)置有一波浪形的混合液導(dǎo)流片，所述混合液導(dǎo)流片設(shè)置在所述翅片的頂部，所述氣液混合導(dǎo)流區(qū)所在的所述換熱器殼體頂部的中間位置設(shè)有一氣液混合出口，所述氣液混合出口外側(cè)設(shè)置有一氣液混合出口封頭。
3.如權(quán)利要求2所述的具有分配器的板翅式換熱器，其特征在于所述氣液混合通道的長度為80mm 150mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分配器及具有該分配器的板翅式換熱器，其特征在于它包括上、下開口的分配器殼體，所述分配器殼體底部為長方形框架，所述分配器殼體內(nèi)豎向間隔插設(shè)有若干隔板，各所述隔板將所述長方形框架分成若干個(gè)氣相通道；它還包括一液相通道，所述液相通道是一個(gè)矩形管，所述液相通道橫向設(shè)置、穿過各個(gè)所述隔板，所述液相通道的兩端對(duì)應(yīng)的所述分配器殼體上均設(shè)有一液相入口，所述液相入口的外側(cè)均設(shè)置有一液相入口封頭；所述液相通道內(nèi)的中部設(shè)置有一擋板隔斷，相鄰兩個(gè)所述隔板之間的所述液相通道頂部均設(shè)置有一出液孔，各個(gè)所述出液孔上方的兩個(gè)所述隔板之間形成氣液混合通道。本發(fā)明能夠滿足海上晃動(dòng)條件下?lián)Q熱器內(nèi)氣液均布、正常工作的需求，可廣泛用于海上晃動(dòng)環(huán)境下的液化天然氣FPSO中。
文檔編號(hào)F28C3/06GK102914204SQ20121040125
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者謝彬, 李玉星, 喻西崇, 王春升, 王武昌, 李焱, 程兵, 鄭曉鵬, 王世圣, 謝文會(huì), 馮加果, 李陽, 胡其會(huì) 申請(qǐng)人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 中國石油大學(xué)(華東)