同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器。微通道扁管纏繞式換熱器包括換熱器本體；換熱器本體的殼體內(nèi)設(shè)有若干微通道扁管，微通道扁管以設(shè)于殼體內(nèi)的中心筒為中心纏繞式盤旋；微通道扁管的兩端開口分別與設(shè)于殼體底部的進(jìn)口管和設(shè)于殼體頂部的出口管相連接；每條微通道扁管的腔體內(nèi)設(shè)有若干微通道流路；每層微通道扁管內(nèi)的每條微通道扁管連接至少一條集流管，集流管為兩端封閉的管路；微通道流路與集流管相連通，設(shè)于集流管兩側(cè)的微通道流路的數(shù)量、孔徑和/或橫截面的形狀不等。本發(fā)明可以在流體從氣相向液相轉(zhuǎn)變過程中所流經(jīng)管道的水力直徑不斷降低，達(dá)到既降低前期氣管段內(nèi)氣體的流阻，又增強(qiáng)了后期液管段內(nèi)液體的換熱效果。
【專利說明】同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器，屬于低溫?fù)Q熱【技術(shù)領(lǐng)域】的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]繞管式換熱器是大型陸上天然氣液化工廠的首選主低溫?fù)Q熱器。據(jù)統(tǒng)計，90%的大型陸上天然氣液化工廠采用了繞管式換熱器。纏繞管式換熱器是由多個圓管一層層圍繞中心筒纏繞而成。圓管內(nèi)流動的介質(zhì)與殼體內(nèi)流動的介質(zhì)進(jìn)行熱交換?，F(xiàn)有技術(shù)(Hausen/Linde，低溫技術(shù)，1985年第二版，第471-475頁；顧安忠，液化天然氣技術(shù)手冊，2012年第一版，第484-485頁)報道了纏繞管式換熱器，但大多采用等管徑的繞管。天然氣在管內(nèi)流動時，流體在換熱器管內(nèi)側(cè)從氣體狀態(tài)逐漸冷凝為過冷液體，使得流速從開始段比較大而后逐漸下降。由于大的流速對應(yīng)著大的壓降與大的傳熱系數(shù)，因此這種纏繞式換熱器存在進(jìn)口氣管段壓降偏大而出口液管段傳熱性能偏差的問題。
[0003]中國專利申請?zhí)枮?00680027902.8，專利名稱為“具有不同管徑的纏繞式換熱器”的申請對現(xiàn)有的纏繞式換熱器進(jìn)行了改進(jìn)，該發(fā)明的纏繞式換熱器只是在不同流路中采用不同管徑的圓管，有利于照顧到不同流路中傳熱介質(zhì)特性的差異，但并沒有解決同一流路中進(jìn)口段壓降偏大而出口段傳熱性能偏差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器，本發(fā)明通過微通道扁管來代替圓管，并改變流體所流經(jīng)的微通道扁管的孔徑大小和通道數(shù)目，繼而減少了流體從氣相向液相轉(zhuǎn)變過程中所流經(jīng)管道的水力直徑，既降低了前期氣體的流阻，又增強(qiáng)了后期液體的換熱效果。
[0005]本發(fā)明所提供的一種同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器，包括換熱器本體；所述換熱器本體的殼體內(nèi)設(shè)有若干微通道扁管，所述微通道扁管以設(shè)于所述殼體內(nèi)的中心筒為中心纏繞式盤旋；所述微通道扁管的兩端開口分別與設(shè)于所述殼體底部的進(jìn)口管和設(shè)于所述殼體頂部的出口管相連接；
[0006]每條所述微通道扁管的腔體內(nèi)設(shè)有若干微通道流路；
[0007]每層所述微通道扁管內(nèi)的每條所述微通道扁管連接至少一條集流管，所述集流管為兩端封閉的管路；所述微通道流路與所述集流管相連通，設(shè)于所述集流管兩側(cè)的所述微通道流路的數(shù)量、孔徑和/或橫截面的形狀不等。
[0008]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，所述微通道流路的橫截面的形狀可為方形、圓形或三角形；
[0009]所述微通道流路的孔徑可為0.2mm?5mm。
[0010]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，所述集流管可為圓管，所述圓管的直徑可為5mm?100_ ;所述集流管的設(shè)置可以改變流體流經(jīng)的微通道扁管的孔徑大小。[0011]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，每層所述微通道扁管內(nèi)的每條所述微通道扁管連接的所述集流管之間相連接，且相鄰所述集流管之間設(shè)有一擋板，即多個集流管通過擋板相連接成一個整體，易于制造和安裝。
[0012]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，所述集流管沿所述換熱器本體的軸向方向設(shè)置。
[0013]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，所述微通道扁管和所述微通道流路焊接固定于所述集流管的管壁上，焊接的方式比較牢固。
[0014]所述的微通道扁管纏繞式換熱器中，沿所述換熱器本體的軸向方向上，若干所述微通道扁管通過一支架相連接，以增加牢固性。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明微通道扁管纏繞式換熱器時，可以進(jìn)行多股流體介質(zhì)同時進(jìn)行換熱，且每股流體在同一流路中的流道截面積是可變的。管內(nèi)側(cè)介質(zhì)從殼體底部的不同進(jìn)口管流入到相連接的微通道扁管內(nèi)，沿微通道管內(nèi)壁自下而上螺旋流動；通過每層微通道扁管所連接的集流管時，管內(nèi)側(cè)介質(zhì)先混合再分別進(jìn)入下一不同微通道形狀、微通道孔徑或微通道數(shù)量的微通道扁管內(nèi)；最終從殼體頂部的出口管流出。殼側(cè)介質(zhì)從殼體上部的殼側(cè)進(jìn)口進(jìn)入到殼腔內(nèi)，沿著微通道扁管外壁降膜流下，通過微通道扁管壁面和管內(nèi)側(cè)流股進(jìn)行熱交換，最終從殼體下部的殼側(cè)出口流出。
[0016]本發(fā)明提供的微通道扁管纏繞式換熱器，通過微通道扁管來代替圓管，增加了制冷劑的流道數(shù)量與管子的耐壓性；又通過集流管的作用改變流體所流經(jīng)的微通道扁管的微通道形狀、微通道孔徑和微通道數(shù)目；因此可以在流體從氣相向液相轉(zhuǎn)變過程中所流經(jīng)管道的水力直徑不斷降低，達(dá)到既降低前期氣管段內(nèi)氣體的流阻，又增強(qiáng)了后期液管段內(nèi)液體的換熱效果，避免了以前纏繞式換熱器存在進(jìn)口氣管段壓降偏大而出口液管段傳熱性能偏差的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中虛線所示結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
[0019]圖中各標(biāo)記如下:
[0020]I微通道扁管、2集流管、3擋板、4中心筒、5支架、6殼體、7進(jìn)口管、8出口管?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0022]如圖1和圖2所示，本發(fā)明所提供的同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器包括換熱器本體；該換熱器本體的殼體6內(nèi)設(shè)有3條微通道扁管I。3條微通道扁管I以設(shè)于殼體6內(nèi)的中心筒4為中心纏繞式盤旋。微通道扁管I的兩端開口分別與設(shè)于殼體6底部的進(jìn)口管7和設(shè)于殼體6頂部的出口管8相連接。
[0023]如圖2所示，每條微通道扁管3的腔體內(nèi)設(shè)有多個微通道流路(圖中未標(biāo))。每層微通道扁管I的3個微通道扁管連接一集流管2，該集流管2為兩端封閉的圓管，其沿?fù)Q熱器本體的軸向方向設(shè)置；相鄰2個微通道扁管3之間通過一擋板3隔開。且從微通道扁管I的一端至另一端，微通道流路的數(shù)量由6條變?yōu)?條，微通道流路的橫截面的形狀由長方形變?yōu)閳A形，因此可改變流體所流經(jīng)的微通道流路的形狀、孔徑和數(shù)目。
[0024]為了提高連接的牢固性，將微通道扁管I和微通道流路與集流管2通過焊接固定。且沿?fù)Q熱器本體的軸向方向上，多個微通道扁管I通過一支架5相連接。
[0025]本發(fā)明提供的微通道扁管纏繞式換熱器，集流管的直徑可在5mm?IOOmm的范圍內(nèi)調(diào)整；微通道流路的橫截面的形狀可為方形、圓形或三角形等形狀，其孔徑可在0.2_?5mm的范圍內(nèi)調(diào)整。根據(jù)實(shí)際使用情況，可在每層微通道扁管設(shè)置多個集流管。
[0026]使用本發(fā)明的微通道扁管纏繞式換熱器時，可以進(jìn)行多股流體介質(zhì)同時進(jìn)行換熱，且每股流體在同一流路中的流道截面積是可變的。具體過程如下:
[0027]管內(nèi)側(cè)介質(zhì)從殼體底部的不同進(jìn)口管流入到相連接的微通道扁管I內(nèi)，沿微通道管內(nèi)壁自下而上螺旋流動；通過每層微通道扁管I所連接的集流管2時，管內(nèi)側(cè)介質(zhì)先混合再分別進(jìn)入下一不同微通道形狀、微通道孔徑或微通道數(shù)量的微通道扁管I內(nèi)；最終從殼體頂部的出口管8流出。殼側(cè)介質(zhì)從殼體上部的殼側(cè)進(jìn)口進(jìn)入到殼腔內(nèi)，沿著微通道扁管I外壁降膜流下，通過微通道扁管I壁面和管內(nèi)側(cè)流股進(jìn)行熱交換，最終從殼體下部的殼側(cè)出口流出。
【權(quán)利要求】
1.一種同一流路中變水力直徑的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于: 所述微通道扁管纏繞式換熱器包括換熱器本體；所述換熱器本體的殼體內(nèi)設(shè)有若干微通道扁管，所述微通道扁管以設(shè)于所述殼體內(nèi)的中心筒為中心纏繞式盤旋；所述微通道扁管的兩端開口分別與設(shè)于所述殼體底部的進(jìn)口管和設(shè)于所述殼體頂部的出口管相連接； 每條所述微通道扁管的腔體內(nèi)設(shè)有若干微通道流路； 每層所述微通道扁管內(nèi)的每條所述微通道扁管連接至少一條集流管，所述集流管為兩端封閉的管路；所述微通道流路與所述集流管相連通，設(shè)于所述集流管兩側(cè)的所述微通道流路的數(shù)量、孔徑和/或橫截面的形狀不等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:所述微通道流路的橫截面的形狀為方形、圓形或三角形； 所述微通道流路的孔徑為0.2mm?5_。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:所述集流管為圓管，所述圓管的直徑為5mm?100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:每層所述微通道扁管內(nèi)的每條所述微通道扁管連接的所述集流管之間相連接，且相鄰所述集流管之間設(shè)有一擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:所述集流管沿所述換熱器本體的軸向方向設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:所述微通道扁管和所述微通道流路焊接固定于所述集流管的管壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于:沿所述換熱器本體的軸向方向上，若干所述微通道扁管通過一支架相連接。
【文檔編號】F28D7/02GK103712486SQ201310700518
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】陳杰, 浦暉, 花亦懷, 密曉光, 丁國良, 王婷婷 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司