本實用新型屬于低溫換熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于海上浮式平臺的流體均布導流裝置及具有該裝置的纏繞管式換熱器。

背景技術(shù)：

纏繞管式換熱器是大型海上天然氣浮式平臺的首選主低溫換熱器，該換熱器由多層圓管纏繞中心筒制成，管內(nèi)熱介質(zhì)與殼體內(nèi)冷介質(zhì)進行熱交換。纏繞管式換熱器在《液化天然氣技術(shù)》(顧安忠著，2004年第1版，P160-169)等公開資料中均有描述，其殼體是一個完整的腔體，殼側(cè)制冷劑能夠自由流通。當纏繞管式換熱器應(yīng)用于海上浮式平臺時，由于受到風浪的影響，海上浮式平臺會產(chǎn)生主要運動形式為搖動的運動，而纏繞管式換熱器會隨海上浮式平臺一同運動。在搖動的過程中，海上浮式平臺將長時間處于傾斜狀態(tài)，致使纏繞管式換熱器傾斜，如圖1(a)、(b)所示，圖中空心箭頭表示液相制冷劑的流動方向，此時纏繞管式換熱器內(nèi)部的流體會因重力影響發(fā)生偏移流動，集聚于換熱器內(nèi)部傾斜的一側(cè)，從而導致殼程兩相流體分布不均，液相制冷劑無法與換熱管充分接觸，進而導致整個纏繞管式換熱器的換熱性能下降。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，已有專利號為201410696922.0、名稱為“腔體內(nèi)設(shè)置豎直隔板的纏繞管式換熱器”的實用新型專利，通過將腔體空間分隔成周向分布的扇形空間，部分解決了纏繞管式換熱器因為搖動導致?lián)Q熱性能下降的問題，但對于因為搖動后液膜已偏移到殼側(cè)一側(cè)情況下導致整個纏繞管式換熱器的換熱性能下降的問題，目前現(xiàn)有技術(shù)尚無法解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種流體均布導流裝置及具有該裝置的纏繞管式換熱器，可以在換熱器傾斜時重力偏向?qū)е乱合嘀评鋭┑姆植疾痪鶆虻那闆r下，使流體重新分布均勻，有效解決纏繞管式換熱器在晃動時由于內(nèi)部液相制冷劑分布不均導致?lián)Q熱性能下降的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案：一種流體均布導流裝置，其特征在于，該裝置包括同軸布置的若干環(huán)形隔板和沿周向等角度間隔固定設(shè)置在相鄰兩所述環(huán)形隔板之間形成的環(huán)形帶內(nèi)的多個螺旋導流板；其中，各所述環(huán)形隔板的徑向尺寸由內(nèi)至外依次增大，所述螺旋導流板的內(nèi)外兩側(cè)分別與相鄰的兩所述環(huán)形隔板固定連接，相鄰兩所述螺旋導流板與兩側(cè)的所述環(huán)形隔板共同圍成螺旋導流通道。

所述螺旋導流板包括順時針螺旋導流板和逆時針螺旋導流板，相鄰兩所述環(huán)形隔板之間形成環(huán)形帶，同一所述環(huán)形帶內(nèi)的多個所述螺旋導流板的旋向相同，相鄰兩所述環(huán)形帶內(nèi)的所述螺旋導流板的旋向相反。

相鄰兩所述環(huán)形隔板之間的徑向間距相等，所述螺旋導流板的高度與所述環(huán)形隔板的高度一致，所述螺旋導流板的內(nèi)外兩側(cè)分別固定連接在相鄰的內(nèi)層所述環(huán)形隔板的外壁和外層所述環(huán)形隔板的內(nèi)壁上。

相鄰兩所述螺旋導流板之間螺旋導流通道的寬度不超過20mm。

所述環(huán)形隔板的厚度設(shè)置在0.5mm至10mm之間，所述環(huán)形隔板的高度為所述螺旋導流板的螺旋線螺距的1/4；所述螺旋導流板的厚度在0.5mm至5mm之間。

所述環(huán)形隔板和螺旋導流板均采用鋁板或者不銹鋼板加工而成；所述環(huán)形隔板的截面形狀為圓形、方形或者多邊形。

一種纏繞管式換熱器，其特征在于，該纏繞管式換熱器至少包括殼體、纏繞管和上述任一項所述的流體均布導流裝置；其中，至少一個所述流體均布導流裝置固定安裝在所述殼體內(nèi)。

所述流體均布導流裝置通過最外層的環(huán)形隔板與所述殼體的內(nèi)壁固定連接；或者，所述流體均布導流裝置省去最外層的環(huán)形隔板，通過最外層的螺旋導流板直接與所述殼體的內(nèi)壁固定連接，從而將所述流體均布導流裝置固定安裝在所述纏繞管式換熱器內(nèi)。

本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型的流體均布導流裝置，通過設(shè)置螺旋導流板，相鄰螺旋導流板形成的夾縫具有引導流體流向的功能，使由于重力影響已經(jīng)產(chǎn)生偏向的流體流經(jīng)流體均布導流裝置時流向發(fā)生偏移，從而改變液相制冷劑的分布區(qū)域，使流體分布均勻。2、本實用新型的纏繞管式換熱器，通過采用流體均布導流裝置，使原本偏向一側(cè)的液相制冷劑流體部分變向，增加流體擾動，使流出后液相制冷劑分布偏向傾斜的逆?zhèn)?，減弱了傾斜狀態(tài)的流體分布不均，使流型更穩(wěn)定，均勻分布殼側(cè)液膜，保證傾斜反方向的殼體內(nèi)層管壁有充足的液相制冷劑覆蓋并參與換熱，有效解決晃動導致纏繞管式換熱器的換熱性能下降的問題。3、本實用新型的流體均布導流裝置及具有該裝置的纏繞管式換熱器，結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用方便，可以廣泛應(yīng)用于海上浮式平臺的低溫換熱設(shè)備中。

附圖說明

圖1(a)、(b)分別是現(xiàn)有技術(shù)中換熱器在正常情況和晃動情況下的示意圖；

圖2是本實用新型流體均布導流裝置的俯視圖；

圖3(a)、(b)分別是經(jīng)過流體均布導流裝置前、后的流體分布示意圖；

圖4是本實用新型的順時針螺旋導流板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型的逆時針螺旋導流板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實用新型纏繞管式換熱器工作在晃動情況下的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。

附圖6中的空心箭頭表示液相制冷劑的流動方向。

如圖2所示，本實用新型提供的流體均布導流裝置100，其包括圓筒隔板1和螺旋導流板2，其中，若干圓筒隔板1同軸布置，各圓筒隔板1的內(nèi)徑由內(nèi)至外依次增大且相鄰兩圓筒隔板1之間的徑向間距相等；相鄰兩圓筒隔板1之間形成的環(huán)形帶內(nèi)沿周向等角度間隔地固定設(shè)置多個螺旋導流板2，且螺旋導流板2的內(nèi)外兩側(cè)分別與相鄰的兩圓筒隔板1固定連接，相鄰兩塊螺旋導流板2與兩側(cè)的圓筒隔板1共同圍成螺旋導流通道。本實用新型的流體均布導流裝置100在使用時，如果將流體流經(jīng)流體均布導流裝置100之前的流體分為1、2、3、4四個區(qū)域，如圖3(a)所示；則當流體流經(jīng)流體均布導流裝置100時，由于螺旋導流通道的導流作用，使原來分布在各區(qū)域的流體被完全打亂，流體分布更為均勻，如圖3(b)所示。

上述實施例中，如圖2、圖4和圖5所示，螺旋導流板2按照螺旋線的方向分為順時針螺旋導流板21和逆時針螺旋導流板22；同一環(huán)形帶內(nèi)的多個螺旋導流板2的旋向相同，即要么都是順時針螺旋導流板21，要么都是逆時針螺旋導流板22；相鄰兩環(huán)形帶內(nèi)的多個螺旋導流板2的旋向相反，即若一個環(huán)形帶內(nèi)的是順時針螺旋導流板21，則與其相鄰的環(huán)形帶內(nèi)的必然是逆時針螺旋導流板22，能夠使流體均勻分配到兩側(cè)，改善分配效果。

上述實施例中，螺旋導流板2的寬度與相鄰兩圓筒隔板1之間的間距一致，螺旋導流板2的高度與圓筒隔板1的高度一致；螺旋導流板2的內(nèi)外兩側(cè)分別焊接在相鄰的內(nèi)層圓筒隔板1的外壁和外層圓筒隔板1的內(nèi)壁上，相鄰兩螺旋導流板2之間螺旋導流通道的寬度不超過20mm，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，并強化分配效果。

上述實施例中，圓筒隔板1和螺旋導流板2均采用鋁板或不銹鋼板加工而成，與換熱器殼體的材質(zhì)保持一致。

上述實施例中，由于換熱器殼體內(nèi)是0.4MPa以下的低壓空間，圓筒隔板1厚度設(shè)置在0.5mm至10mm之間，圓筒隔板1高度為螺旋導流板2螺旋線螺距的1/4，各圓筒隔板1的直徑由螺旋導流板2的寬度決定；螺旋導流板2的厚度在0.5mm至5mm之間。

如圖6所示，基于上述流體均布導流裝置100，本實用新型還提供了一種纏繞管式換熱器，其至少包括殼體200、纏繞管(圖中未示出)和設(shè)置在殼體200內(nèi)的至少一個流體均布導流裝置100，流體均布導流裝置100可以將原本偏向一側(cè)的液相制冷劑部分變向，增加流體擾動，使流出后液相制冷劑分布偏向傾斜的逆?zhèn)?，減弱了傾斜狀態(tài)的流體分布不均，使流型更穩(wěn)定，使得均勻分布殼側(cè)液膜，從而保證殼體200傾斜逆?zhèn)裙鼙谟谐渥愕囊合嘀评鋭└采w并參與換熱，有效解決晃動導致纏繞管式換熱器的換熱性能下降的問題。

上述實施例中，流體均布導流裝置100通過最外層的圓筒隔板1與纏繞管式換熱器的殼體200內(nèi)壁固定連接；或者，流體均布導流裝置100可以省去最外層的圓筒隔板1，而是通過將最外層的螺旋導流板2外側(cè)直接焊接在纏繞管式換熱器的殼體200內(nèi)壁上，從而將流體均布導流裝置100固定安裝在纏繞管式換熱器內(nèi)。

上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。