專利名稱：熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間接在第一和第二種流體間進(jìn)行熱交換的熱交換器。具體地說，本發(fā)明涉及一種已知類型的熱交換器，如下流式再沸器或降膜式蒸發(fā)器。較具體地說，本發(fā)明涉及這樣一種熱交換器，多塊隔開的平行板構(gòu)成第一和第二流體的交替的熱交換通道。更具體地，本發(fā)明涉及其中有瓦楞形翅片式材料位于熱交換通道中的熱交換器。本發(fā)明具體地還涉及這樣一種熱交換器，其中位于容納液體的熱交換通道中的瓦楞形翅片式材料延伸于熱交換通道上方，以保證液體進(jìn)入其各個(gè)瓦楞中。本發(fā)明另外具體地涉及這樣一種熱交換器，其中容納液體的熱交換通道與溢流堰連通。
下流式再沸器以及降膜式蒸發(fā)器都是采用多個(gè)熱交換通道而將流體帶入間接熱交換關(guān)系的熱交換器。這些熱交換器都被用作一冷凝器或再沸器，它具有雙塔式空氣分離裝置以液氧的汽化換得氣態(tài)氮的冷凝。
一般地，在空氣分離情況下，設(shè)置在入口和出口集合管用來將氮?dú)庖胍惶捉粨Q通道中并從中排出。藉由一液體分配器將液氧引入另一套熱交換器通道中。重要的是，液體要均勻地分配到熱交換器通道中的，因此不均勻的分配會(huì)導(dǎo)致熱交換器不能滿足其預(yù)期的性能。這種不均勻的分配還會(huì)導(dǎo)致空氣中的較重成分脫水和固化。這些重成分可以是碳?xì)浠衔铮缭谟醒鯒l件下表現(xiàn)為易燃性危險(xiǎn)品的乙炔。
分配問題特別受到重視，這是因?yàn)闊峤粨Q通道中裝滿了瓦楞形材料，如瓦楞形的翅片材料。當(dāng)瓦楞形材料的密度增加，且因此瓦楞數(shù)量相應(yīng)增加時(shí)，就難以保證所有的瓦楞都能夠在熱交換工作過程中保持濕潤。
如下所要討論的，本發(fā)明為上述類型的熱交換器提供了分配器，以促使位于容納液體的熱交換通道中的瓦楞形翅片材料的所有瓦楞都能濕潤。
本發(fā)明提供了一種用來間接在第一和第二種流體進(jìn)行熱交換的熱交換器。該熱交換器包括多個(gè)用于第一和第二種流體的多個(gè)交替的第一和第二熱交換通道以進(jìn)行間接熱交換。在第一和第二熱交換通道中設(shè)置瓦楞形翼片材料以增加熱傳遞表面。設(shè)置一第一入口和出口裝置分別用來將第一種流體引入第一熱交換通道中，并且將第一種流體從第一熱交換通道排出。設(shè)置一液體分配器用來將由第二種流體組成的液體分配到第二熱交換通道中。液體分配裝置具有溢流堰，液體從中溢出并且落入第二熱交換通道中。溢流堰的位置都是與各個(gè)第一和第二熱交換通道的兩側(cè)邊連通。第二熱交換通道的瓦楞形翅片材料位于第二熱交換通道上方以保證液體進(jìn)入瓦楞形翅片材料的各個(gè)瓦楞中。設(shè)置第二入口裝置將第二種流體、如液體引入溢流堰中。
在第二熱交換通道上方的瓦楞形材料的延伸部分保證了當(dāng)液體溢出溢流堰時(shí)可流到瓦楞上以促進(jìn)所有瓦楞濕潤。
雖然說明書和權(quán)利要求書清楚地指出了屬于本發(fā)明的主題，但通過結(jié)合附圖的以下描述將可以更好地了解本發(fā)明；其中

圖1是本發(fā)明的熱交換器的立體圖；圖2是圖1中熱交換器的俯視圖；圖3是圖1中的本發(fā)明熱交換器的局部示意圖，圖中部分被拆去以示出根據(jù)本發(fā)明的液體分配系統(tǒng)；圖4是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖5是圖4中所示熱交換器的俯視圖；以及圖6是圖4中所示熱交換器的局部立體圖，其中熱交換器的部分拆除以示出根據(jù)本發(fā)明的液體分配系統(tǒng)。
在圖3和6中，為了示出熱交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，側(cè)隔板是拆除的。
參見圖1和2所示，圖中示出了本發(fā)明的熱交換器1。該熱交換器1具有入口集合管12和14，通過它們第一和第二種流體被引入熱交換器的芯體10中。第一種流體可以是要冷凝的氮?dú)?，第二種流體可以是要汽化的液氧。冷凝的氮可通過一出口集合管16從熱交換器1排出。
另外參見圖3所示，芯體10可以制造成底部可打開的，這樣在熱交換器1中未汽化的第二種流體(液氧)可簡單地從芯體排出。對(duì)于此，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可知，熱交換器1將與一貯液槽、或者一單獨(dú)的罐或蒸餾塔的貯液槽連接使用，亦即雙塔式空氣分離裝置的低壓塔的液氧貯槽。
芯體10由多塊隔開的平行板18構(gòu)成以形成第一和第二熱交換通道20和22。第一種流體流經(jīng)第一熱交換通道20，第二種流體流經(jīng)熱交換通道22，這樣在第一和第二種流體之間就間接進(jìn)行了熱傳遞。
以一傳統(tǒng)的方式，隔離板23將第一熱交換通道20密封在芯體10的頂部，雖然圖中未示出，但類似的隔離板將第一熱交換通道20密封在芯體10的底部。第一種流體沿著水平方向進(jìn)入第一熱交換通道20，并且由水平方向設(shè)置的瓦楞形翅片材料24引導(dǎo)。傾斜的瓦楞形翅片材料(未示，但是已知形式的)促成從水平向垂直流動(dòng)的過渡。其后，第一種流體沿垂直方向流動(dòng)到第一熱交換通道20下部。瓦楞形翅片材料25充滿在第一和第二熱交換通道20和22中以增加第一和第二流體之間的傳遞熱的有效面積。
第二種流體、如液體通入溢流堰26，該溢流堰26形成在平行板28和30之間，液體從其中如箭頭A和B所示地溢出。水平方向的瓦楞形翅片式材料32置于溢流堰26中以協(xié)助在橫貫溢流堰26時(shí)的液體分配。通過位于瓦楞形翅片材料25上的隔離板34溢流堰26與第二熱交換通道22分開。為了保證所有瓦楞、如瓦楞36都能濕潤，瓦楞形翅片材料25構(gòu)造成超出第二熱交換通道22的頂部，換句話說，在其間形成第二熱交換通道22的板18上方。為了將液體輸入瓦楞形翅片材料25的瓦楞36處，設(shè)置集聚池38，這樣溢流堰26就位于集聚池38之間。液體集聚在集聚池38中，并且由此輸入瓦楞形翅片材料25的兩側(cè)邊，如瓦楞36伸出第二熱交換通道22的頂部。水平方向的填料37可放置在集聚池38中以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果需要的話，填料可垂直放置。
為了防止進(jìn)入入口集合管14的液體間接由入口集合管14流入集聚池38，可設(shè)置側(cè)面隔離板40(在圖3中它已被拆除)。側(cè)面隔離板40有在水平方向的瓦楞形翅片材料24位置處的間隙，以使第一種流體從入口集合管12輸入。對(duì)于此，入口集合管12位于此間隙上，并且因此與水平方向的瓦楞形翅片材料25相反。側(cè)面隔離板41密封第二熱交換通道22。為了使液體流入溢流堰26，側(cè)面隔離板41不會(huì)伸過隔離板34。第一和第二熱交換通道22和22都由側(cè)面隔離板42相對(duì)側(cè)面隔離板41和42密封?？梢岳斫猓c第一熱交換通道20協(xié)作的側(cè)面隔離板42都設(shè)置在出口集合管16上方，這樣第二種流體可從集合管16排出。與第二熱交換通道22協(xié)作的側(cè)面隔離板42位于熱交換器芯體10的整體上方，因?yàn)榈诙峤粨Q通道22在其底部打開。
構(gòu)成第二熱交換通道22的板18都設(shè)有矩形的槽狀切口44，以使液體從溢流堰26通到集聚池38。
參見圖4，5和6，圖中示出了本發(fā)明的熱交換器2的另一個(gè)實(shí)施例。在這些圖中，熱交換器2中相同或重復(fù)的部件用與熱交換器1中的相同標(biāo)號(hào)示出。
在熱交換器2中，瓦楞形翅片材料25制造得伸出第二熱交換通道22，這樣瓦楞36可由液體濕潤。然而溢流堰26設(shè)置得使第二熱交換通道22位于溢流堰26之間，而不是溢流堰26位于第二熱交換通道22的頂部。溢流堰因此位于第一熱交換通道20上方并且由隔離板23隔開。液體沿箭頭A和B所示溢出溢流堰26進(jìn)入瓦楞形翅片材料25的瓦楞36中。為此，形成第二熱交換通道22的內(nèi)板18設(shè)有矩形槽狀切口44，它靠近第二熱交換通道22的瓦楞形翅片材料25，以使第二種流體流入瓦楞36。
側(cè)面隔離板40在熱交換器芯體10的整個(gè)高度上。側(cè)面隔離板41僅伸到第一入口集合管12上以使第一種流體經(jīng)過水平方向的瓦楞形翅片材料24進(jìn)入第一熱交換通道20。如此，隔離板23在其端部延伸，而將第一和第二入口集合管12和14隔開。熱交換器芯體10由側(cè)面隔離板42相對(duì)側(cè)面隔離板40和41密封。與第一熱交換通道20協(xié)作的側(cè)面隔離板42位于出口集合管16上方，這樣第二流體可從出口集合管16排出。與第二熱交換通道22協(xié)作的側(cè)面隔離板42位于熱交換器芯體的整體高度上，因此第二熱交換通道22在其底部打開以排出液體。
雖然圖中未示，但熱交換器1和2的熱交換芯體10可被蓋住，以防止汽化的液體逃逸，以及更牢固地將入口集合管14焊接到熱交換芯體10上。這種結(jié)構(gòu)在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的。
雖然已結(jié)合一較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員而言，只要不脫離本發(fā)明的精神和范圍，還可有多種添加、變化和省略形式。
權(quán)利要求
1.一種用來在第一種和第二種流體之間進(jìn)行間接熱交換的熱交換器，所述熱交換器包括多個(gè)交替的第一和第二熱交換通道，以用于進(jìn)行間接熱交換的第一種和第二種流體；在所述第一和第二熱交換通道中的瓦楞形翅片狀材料，以增加所述第一和第二熱交換通道中的熱傳遞面積；第一入口和出口裝置，分別用來將所述第一種流體引入所述第一熱交換通道中，以及用來將所述第一種流體從所述第一熱交換通道中排出；液體分配裝置，用來將由所述第二種流體組成的液體分配到所述第二熱交換通道中，所述液體分配裝置具有溢流堰，所述液體從中溢出并且落入所述第二熱交換通道，所述溢流堰與集聚池各個(gè)所述第二熱交換通道的兩側(cè)邊連通，并且所述第二熱交換通道的所述瓦楞形翅片材料在所述第二熱交換通道上方延伸以保證液體進(jìn)入瓦楞形翅片材料的各個(gè)瓦楞中；以及第二入口裝置，用來將所述第二種流體、如所述液體引入所述溢流堰。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于所述溢流堰位于所述第二熱交換通道的上方，并且確定在與形成所述第二熱交換通道的所述板對(duì)齊的平行板之間；所述分配裝置還有集聚池，其位置使所述溢流堰位于所述集聚池之間，并且已經(jīng)從溢流堰溢出的液體集聚在所述集聚池中；以及所述集聚池的底部與所述第二熱交換通道連通，這樣已經(jīng)集聚在所述集聚池中的液體進(jìn)入所述第二熱交換通道，并且由在所述第二熱交換通道上方延伸的所述瓦楞形翅片材料分配到所述第二熱交換通道中。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其特征在于第一隔離板將所述集聚池與所述第一熱交換通道分離；以及所述瓦楞形翅片材料在由第二隔離板與所述溢流堰分開的所述第二熱交換通道上方延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于所述第二熱交換通道位于所述溢流堰之間；所述溢流堰形成在所述構(gòu)成所述第一熱交換通道的所述板之間；以及所述第一熱交換通道位于所述溢流堰下方。
5.如權(quán)利要求4所述的熱交換器，其特征在于，所述隔離板將所述溢流堰與所述第一熱交換通道分開。
6.如權(quán)利要求2或4所述的熱交換器，其特征在于，所述溢流堰中有水平方向的瓦楞形翅片材料。
全文摘要
一種用來在第一和第二種流體之間間接進(jìn)行熱交換的熱交換器。該熱交換器具有多個(gè)平行板以形成用于進(jìn)行間接熱傳遞的第一和第二熱交換通道。瓦楞形翅片材料位于第一和第二熱交換通道中以增加第一和第二熱交換通道內(nèi)的熱傳遞面積。設(shè)有液體分配裝置將由第二種流體組成的液體分配到第二熱交換通道中。在這種分配裝置中設(shè)有溢流堰，液體從中溢出并且落入第二熱交換通道中。溢流堰與集聚池第二熱交換通道的兩側(cè)連通，并且第二熱交換通道的瓦楞形翅片材料在第二熱交換通道上方延伸以保證液體進(jìn)入各個(gè)瓦楞，而促使所有瓦楞都被濕潤。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1165285SQ9710244
公開日1997年11月19日 申請(qǐng)日期1997年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者波爾·A·斯威尼, 青國·李 申請(qǐng)人:波克股份有限公司