CN102947663B - 热交换器单元 - Google Patents

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Abstract

一种包括至少两个板翅式热交换器（A，B，C，D）的热交换器单元，所述热交换器是相同的并且具有基本相同的尺寸并具有长方体形式，所述热交换器连结到至少一个单级的分配管道（E，F）和至少一个单级的收集管道（J，K），至少一个第一热交换器（A，C）相对于所述单级的分配管道的轴线位于一侧并且至少一个第二热交换器（B，D）相对于所述单级的分配管道的轴线位于另一侧，所述第一热交换器的第一面与所述第二热交换器的最近的面平行但在所述单级的分配管道的轴线的方向上偏离，并且每个热交换器都具有在所述分配管道附近与所述面连接的流体连接管道（1A，1B，1C，1D），所述偏离使得所述流体连接管道不会相互接触。

Description

热交换器单元
技术领域
本发明涉及一种热交换器单元（组件，装置），特别是一种包括至少两个热交换器的热交换器单元。
背景技术
通常使用若干个相同热交换器的组件来形成热交换器。待冷却的流经由分配管道被送到所有的热交换器并且多个管道中的每一个都将所述流的一部分送到热交换器中的一个。类似地，冷却后的流通过各单个管道从各个热交换器移除，所述管道中的每一个都连接到收集管道，该收集管道容纳由分配管道送到各热交换器的冷却后的流。
在1999年第61期的LindeReportsonScienceandTechnology中作者为Sotzek的“TheInteractionofHeatTransferandPressureDroponManifoldingAluminiumPlateFinHeatExchangers”中、在FR-A-2844040中以及在WO-A-05/085728中都记载了这种热交换器单元。
希望尤其通过减小热交换器单元在地面占用的空间（“足印”）来尽可能紧凑地制造热交换器单元。这可减少或消除对在现场形成焊接连接的需要。
热交换器A、B、C、D可如图1所示地安置成一列，或者以正方形格式安置，交换器A和C位于管道的一侧，而交换器B和D位于另一侧（图2，未示出管道）。
在图2的构造中，不能将热交换器过于靠拢地安置在收集管道的两侧，这是因为，由于各热交换器是相同的，所以在管道的两侧与相邻的面连接的流体管道位于热交换器的侧壁上的相同位置并因此妨碍各热交换器被靠拢地安置。
发明内容
本发明的一个目的是一种包括至少两个板翅式热交换器的热交换器单元，所述（至少两个）热交换器是相同的并且具有基本相同的尺寸并具有长方体形式，所述热交换器连结到至少一个单级的（单根的，single）分配管道和至少一个单级的收集管道，至少一个第一热交换器相对于所述单级的分配管道的轴线位于一侧并且至少一个第二热交换器相对于所述单级的分配管道的轴线位于另一侧，所述第一热交换器的第一面与所述第二热交换器的最近的面平行但在所述单级的分配管道的轴线的方向上偏离（错开），并且每个热交换器都具有在所述分配管道附近与所述面连接的流体连接管道，所述偏离使得所述流体连接管道不会相互接触。
另外，可存在可选的特征，包括：
-所述单级的分配管道经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第一管道连结到所述第一交换器并经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第二管道连结到所述第二交换器，所述第一管道在第一部位连结到所述单级的分配管道并且所述第二管道在第二部位连结到所述单级的分配管道，所述第一部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第二部位间隔开。
-所述第一管道连结到位于所述第一交换器的顶部或侧壁上的集管，并且所述第二管道在位于所述第二热交换器的顶部或侧壁上的部位连结到所述第二交换器。
-所述第一热交换器的所述第一面以比所述面在所述分配管道的轴线的方向上的长度小的偏离距离与所述第二热交换器的所述最近的面偏离。
-所述偏离距离小于所述面在所述分配管道的轴线的方向上的长度的一半。
-所述偏离距离大致等于所述第一和/或第二管道的直径。
-所述单元包括至少四个板翅式交换器，至少两个第一交换器相对于所述单级的分配管道的轴线位于一侧并且至少两个第二交换器相对于所述单级的分配管道的轴线位于另一侧，所述第一热交换器中的每一个都具有与所述第二热交换器之一的最近的面平行但在所述单级的分配管道的轴线的方向上偏离的第一面，并且每个热交换器都具有在所述分配管道附近与所述面连接的流体连接管道，所述偏离使得所述流体连接管道不会相互接触。
-所述单级的分配管道经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第三管道连结到第三交换器并经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第四管道连结到第四交换器，所述第三管道在第三部位连结到所述单级的分配管道并且所述第二管道在第四部位连结到所述单级的分配管道，所述第三部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第四部位间隔开并且所述第三部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第二部位间隔开，所述第二与第三部位之间的距离为所述第一与第二部位之间的距离的至少两倍以及所述第三与第四部位之间的距离的至少两倍。
-每个热交换器都具有重心，位于所述单级的分配管道的一侧的交换器的重心沿所述单级的分配管道的轴线相对于位于所述单级的分配管道的另一侧的最近的交换器的重心偏离。
-与每个交换器的所述第一面连接的流体连接管道连接到这样的部位，该部位位于与所述分配管道的轴线垂直并将所述面分成两个相等半部的线上。
根据另一个方面，提供了一种包括如上所述的热交换器单元的冷箱，所述热交换器单元被绝热包围。
根据又一个方面，提供了一种包括如上所述的热交换器单元或冷箱的低温空气分离单元，所述空气分离单元包括连接到所述热交换器单元的蒸馏塔系统。
附图说明
将参照图3和5更详细地描述本发明，图3和5示出根据本发明的热交换器单元，图3和4示出了俯视图，而图5示出了侧视图。
具体实施方式
热交换器A、B、C和D是相同的，具有相同的尺寸和相同的连接。交换器B作为交换器A的镜像配置并且交换器D为交换器C的镜像，该镜像沿管道E的轴线略微移位。管道E（用虚线示出）在交换器A、C和B、D之间延伸并将空气运送至热交换器。各交换器配置在管道E下方并具有与管道F（未示出）的连接部5A、5B、5C、5D，这些连接部仅以截面示出。属于交换器A的元件通过在标号后加字母A表示，等等。
该图还示出了连接到热交换器的平行于管道E的轴线延伸的面并接近管道E的连接部1A、1B、1C、1D。在特定实施例中，这些连接部是用于加温的高压氮的输出管道，但它们当然也可包含除高压氮以外的其它流体。
由于热交换器之间的偏离，热交换器可被靠拢地安置，而不彼此碰触且连接部1A、1B、1C、1D都不会相互碰触。这样，热交换器A和C可尽可能地靠近交换器B、D。
热交换器还具有用于位于热交换器的顶部上的集管的连接部3A、3B、3C、3D，这些连接部允许从热交换器移除加温的气态氧。
图4示出管道E，该管道E用于在热交换器A、B、C、D中冷却并经由管道7A、7B、7C和7D从热交换器移除到管道E的低压气态氮。应注意，所述各管道垂直于管道E的轴线延伸地成对布置。管道7A由于交换器A、B的位置偏离而偏离管道7B。管道7C由于交换器C、D的位置偏离而偏离管道7D。热交换器之间的偏离大致等于全都具有相同直径的管道7A、7B、7C、7D之一的直径。
在这种特定情况下，热交换器用来冷却要被送到低温蒸馏设备的塔系统的空气。空气通过与来自低温蒸馏设备的流体进行间接换热而在热交换器中冷却。
各热交换器A、B、C、D呈长方体形式，包括由铝制成的板翅式热交换器，该长方体连接到集管以从其引导和移除流体。板翅式热交换器包括通过翅片相互间隔开的一系列板。
各热交换器均具有连接到管道F以移除废氧的两个管道5A、5B、5C、5D。这些成对的管道定位在管道7A、7B、7C、7D的两侧并以与这些管道相同的方式偏离。
管道9A、9B、9C、9D为空气管道。管道F是用于高压气态氮的管道，其从四个热交换器A至D接收加温的高压气态氮。G为来自过冷却器的气态氧流。
图5示出了整个热交换器单元，交换器D被其他交换器A、B、C隐藏并且整个单元安装在支承结构H上。示出了与图4中相同的元件，其中增加了管道J、K、L、M。管道J是将低压气态氮从空气分离塔系统送到热交换器A、B、C、D的管道。管道K是将废氧从空气分离塔系统带至热交换器A、B、C、D的废氧管道。管道L为气态氧管道。管道M为气态空气管道。
这允许热交换器的总体宽度对于6000mm的总宽度而言减小约400mm。这意味着在某些情况下热交换器单元可作为组装好的单元运输，而不必在现场将热交换器连接在一起。
该热交换器单元优选地被绝热包围并封装在称为冷箱的封壳中。
该热交换器单元可形成低温蒸馏单元（例如空气分离单元，其中它用来将进气冷却至足够冷的温度以允许进气被蒸馏）的一部分。
显然，热交换器在其最简单的情况下仅需包括两个热交换器B和A或C和D。

Claims (13)

1.包括至少两个板翅式热交换器(A，B，C，D)的热交换器单元，所述热交换器是相同的并且具有基本相同的尺寸并具有长方体形式，所述热交换器连结到至少一个单级的分配管道(E，F)和至少一个单级的收集管道(J，K)，至少一个第一热交换器(A，C)相对于所述单级的分配管道的轴线位于一侧并且至少一个第二热交换器(B，D)相对于所述单级的分配管道的轴线位于另一侧，所述第一热交换器的第一面与所述第二热交换器的最近的面平行但在所述单级的分配管道的轴线的方向上偏离，并且每个热交换器都具有在所述分配管道附近与所述面连接的流体连接管道(1A，1B，1C，1D)，所述偏离使得所述流体连接管道不会相互接触。
2.根据权利要求1所述的热交换器单元，其中，所述单级的分配管道(E)经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第一管道(7A，7C，9A，9C)连结到所述第一热交换器(A，C)并经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第二管道(7B，7D，9B，9D)连结到所述第二热交换器(B，D)，所述第一管道在第一部位连结到所述单级的分配管道并且所述第二管道在第二部位连结到所述单级的分配管道，所述第一部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第二部位间隔开。
3.根据权利要求2所述的热交换器单元，其中，所述第一管道(7A，7C，9A，9C)连结到位于所述第一热交换器的顶部或侧壁上的集管，并且所述第二管道(7B，7D，9B，9D)在位于所述第二热交换器的顶部或侧壁上的部位连结到所述第二热交换器。
4.根据权利要求2所述的热交换器单元，其中，所述第一热交换器的所述第一面以比所述面在所述分配管道的轴线的方向上的长度小的偏离距离与所述第二热交换器的所述最近的面偏离。
5.根据权利要求4所述的热交换器单元，其中，所述偏离距离小于所述面在所述分配管道的轴线的方向上的长度的一半。
6.根据权利要求5所述的热交换器单元，其中，所述偏离距离大致等于所述第一和/或第二管道(7A，7C，7B，7D，9A，9C，9B，9D)的直径。
7.根据权利要求2所述的热交换器单元，包括至少四个板翅式热交换器(A，B，C，D)，至少两个第一热交换器(A，C)相对于所述单级的分配管道的轴线位于一侧并且至少两个第二热交换器(B，D)相对于所述单级的分配管道的轴线位于另一侧，所述第一热交换器中的每一个都具有与所述第二热交换器之一的最近的面平行但在所述单级的分配管道的轴线的方向上偏离的第一面，并且每个热交换器都具有在所述分配管道附近与所述面连接的流体连接管道，所述偏离使得所述流体连接管道不会相互接触。
8.根据权利要求7所述的热交换器单元，其中，所述单级的分配管道(E)经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第三管道(7C，9C)连结到第三热交换器(C)并经由垂直于所述单级的分配管道延伸的第四管道(7D，9D)连结到第四热交换器(D)，所述第三管道在第三部位连结到所述单级的分配管道并且所述第四管道在第四部位连结到所述单级的分配管道，所述第三部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第四部位间隔开并且所述第三部位沿所述单级的分配管道的轴线与所述第二部位间隔开，所述第二与第三部位之间的距离为所述第一与第二部位之间的距离的至少两倍以及所述第三与第四部位之间的距离的至少两倍。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的热交换器单元，其中，每个热交换器(A，B，C，D)都具有重心，位于所述单级的分配管道的一侧的热交换器(A)的重心沿所述单级的分配管道的轴线相对于位于所述单级的分配管道的另一侧的最近的热交换器(B)的重心偏离。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的热交换器单元，其中，与每个热交换器的所述第一面连接的流体连接管道连接到这样的部位，该部位位于与所述分配管道的轴线垂直并将所述面分成两个相等半部的线上。
11.包括权利要求1-10中的任一项所述的热交换器单元(A，B，C，D)的冷箱，所述热交换器单元被绝热包围。
12.包括根据权利要求1至10中的任一项所述的热交换器单元(A，B，C，D)或根据权利要求11所述的冷箱的低温蒸馏单元，所述低温蒸馏单元包括连接到所述热交换器单元的蒸馏塔系统。
13.根据权利要求12所述的适合于空气蒸馏的低温蒸馏单元。
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