CN103322625A - 一种用于lng汽化器的单片换热翅片设计方法 - Google Patents

Abstract

一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，单片换热翅片(1)包含基体(1.1)、基体中心线配置的内孔、基体左右端相连的左支架(1.2)和右支架(1.3)，在基体的上下端分别对称设计有奇数个外翅，外翅呈尖顶锯齿形且细分为侧翅(1.1.1)、中翅(1.1.3)和间翅(1.1.2)，在内孔的圆周方向等间距匀布有偶数个凸槽(1.1.4)，经检测本发明的单片换热翅片与原换热翅片相比：单片换热翅片的蒸发能力可以达到0.3t/h，单片换热翅片所需的安装空间减少40%，通过单片换热翅片的海水量减少15%，单片换热翅片的承压能力不低于8MPa，安全系数高，换热效果好，减小了LNG汽化器的结冰厚度和高度。

Description

一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法

技术领域

本发明属于LNG汽化器技术领域，尤其是一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法。

背景技术

气态天然气NG在-162℃液化后转为液态天然气LNG，其体积可以缩小620倍左右，对降低运输和储存成本非常有益，而液态天然气LNG在使用时必须经过汽化器的气化才能转为气态天然气NG。随着中国液态天然气LNG接受站建设数量的飞速增加，对LNG汽化器的市场需求也在不断扩大。

目前采用较多的是开架式LNG汽化器，开架式LNG汽化器通过与翅片外海水进行热交换使-162℃左右的液态天然气进行气化，并升至常温2℃左右，开架式LNG汽化器在工作时的压力高达8MPa以上，开架式LNG汽化器全部进口，国内至今还没有生产出具有较高安全系数且用于开架式LNG汽化器的高效换热翅片，由于换热翅片的蒸发能力有限使开架式LNG汽化器的使用效率降低。

中国专利CN201220369897.1公开了一种用于LNG汽化器的高效传热管，其中外翅片管具有多个外翅片，管体内部的中心孔周围设有多个内翅片，管体中心上下、左右对称，外翅片表面具有波纹状凸起可以增大换热面积、强化海水侧换热，但其蒸发能力较小，安装所需空间大。

 

发明内容

为提高单根翅片的蒸发能力并减少安装所需空间，本发明提供了一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，通过该设计方法设计出的单片换热翅片不仅较小的安装空间和较大的蒸发能力，而且承压能力较高，安全系数大，换热效果好，减小了LNG汽化器的结冰厚度和高度。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，设定LNG汽化器允许安装定位的宽度为L₂且换热管径为D，单片换热翅片包含基体、基体中心线配置的内孔、基体左右端相连的左支架和右支架，所述内孔的直径=D；

本发明的设计方法如下：

基体的宽×高= L₁×L₁，L₁= L₂/2～L₂/3,在基体的上下端分别对称设计有奇数个外翅，所述外翅的外形呈尖顶锯齿形，设在基体左右两侧且上下对称的所述外翅称其为侧翅，侧翅的外形为半个尖顶锯齿形，设在基体中心线上且上下对称的所述外翅称其为中翅，介于侧翅和中翅之间且上下对称的所述外翅称其为间翅，上下对称的中翅之总高= L₂，上下对称的侧翅之总高= D/2+ L₁，上下对称的间翅之总高＜L₂而＞D/2+ L₁，相邻所述外翅之间的沟底通过圆弧自然过渡联接，每个所述外翅沟底的最大宽度= D/2～D/4, 每个所述外翅的顶端为尖顶；在所述内孔的圆周方向等间距匀布有偶数个凸槽，凸槽的深度= D/5～D/6，凸槽的深度≥凸槽的宽度；左支架和右支架在基体左右端通过圆弧自然过渡联接且相互对称，左支架的厚度=右支架的厚度= D/4～D/5, 左支架的最外端呈外凸圆弧且所述外凸圆弧的半径= D/8～D/10, 右支架的最外端呈外凹圆弧且所述外凹圆弧的半径≤ D/8～D/10。

上述单片换热翅片由金属材料通过挤压、拉拔、压铸或是冲压制作而成。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、通过本发明设计方法而设计出的单片换热翅片不仅较小的安装空间和较大的蒸发能力，而且承压能力较高，安全系数大，换热效果好，减小了LNG汽化器的结冰厚度和高度。

2、基体面积的减小不影响奇数个外翅的散热能力，还有利于LNG汽化器的配套安装。

3、等间距匀布的偶数个凸槽可以增大其内孔的散热面积。

4、本发明的单片换热翅片其蒸发能力可以达到0.3 t/h左右，安装空间可以减少40%左右，通过的海水量可以减少15%左右，承压能力不低于8MPa。

附图说明

图1是单片换热翅片管的横断面结构示意简图。

图1中，1-单片换热翅片；1.1-基体；1.1.1-侧翅；1.1.2-间翅；1.1.3-中翅；1.2-左支架；1.3-右支架。

具体实施方式

一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，通过该设计方法设计出的单片换热翅片不仅较小的安装空间和较大的蒸发能力，而且承压能力较高，安全系数大，换热效果好，减小了LNG汽化器的结冰厚度和高度。

首先设定LNG汽化器允许安装定位的宽度为L₂且换热管径为D，单片换热翅片1包含基体1.1、基体中心线配置的内孔、基体左右端相连的左支架1.2和右支架1.3，所述内孔的直径=D。

图1是具有五个外翅的单片换热翅片管，本发明并不局限于图1所示，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。

结合图1，本发明的设计方法如下：

基体1.1的宽×高= L₁×L₁，L₁= L₂/2～L₂/3, 基体1.1的厚度不做限制，在基体1.1的上下端也就是高度方向分别对称设计有奇数个外翅，所述外翅的外形呈尖顶锯齿形，设在基体1.1左右两侧且上下对称的所述外翅称其为侧翅1.1.1，侧翅1.1.1的外形为半个尖顶锯齿形，设在基体1.1中心线上且上下对称的所述外翅称其为中翅1.1.3，介于侧翅1.1.1和中翅1.1.3之间且上下对称的所述外翅称其为间翅1.1.2，上下对称的中翅1.1.3之总高= L₂，上下对称的侧翅1.1.1之总高= D/2+ L₁，上下对称的间翅1.1.2之总高＜L₂而＞D/2+ L₁，相邻所述外翅之间的沟底通过圆弧自然过渡联接，每个所述外翅沟底的最大宽度= D/2～D/4, 每个所述外翅的顶端为尖顶，虽然基体1.1的面积有所减小但其上下端对称设计的奇数个外翅可以增大基体1.1的散热能力，此外基体1.1面积的减小有利于LNG汽化器的配套安装。

在所述内孔的圆周方向等间距匀布有偶数个凸槽1.1.4，凸槽1.1.4的深度= D/5～D/6，凸槽1.1.4的深度≥凸槽1.1.4的宽度，等间距匀布的偶数个凸槽1.1.4可以增大所述内孔的散热面积。

左支架1.2和右支架1.3在基体1.1左右端通过圆弧自然过渡联接且相互对称，左支架的厚度=右支架的厚度= D/4～D/5, 左支架1.2的最外端呈外凸圆弧且所述外凸圆弧的半径= D/8～D/10, 右支架1.3的最外端呈外凹圆弧且所述外凹圆弧的半径≤ D/8～D/10，所述外凹圆弧便于单片换热翅片在叠加装配为热翅片管板时起到定位之作用。

上述单片换热翅片1由金属材料通过挤压、拉拔、压铸或是冲压制作而成，建议单片换热翅片1由换热系数高、成型性能好的铝合金来制作。

经检测，本发明的单片换热翅片与原换热翅片相比：

单片换热翅片的蒸发能力可以达到0.3 t/h左右，单片换热翅片所需的安装空间可以减少40%左右，通过单片换热翅片的海水量可以减少15%左右，单片换热翅片的承压能力不低于8MPa，安全系数高，换热效果好，减小了LNG汽化器的结冰厚度和高度。

公开本发明的上述内容当前认为是适宜的，但是应了解的是：本发明旨在包括一切属于本构思和本发明设计范围内的所有变化及改进。

Claims (2)

1.一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，设定LNG汽化器允许安装定位的宽度为L₂且换热管径为D，单片换热翅片(1)包含基体(1.1)、基体中心线配置的内孔、基体左右端相连的左支架(1.2)和右支架(1.3)，所述内孔的直径=D；其特征是：

基体(1.1)的宽×高= L₁×L₁，L₁= L₂/2～L₂/3,在基体(1.1)的上下端分别对称设计有奇数个外翅，所述外翅的外形呈尖顶锯齿形，设在基体(1.1)左右两侧且上下对称的所述外翅称其为侧翅(1.1.1)，侧翅(1.1.1)的外形为半个尖顶锯齿形，设在基体(1.1)中心线上且上下对称的所述外翅称其为中翅(1.1.3)，介于侧翅(1.1.1)和中翅(1.1.3)之间且上下对称的所述外翅称其为间翅(1.1.2)，上下对称的中翅(1.1.3)之总高= L₂，上下对称的侧翅(1.1.1)之总高= D/2+ L₁，上下对称的间翅(1.1.2)之总高＜L₂而＞D/2+ L₁，相邻所述外翅之间的沟底通过圆弧自然过渡联接，每个所述外翅沟底的最大宽度= D/2～D/4, 每个所述外翅的顶端为尖顶； 在所述内孔的圆周方向等间距匀布有偶数个凸槽(1.1.4)，凸槽(1.1.4)的深度= D/5～D/6，凸槽(1.1.4)的深度≥凸槽(1.1.4)的宽度；左支架(1.2)和右支架(1.3)在基体(1.1)左右端通过圆弧自然过渡联接且相互对称，左支架的厚度=右支架的厚度= D/4～D/5, 左支架(1.2)的最外端呈外凸圆弧且所述外凸圆弧的半径= D/8～D/10, 右支架(1.3)的最外端呈外凹圆弧且所述外凹圆弧的半径≤ D/8～D/10。

2.根据权利要求1所述一种用于LNG汽化器的单片换热翅片设计方法，其特征是：单片换热翅片(1)由金属材料通过挤压、拉拔、压铸或是冲压制作而成。

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