CN105698570A - 热交换器及其制造方法 - Google Patents

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卡尔·尼古拉斯·尼特
理查德·詹姆斯·斯奈德
基思·理查德·瓦尔策
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Hangzhou Fulton Thermal Energy Equipment Co Ltd
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Hangzhou Fulton Thermal Energy Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种热交换器，其包括：热交换器芯，该热交换器芯包括顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口、出口和肋部，其中，第一壳体设置在顶盖与底盖之间，第二壳体设置在顶盖与底盖之间，其中，第一壳体的内表面与第二壳体的内表面相对，该入口位于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上，该出口位于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上，该肋部设置所述第一壳体和所述第二壳体之间，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道；以及压力容器，其中，底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在该压力容器内。

Description

热交换器及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月11日提交的序列号为62/124,235的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过参引并入本文中。
技术领域
本申请涉及用于流体加热系统的带肋的无管热交换器、带肋的无管热交换器的制造方法、以及包括带肋的无管热交换器的流体加热系统。
背景技术
热交换器用在流体加热系统中，以将来自诸如由诸如石油或天然气之类的燃料的燃烧产生的燃烧气体之类的热传递流体的热量传递至生产流体。生产流体可以随后例如用于诸如循环液体、蒸汽和热流体锅炉之类的各种商业、工业或住宅应用。由于对改善的能量效率、紧凑性和成本降低的需求，因此需要保持改进的热交换器、包括该热交换器的流体加热系统、以及热交换器的改进的制造方法。
发明内容
公开了一种热交换器，该热交换器包括：热交换器芯，该热交换器芯包括顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口、出口和肋部，其中，第一壳体设置在顶盖与底盖之间，第二壳体设置在顶盖与底盖之间，其中，第一壳体的内表面与第二壳体的内表面相对，该入口位于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上，该出口位于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上，该肋部设置在第一壳体与第二壳体之间，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道；压力容器；入口构件，该入口构件位于入口上，该入口构件将入口连接至压力容器的外部；以及出口构件，该出口构件位于出口上，该出口构件将出口连接至压力容器的外部，其中，底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在压力容器内。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供包括有槽口的第二壳体；通过将第一壳体设置在第二壳体上而将肋部和槽口对准；将肋部刚性地附接至第二壳体；在第一壳体和第二壳体中的每一者的第一端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的第二端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体上设置包括有槽口的第二壳体；穿过槽口设置肋部；将肋部刚性地附接至第一壳体和第二壳体中的至少一者；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；在第一壳体的外表面上设置第二壳体构件，其中，第一壳体的内表面与第二壳体构件的内表面相对；将第二壳体构件的纵向边缘刚性地附接以形成第二壳体；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体和第二壳体；在第一壳体的内表面上或第二壳体的内表面上设置肋部；对第一壳体和第二壳体中的至少一者进行加热或冷却；将第二壳体设置在第一壳体上；使第一壳体和第二壳体热平衡，以实现第一壳体的内表面与肋部接触以及第二壳体的内表面与肋部接触中的至少一种；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；在肋部上设置第二壳体；使第一壳体和第二壳体中的至少一者变形，以实现第一壳体与肋部接触以及第二壳体与肋部接触中的至少一种；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置管形肋部；将第一壳体设置在第二壳体上；使肋部膨胀，以使经膨胀肋部与第一壳体接触以及使经膨胀肋部与第二壳体接触；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口以制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供第二壳体，其中，第二壳体的内表面包括凹槽，该凹槽构造成接纳肋部；使第一壳体相对于第二壳体旋转，以将第一壳体旋拧到第二壳体中，从而将第一壳体设置在第二壳体中或设置在第二壳体上；使第一壳体和第二壳体中的至少一者可选地膨胀或收缩，使得肋部接触第一壳体和第二壳体；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；通过将第一壳体设置在外壳体上而使肋部与第二壳体的内表面接触；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
还公开了一种制造热交换器的方法，该方法包括：提供壳；在壳上设置压力容器底盖；将权利要求1的热交换器芯设置在壳中；以及在壳上设置压力容器顶盖以制成热交换器，其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器入口，并且其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器出口。
还公开了一种在第一流体与第二流体之间传递热量的方法，该方法包括：提供热交换器；将第一流体引导到压力容器的压力容器入口中；以及将第二流体引导到热交换器芯的入口中，以在第一流体与第二流体之间交换热量。
附图说明
本公开的以上及其他优势和特征将通过参照附图对本公开的示例性实施方式进行更详细地描述而变得更加明显，在附图中：
图1A为热交换器的实施方式的示意性剖视图；
图1B为热交换器的另一实施方式的示意性剖视图；
图2为示出了第一壳体、第二壳体和压力容器的实施方式的俯视图的截面图；
图3为热交换器的另一实施方式的示意性剖视图；
图4为热交换器的实施方式的截面图；
图5为热交换器的另一实施方式的示意性剖视图；
图6为热交换器的另一实施方式的示意性剖视图；
图7为热交换器的另一实施方式的示意性剖视图；
图8为热交换器芯的实施方式的剖视图；
图9为热交换器芯的实施方式的截面图；
图10为热交换器芯的实施方式的截面图；
图11为热交换器芯的实施方式的截面图；
图12为热交换器芯的实施方式的截面图；
图13为热交换器芯的实施方式的截面图；
图14为热交换器芯的实施方式的截面图；
图15为带槽口的外壳体的实施方式的侧视图；
图16为热交换器芯的实施方式的截面图；
图17为热交换器芯的实施方式的截面图；以及
图18为热交换器芯的实施方式的截面图。
具体实施方式
热交换器为理想地热压缩的、提供热输出与交换器的总尺寸的高的比率、并且具有能够以合理的成本制造的设计。这对于气体-液体热交换器而言尤为如此，气体-液体热交换器可以结合到设计成递送诸如用于温度调节的蒸汽、住宅热水或者商业或工业处理应用的蒸汽之类的热流体的循环加热液体(例如，液态水)、蒸汽和热流体加热系统中。
管-壳热交换器设计遭受各种缺陷。在管-壳热交换器中，热量从热传递流体——例如由燃烧燃料的燃烧器产生并通过鼓风机在压力下驱动穿过热交换器的燃烧气体——穿过若干薄壁流体导管——即、具有厚度小于0.5厘米(cm)的壁的管——的壁传递至生产流体(例如，液态水、蒸汽、或其他热流体)。管刚性地连接至管板。包括热应力和腐蚀的操作因素导致在管-壳热交换器的管、管的附接点和管板方面的不希望的材料失效。此外，当失效发生时，致使流体加热系统不可操作，并且薄壁热交换器管和/或管板难以维修或更换并且维修或更换成本高，特别在现场安装中更是如此。
另外，使用了无管热交换器。无管热交换器避免了使用与管-壳热交换器相关联的薄壁管和管板。已知的用于无管热交换器的实际设计也具有缺陷。在可购得的无管热交换器中，压力容器外壳例如沿着烟道气体排放的出口路径接触热的热传递流体，从而导致压力容器的外侧上的热的表面。为了调节热的外表面，在压力容器外设置有耐高温障碍物，其中，该耐高温障碍物与压力容器通过间隙分开，热的热传递流体通过该间隙流动，例如通过一排纵向肋部，从而将来自热传递流体的热能传递到壳的外部，并且最后将热量传递至生产流体。由于一些热量传递到耐高温层中的裂缝中并且传递穿过耐高温层中的裂缝、并且最后传递到锅炉周围的环境中，因此这种无管设计遭受耐高温材料的劣化以及热效率的损失。此外，可以包括一氧化碳的烟道气体可能通过耐高温层中的裂缝泄漏并且泄漏到占用区域中，而并非流动至烟道气体排放烟囱，从而造成健康危害。此外，压力容器的热的外表面由于覆盖在耐高温材料上的表层的温度并由于热传递流体(例如，烟道气体)通过耐高温材料中的裂缝的泄露而存在安全问题。
所公开的热交换器提供了各种特征。例如，在所公开的热交换器中，不存在热传递流体与压力容器的外表面之间的直接接触，从而排除了对耐高温炉衬的需求并且避免了来自热压力容器外壳的安全、维修和可靠性顾虑。此外，所公开的热交换器避免了使用薄壁管，从而避免了薄壁管的材料失效和腐蚀的固有易损性和敏感性。所公开的热交换器可以设置成利用例如具有0.5cm至5cm的平均壁厚的金属合金管作为热传递流体与生产流体之间的主构件，并且因此可以避免与薄壁管相关联的易损性问题。在实施方式中，所公开的热交换器还可以避免了在用于热传递流体和生产流体这两者的流动通道方面的密集转变，从而避免了可能对污染、堵塞和腐蚀阻塞敏感的构型。此外，与具有相同生产能力的管-壳热交换器替代形式相比，所公开的热交换器提供了改善的紧凑性(即，具有千瓦每立方米、KW/M3的单位的能量密度)以及改善的性能特性。如在此进一步公开的，在所公开的热交换器的实施方式中，热交换器芯的所有外表面被生产流体接触，从而充分地利用了用于热能传递的热交换器芯的外表面并且避免了热交换器芯中的热应力。所公开的设计的有效性提供了减小的材料需求和减小的制造复杂度。
热交换器包括：热交换器芯，该热交换器芯包括顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口、出口和肋部，其中，第一壳体设置在顶盖与底盖之间，第二壳体设置在顶盖与底盖之间，其中，第一壳体的内表面与第二壳体的内表面相对，该入口位于第一壳体、第二壳体、或者第一壳体和第二壳体的组合上，该出口位于第一壳体、第二壳体、或者第一壳体和第二壳体的组合上，该肋部设置在第一壳体与第二壳体之间，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道；压力容器；入口构件，该入口构件位于入口上，该入口构件将入口连接至压力容器的外部；出口构件，该出口构件位于出口上，该出口构件将出口连接至压力容器的外部，其中，底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在压力容器内，并且其中，“内表面”在用于指示第一壳体或第二壳体的表面时是相对于流动通道限定的。因此，第一壳体的内表面、第二壳体的内表面以及肋部限定流动通道。
在实施方式中，第一壳体可以由第二壳体包围，在这种情况下，第一壳体可以为内壳体并且第二壳体可以为外壳体。替代性地，第二壳体可以由第一壳体包围，在这种情况下，第二壳体可以为内壳体并且第一壳体为外壳体。如图1A中所示，热交换器100包括：热交换器芯110，该热交换器芯110包括顶盖112、底盖114、第一壳体116、第二壳体118、入口120、出口122和肋部124，其中，第一壳体116设置在顶盖与底盖之间，第二壳体118设置在顶盖与底盖之间，其中，第一壳体116的内表面116A与第二壳体的内表面118A相对，该入口120位于第二壳体上，该出口122位于第一壳体上，该肋部124设置在第一壳体与第二壳体之间，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道；压力容器150；入口构件152，该入口构件152位于入口上并且将入口连接至压力容器的外部；和出口构件154，该出口构件154位于出口上并且将出口连接至压力容器的外部，其中，底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在压力容器内。第一壳体的内表面116A和第二容器的内表面118A位于由第一壳体116、第二壳体118和肋部124限定的流动通道内部。另外，在图1A中示出了压力容器顶盖160、压力容器底盖162和压力容器壳164，其中，压力容器壳164设置在压力容器顶盖与压力容器底盖之间。压力容器顶盖、压力容器底盖、或者压力容器顶盖和压力容器底盖的组合可以包括用于导管(在图1A中未示出)的开口。该导管连接至入口构件152，并且可以穿过压力容器顶盖160以及热交换器芯的顶盖112。
在图1B中示出了热交换器芯的另一实施方式。如图1B中所示，弯曲的入口构件152A可以连接至入口120A。另外，在图1B中示出了将入口构件连接至热交换器的外部的导管170。例如，如图1B中所示，导管可以穿过压力容器顶盖以及热交换器芯的顶盖。
顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口、出口、肋部、压力容器、入口构件和出口构件可以各自独立地包括任何适当的材料。具体地涉及到金属的使用。代表性的金属包括铁、铝、镁、钛、镍、钴、锌、银、铜以及包括前述各者中的至少一者的合金。代表性的金属包括碳钢、低碳钢、铸铁、锻铁、诸如300系列不锈钢或400系列不锈钢(例如，304、316或439不锈钢)之类的不锈钢、蒙乃尔合金、因科内尔铬镍铁合金、青铜和黄铜。具体地涉及到热交换器芯和压力容器各自包括钢、特别是低碳钢的实施方式。
第一壳体和第二壳体可以为同轴的，并且可以为同心的。在实施方式中，如图1A、图1B和图2中所示，第一壳体和第二壳体为同轴的。非同轴的构型也是预期的。
热交换器芯的第一壳体和第二壳体可以具有任何适当的形状并且可以各自独立地具有圆形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或者它们的组合。例如，图3中示出了热交换器300的实施方式，该热交换器300包括具有三角形的横截面形状的热交换器芯310。具体地涉及到例如内壳体的第一壳体和例如外壳体的第二壳体各自具有筒形形状的实施方式。
在实施方式中，第一壳体和第二壳体可以具有相同的横截面形状，然而，其他构型也是预期的。例如，热交换器芯可以包括具有三角形的横截面形状的第一壳体以及具有筒形的横截面形状的第二壳体。
第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有15厘米(cm)、25cm或30cm至350cm、650cm或1400cm的最大外径，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。例如，第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有15cm至1400cm的最大外径。优选的是第一壳体和第二壳体各自独立地具有30cm至350cm的最大外径的实施方式。替代性地，第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有50cm、100cm或200cm至500cm、700cm或1400cm的最大外径，其中，前述上界和下界可以独立地组合。
第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有15cm、25cm或30cm至350cm、650cm或1400cm的最大高度，其中，前述的上界和下界可以独立地组合，并且其中，该高度沿着主轴线的方向确定。例如，第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有15cm至1400cm的最大高度。替代性地，第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有50cm、100cm或200cm至500cm、700cm或1400cm的高度，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。
优选的是第一壳体和第二壳体各自独立地具有30cm至350cm的最大外径以及50cm至1000cm的高度的实施方式。
第一壳体和第二壳体的第一端部上设置有顶盖，并且第一壳体和第二壳体的相反的第二端部上设置有底盖。顶盖和底盖可以各自独立地通过任何适当的方法、例如通过焊接、粘合剂、紧固件或它们的组合而刚性地附接至第一壳体和第二壳体。具体地涉及到顶盖和底盖各自焊接至第一壳体和第二壳体的实施方式。如图1A中所示，热交换器的顶盖和底盖为单独的构件。然而，其他设计也是预期的。例如，顶盖和底盖可以各自独立地通过提供第一壳体与第二壳体之间的焊缝形成。替代性地，第一壳体和第二壳体的端部可以接触、例如挤压在一起或者辊压，以形成顶盖和底盖。
顶盖、底盖、第一壳体和第二壳体的厚度、例如平均厚度可以为任何适当的尺寸，并且顶盖、底盖、第一壳体和第二壳体的厚度可以各自独立地为0.5cm至3cm、例如0.5cm、0.6cm、0.7cm或1cm至5cm、4cm、3.5cm或3cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到顶盖、底盖、第一壳体和第二壳体各自独立地具有0.5cm至1cm的厚度的实施方式。
第一壳体116的内表面116A、第二壳体118的内表面118A、以及肋部124限定了热交换器芯的入口与出口之间的流动通道，该热交换器芯包括第一壳体、第二壳体、肋部、以及热交换器芯的顶盖和底盖，例如该热交换器芯由第一壳体、第二壳体、肋部、以及热交换器芯的顶盖和底盖构成。已经意外地发现，流动通道的特定构型提供了包括入口与出口之间压力降和热性能的所需组合的改善的性能。这种改善可以在流动通道的纵横比方面被参数化，其中，流动通道的纵横比限定为最大的中心线尺寸除以流动通道的最小中心线尺寸，其中，所述两个尺寸垂直于流动方向确定且彼此垂直，并且其中，较短尺寸限定在较长尺寸的中点处。此外，已经意外地发现，其中流动通道的纵横比为3至500、例如3、5、10、15或20至80、100、200或500、优选地为10至100、更优选地为20至80的构型提供了压力降和热性能的改善的组合，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。
纵横比的确定在图4中示出，图4指示实施方式的流动通道的高度H和宽度W的确定。如图4中所示，高度H可以在沿截面尺寸观察时的同一肋部的相对的表面——例如第一肋部表面124A和第二肋部表面124B——之间确定，并且宽度W在第一壳体116的内表面116A与第二壳体118的内表面118A之间确定。替代性地，例如，当使用多个肋部时，高度H可以在相邻肋部的相对的表面之间确定。例如，流动通道的高度H可以为0.6cm至600cm，并且可以为0.6cm、1cm、2cm、4cm、10cm、20cm、40cm、80cm或160cm至600cm、550cm、500cm、450cm、400cm、350cm、300cm或250cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。另外，宽度可以为0.6cm至600cm，并且可以为0.6cm、1cm、2cm、4cm、10cm、20cm、40cm、80cm或160cm至600cm、550cm、500cm、450cm、400cm、350cm、300cm或250cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。在优选的实施方式中，高度为20cm至60cm，并且宽度为1cm至4cm。在更优选的实施方式中，高度为40cm至45cm，并且宽度为1.2cm至1.9cm。在另一更优选的实施方式中，高度为45cm至50cm，并且宽度为1.5cm至3cm。
可以使用任何适当数目的肋部。例如，如图1A中所示，可以使用单个肋部。替代性地，如图5中所示，可以使用多个肋部，诸如2至100个肋部，例如2、4或8至100、50或10个肋部，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。另外，肋部可以具有任何适当的构型。在实施方式中，肋部可以具有螺旋形形状、阶梯形形状、圆弧形状、螺旋段形状、或者它们的组合。例如，如图1A中所示，肋部124可以具有螺旋形形状。如图3中所示，肋部324可以具有螺旋三角形形状。替代性地，如图5中所示，肋部524可以具有圆弧形状。替代性地，如图6中所示，肋部624可以具有阶梯形形状。在又一实施方式中，如图7中所示，肋部724可以具有直线形形状。
肋部可以具有任何适当的横截面形状。在实施方式中，肋部可以具有圆形的横截面形状、环形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或它们的组合。例如，如图1A中所示，肋部可以具有圆形的横截面形状。替代性地，并且如图8中所示，肋部824可以具有正方形的横截面形状。在又一实施方式中，如图9中所示，肋部924可以具有矩形的横截面形状。在又一实施方式中，如图10中所示，肋部1024可以为管形的、即具有中空的中央部，并且可以具有体育场形的横截面形状。在又一实施方式中，如图11中所示，肋部1124可以具有三角形的横截面形状。替代性地，肋部可以具有直线形形状，并且在需要的情况下，肋部可以弯曲成提供如图12中示出的折线形(bentrectilinear)肋部1224。
肋部具有任何适当的横截面尺寸。在肋部为直线形的优选的实施方式中，肋部可以具有可以独立地选定的肋部的截面高度和宽度，其可以为0.3cm至600cm，并且可以为0.3cm、0.5cm、0.6cm、1cm、10cm或50cm至100cm、200cm、400cm或600cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合，并且其中，高度在热交换器芯的主轴线或纵轴线的方向上测量，并且其中，宽度在垂直于热交换器芯的纵向轴线的方向上测量。例如，直线形肋部可以具有0.3cm至600cm的高度以及0.5cm至365cm的宽度。具体地涉及到具有圆形横截面且具有1cm至5cm的直径的肋部。在肋部为管形的实施方式中，管形肋部的壁厚可以为0.1cm至1cm，并且可以为0.1cm、0.2cm或0.4cm至0.6cm、0.8cm或1cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。
肋部可以接触第一壳体和第二壳体、可以刚性地附接至第一壳体和第二壳体中的一者或两者、或者可以松弛地配合在第一壳体与第二壳体之间。例如，肋部可以与第一壳体的内表面、第二壳体的内表面、或第一壳体的内表面和第二壳体的内表面的组合形成过盈配合。在另一实施方式中，第一壳体和肋部、第二壳体和肋部、或第一壳体、第二壳体和肋部的组合可以在沿着肋部的长度的一点处或者多个点处被刚性地附接。该附接可以通过诸如焊接、粘合剂、紧固件或它们的组合之类的的任何适当的附接构件而提供。具体地涉及到诸如点焊接或连续点焊接之类的焊接的使用。替代性地，可以使用沿肋部的长度延伸的连续焊接。另外，肋部可以通过第一焊接刚性地附接至第一壳体并且可以通过第二焊接刚性地附接至第二壳体，其中，第一焊接和第二焊接可以为相同类型的焊接或者可以为不同类型的焊接。肋部可以在沿着其的长度的任意地方处连续点焊接至第一壳体或第二壳体、或者沿着肋部的长度连续焊接，以将肋部相对于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体两者保持在选定位置中。例如，如图9中所示，肋部可以通过角焊接960焊接至第一壳体的内表面，并且肋部可以缝焊接或对接焊接至第二壳体。替代性地，角焊接可以用于将肋部附接至第二壳体的内表面，并且肋部可以缝焊接或对接焊接至第一壳体。诸如图9中示出的缝焊接962之类的缝焊接可以用于将肋部刚性地附接至第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合。
在又一实施方式中，第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合可以变形以紧固肋部。例如，如图13中所示，第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合可以包括构造成接纳肋部的凹槽1361。在又一实施方式中，第一壳体、第二壳体或第一壳体和第二壳体的组合可以变形成提供如图14中示出的脊部1462，该脊部1462沿肋部的方向突出并且可选地接触肋部。
肋部可以具有相对于热交换器芯、内壳体或外壳体的纵向轴线呈任何适当的角度的倾斜，例如斜度。如图1A中所示，倾斜θ可以相对于切线方向t限定，其中，切线方向垂直于外壳体的纵向轴线。在实施方式中，肋部关于切线方向的倾斜为0度至90度，并且关于切线方向可以为0度、2度或5度至90度、50度或45度，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到关于切线方向具有5度至45度的倾斜。在实施方式中，热交换器芯包括多个肋部，并且所述多个肋部中的每个肋部的关于切线方向的倾斜可以各自独立地为0度至90度，并且关于切线方向的倾斜可以为0度、2度或5度至90度、50度或45度，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到关于切线方向的倾斜为5度至45度的实施方式。
在又一实施方式中，如图7中所示，肋部可以平行于例如第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合的纵向轴线的轴线。在实施方式中，热交换器芯可以包括多个肋部，并且每个肋部可以平行于第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合的纵向轴线，例如通过如图7中示出的肋部724示出的那样。在实施方式中，热交换器芯包括肋部，该肋部提供入口与出口之间的蜿蜒流动通道。蜿蜒流动通道可以由多个直线形肋部限定，或者可以由弯曲的肋部和直线形肋部的组合限定。
就诸如用以满足检查需求之类的一些应用而言，可能需要第三壳体。在实施方式中，第三壳体1770可以设置成：与第二壳体1716的凹状的外表面相邻且位于热交换器芯的顶盖与底盖之间，例如在用于下述实施方式的图17和图18中所示：在该实施方式中，第三壳体位于第二壳体的外表面上，并且其中，第二壳体位于外壳体中。为了清晰的目的，另外在图17中示出了第一壳体1718和第二壳体1724。替代性地，在需要的情况下，第三壳体可以与第一壳体的凹状的外表面相邻，其中，第一壳体为内壳体。第一壳体、肋部和第二壳体的任何适当的构型可以结合第三壳体使用。例如图18中所示，第一壳体1816可以结合第三壳体和竖向肋部1824使用，其中，竖向肋部1824突出穿过第二壳体中的槽口并且通过焊接1830保持就位。
第三壳体可以包括与公开用于第一壳体的材料相同的材料，并且第三壳体可以利用与公开用于第一壳体的方法相同的方法制造，并且因此，为了清晰的目的，不再对重复的公开内容以及第三壳体的制造进行重复。
热交换器芯的底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在压力容器内。在另一实施方式中，热交换器芯的顶盖、底盖、第一壳体和第二壳体全部容置在压力容器内。在又一实施方式中，热交换器芯的全部、即顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口和出口全部容置在压力容器内。当关于位于压力容器内的热交换器芯的构型使用时，“全部”意味着被提及的部件完全地容置在压力容器内。例如，当压力容器填充有流体时，全部容置在压力容器内的热交换器芯的部件的整个外表面可以被流体接触。因此，在使用中，例如在压力容器填充有生产流体时，底盖的外表面115的全部、第一壳体的外表面119的全部、以及第二壳体的外表面117的全部可以被生产流体接触。在又一实施方式中，顶盖还可以全部容置在压力容器内，在这种情况下，当压力容器填充有生产流体时，生产流体也可以接触顶盖的整个外表面113。在又一实施方式中，热交换器芯的全部、即顶盖、底盖、第一壳体、第二壳体、入口和出口全部容置在压力容器内。
热交换器还包括入口构件152或152A，该入口构件152或152A分别将入口120或120A连接至压力容器的外部，例如以用于使诸如燃烧气体之类的热传递流体流动至热交换器芯的入口。另外，可以提供出口构件154，该出口构件将热交换器芯的出口122连接至压力容器的外部。另外，压力容器包括以用于使生产流体流动到压力容器中及流出压力容器的入口155和出口156。
热交换器可以用于在任何适当的流体——即、第一流体与第二流体——之间交换热量，其中，第一流体和第二流体可以各自独立地为气体或液体。因此，所公开的热交换器可以用作气体-液体、液体-液体、或气体-气体热交换器。在优选的实施方式中，被引导通过热交换器芯的第一流体为热传递流体，并且可以为燃烧气体、例如由燃烧燃料的燃烧器产生的气体，并且可以包括水、一氧化碳、二氧化碳或者它们的组合。另外，第二流体——其被引导通过压力容器并且接触热交换器芯的整个外表面——为生产流体并且可以包括水、蒸汽、油、热流体或它们的组合。热流体可以包括酯、二酯、乙二醇、硅树脂、水、石油、矿物油、或诸如卤代氟碳、卤代含氯氟烃或全氟化碳之类的含氯氟氰。可以使用包括前述各者中的至少一者的组合。具体地涉及到包括乙二醇和水的热流体。例如，热流体可以由碱性的有机或无机化合物按配方制成，并且可以以具有基于热流体的总重量的3％重量至10％重量的浓度的稀释形式使用。
例如，第二流体可以包括水，并且可以用作住宅、商业或工业加热应用中的生产流体。第一流体、例如热传递流体——其被引导通过入口构件、被引导通过热交换器芯的流动通道、并且被引出出口构件——不接触压力容器。因此，热的热能传递发生在芯内流动的热的第一流体至在压力容器中单独地流动的第二流体之间。如以上指出的，第二流体接触热交换器芯的整个外表面并且压力容器的表面在任何点处都没有接触第一流体。由于压力容器没有接触可以具有10℃至1800℃、例如10℃、50℃、100℃、200℃或400℃至1800℃、1600℃、1400℃、1200℃或1000℃的第一流体，因此压力容器的外表面保持相对地冷，并且可以避免使用用以使压力容器隔热的隔热体、例如耐高温材料，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到第一流体具有100℃至1350℃的温度的实施方式。
压力容器顶盖、压力容器底盖和压力容器壳可以各自独立地具有任何适当的形状，并且可以为直线形或曲线形的，并且可以为平坦的、圆屋顶形的或球形的。例如，如图1A中所示，压力容器顶盖和压力容器底盖可以具有平坦的形状。替代性地，如图1B中所示，压力容器顶盖和压力容器底盖可以具有弯曲的形状。另外，压力容器壳可以具有任何适当的形状，可以为曲线形或直线形的，并且可以为如图1A中示出的筒形。
还公开了制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体、例如内壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供包括槽口的第二壳体、例如外壳体；通过将第一壳体设置在第二壳体上而将肋部和槽口对准；将肋部刚性地附接至第二壳体；在第二壳体的第一端部上设置顶盖；在第二壳体的第二端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。在实施方式中，第一壳体为内壳体。替代性地，第一壳体可以为外壳体。流动通道可以由第一壳体的内表面、第二壳体的内表面以及肋部限定。
第一壳体可以为例如管或管道的一部分，并且可以通过辊轧平坦的板并连接相反的边缘以提供管而被提供。肋部可以通过适当的方法、例如通过焊接、粘合剂结合、或紧固、或它们的组合而设置在第一壳体的内表面上。在优选的实施方式中，肋部被焊接至第一壳体的表面。具体地涉及到肋部利用角焊接被焊接至第一壳体的表面的实施方式。角焊缝可以横跨肋部的整个长度，或者可以存在于肋部的一部分上、例如总肋部长度的10％至100％、例如总肋部长度的10％、15％或20％至100％、90％、80％或70％，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到角焊缝横跨总肋部长度的100％的实施方式。例如，如图15中所示，带槽口的壳体1500可以包括槽口1510，并且可选地包括出口1522。第二壳体可以例如通过在管道中以选定的倾斜角度切割槽口而被提供。槽口可以具有选定成对应于肋部的尺寸的宽度并且可以具有1毫米(mm)至5毫米(mm)的宽度。在实施方式中，槽口的宽度为1mm、2mm或4mm至5cm、3cm或1cm，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到槽口的宽度为2mm至2cm的实施方式。另外，在实施方式中，槽口可以包括斜面以促进外壳体与肋部之间的焊接的形成。包括槽口的外壳体可以设置在包括肋部的内壳体上，并且随后，肋部通过例如焊接刚性地附接至外壳体。具体地涉及到全熔透焊接或对接焊接的使用，并且焊接可以基于肋部的形状和尺寸选定。热交换器芯的顶盖可以焊接至第一壳体和第二壳体中的每一者的第一端部，并且热交换器芯的底盖焊接至第一壳体和第二壳体中的每一者的相反的第二端部，例如以形成第一壳体与第二壳体之间的用于热传递流体的腔。入口和出口可以各自独立地设置、例如焊接在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上。具体地涉及到入口设置在第一壳体的外表面上并且出口设置在第二壳体的表面上的实施方式。另外，在需要的情况下，在入口上可以设置有用于将入口连接至压力容器的外部、例如连接至热传递流体源的入口构件。另外，在出口上可以设置有用于将出口连接至压力容器的外部、例如连接至排放口的出口构件。
在实施方式中，肋部的尺寸以及带槽口的壳体中的间隙的尺寸可以选定成使得当第一壳体和第二壳体位于它们的最终位置时，如图16中所示，肋部1610的外表面突出直至第二壳体1620的外表面、或者突出超过第二壳体1620的外表面。如图16中所示，肋部和第二壳体可以利用例如缝焊接被刚性地附接。
替代性地，直线形肋部的横截面宽度可以选定成等于或大于第一壳体与第二壳体之间的所需间隙加上第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合的宽度。如图9中所示，外壳体可以在内壳体和肋组件上对准，并且随后，外壳体通过例如焊接刚性地附接至肋部。具体地涉及到缝焊接的使用。
在另一实施方式中，制造热交换器芯的方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供第二壳体构件；将第二壳体构件设置、例如包覆在第一壳体的外表面上；将第二壳体构件的纵向边缘刚性地附接以形成第二壳体；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯；其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。流动通道可以由第一壳体的内表面、第二壳体的内表面以及肋部限定。在实施方式中，第一壳体为内壳体，并且第二壳体为外壳体。替代性地，第一壳体可以为外壳体，并且第二壳体可以为内壳体。这种设置、例如焊接的细节类似于以上所公开的，并且因此为了清晰的目的，不包括重复的描述。
在需要的情况下，如图17中所示，第三壳体可以设置在第二壳体的外表面上。设置第三壳体的方法可以与公开用于第二壳体的方法相同，并且为了清晰的目的，在文中不包括重复的公开内容。
包括槽口的壳体可以由平坦的金属板提供。在实施方式中，该提供包括槽口的壳体包括：提供金属板、在金属板中切割槽口以提供带槽口的金属板，其中，槽口的方向相对于金属板的纵向边缘形成0度至90度、例如0度、2度或5度至90度、50度或45度的角度；进而使金属板弯曲成使得金属板的纵向边缘彼此相邻，并且接合纵向边缘以提供带槽口的壳体，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。在实施方式中，如图15中所示，包括槽口1510和出口1522的带槽口的壳体1500可以通过滚卷平坦的带槽口板以形成筒状件并随后连接、例如焊接金属板的纵向边缘以形成筒状件而被提供。具体地涉及到槽口的方向相对于金属板的纵向边缘形成约2度至45度的角度的实施方式。槽口的构型和角度可以选定成与肋部的倾斜角度对应。纵向边缘可以利用例如缝焊接限定。在需要的情况下，该方法还包括在金属板中切割开口以形成出口。金属板的尺寸可以根据外壳体的所需直径选定。
替代性地，热交换器芯可以通过对第一壳体和第二壳体中的外壳体进行加热以使外壳体热膨胀、或者对第一壳体和第二壳体中的内壳体进行冷却以使内壳体收缩、将第一壳体设置在第二壳体上、并随后使第一壳体和第二壳体热平衡而制成。在该方面，制造热交换器芯的方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供第二壳体；对第一壳体和第二壳体中的至少一者进行加热或冷却，以使第一壳体和第二壳体中的外壳体膨胀或者使第一壳体和第二壳体中的内壳体收缩；将第一壳体设置在第二壳体上；使第一壳体和第二壳体热平衡，以实现第一壳体的内表面与肋部接触以及第二壳体的内表面与肋部接触中的至少一种；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口，从而制成热交换器芯；其中，肋部、第一壳体、和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
被加热的壳体、例如第一壳体或第二壳体可以加热至200℃至2000℃、例如200℃、300℃或400℃至2000℃、1000℃、800℃或600℃，以使壳体膨胀成使得该壳体可以围绕另一较冷的壳体、例如第二壳体或第一壳体以及肋组件设置，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到加热至300℃至800℃。一旦第二壳体处于其所需的位置，第二壳体就可以被允许冷却并收缩，并且可以在肋部与第二壳体的内表面之间形成过盈配合。替代性地或附加地，第一壳体或第二壳体可以冷却至-196℃至20℃、例如-196℃、-150℃或-80℃至-20℃、-10℃、0℃、10℃或20℃，以使第一壳体或第二壳体中的内壳体收缩成使得该内壳体可以设置在另一较热的壳体内，其中，前述的上界和下界可以独立地组合。具体地涉及到冷却至-150℃至-20℃。使第一壳体和第二壳体热平衡可以在肋部与第二壳体的内表面之间形成过盈配合。
在又一方面中，第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合可以变形成接触肋部。在该方面，制造热交换器芯的方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；在第一壳体和肋部上设置第二壳体；使第一壳体和第二壳体中的至少一者变形，以实现第一壳体与肋部接触以及第二壳体与肋部接触中的至少一种；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
该变形可以包括提供凹状的表面或者凸状的表面。包括变形部的壳体可以通过在第一壳体和肋部上设置壳体构件、并随后压缩壳体构件或使壳体构件膨胀以形成包括凹状表面的第二壳体而被提供。替代性地，壳体构件可以例如通过冲压变形，以提供包括凸状表面的壳体构件。在又一实施方式中，第一壳体可以例如膨胀、例如液压地或气动地膨胀、或者通过例如挤压收缩，以使第一壳体和肋部膨胀或收缩，使得肋部接触第二壳体。被施加以提供所需变形的压力、力或应力可以基于几何形状、尺寸、部件材料以及用于设置内壳体和外壳体的制造方法而选定。具体地，压力、力或应力的大小可以基于利用制造领域中的技术人员已知的工业标准方法和数据所得的部件材料经受变形的屈服应力而确定。
在又一实施方式中，制造热交换器芯的方法包括：提供第一壳体；在第一壳体上设置管形肋部；将第一壳体设置在第二壳体上；使肋部膨胀成使得经膨胀的肋部接触第一壳体和第二壳体；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
管形肋部可以通过适当的方法膨胀，并且可以以气动或液压的方式膨胀。
在又一实施方式中，制造热交换器芯的方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供第二壳体，其中，第二壳体的内表面包括凹槽，该凹槽构造成接纳肋部；使第一壳体相对于第二外壳体旋转以将第一壳体旋拧到第二壳体中，从而将第一壳体设置在第二壳体上；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。在需要的情况下，该方法还可以包括使第一壳体膨胀或收缩使得肋部接触第一壳体和第二壳体。
凹槽可以为螺旋凹槽，并且可以构造成允许将第一壳体旋拧到第二壳体和肋部上。凹槽可以通过诸如机加工、铸造或变形之类的适当的方法提供。
第一壳体可以为内壳体，并且第二壳体可以为外壳体。替代性地，第一壳体可以为外壳体，并且第二壳体可以为内壳体。
还公开了制造热交换器芯的方法，该方法包括：提供第一壳体；在第一壳体的内表面上设置肋部；提供第二壳体；通过将第一壳体插入到第二壳体中而使肋部和第二壳体接触；在第一壳体和第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；在第一壳体和第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置入口；以及在第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合上设置出口从而制成热交换器芯，其中，肋部、第一壳体和第二壳体限定了入口与出口之间的流动通道。
在实施方式中，肋部具有杆状的形状，并且如图12中所示，肋部优选地包括弯曲部。当第一壳体被插入、例如被用力地插入到第二壳体中时，肋部可以变形成使得肋部的尖端与第二壳体接触并且与第二壳体形成密封、例如与第二壳体形成过盈配合。
还公开了制造热交换器的方法，该方法包括：提供壳；在壳上设置压力容器底盖；将热交换器芯设置在壳中；以及在壳上设置压力容器顶盖以制成热交换器，其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器入口、并且其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器出口。
还公开了在第一流体与第二流体之间传递热量的方法，该方法包括：提供热交换器；将第一流体引导到压力容器入口中；以及将第二流体引导到热交换器芯的入口中以在第一流体与第二流体之间交换热量。
在任一前述实施方式中，顶盖可以全部容置在压力容器内；和/或第一壳体和第二壳体可以为同轴的；和/或第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有圆形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或它们的组合；和/或第一壳体和第二壳体可以具有相同的横截面形状；和/或第一壳体和第二壳体可以各自独立地具有0.5厘米至5厘米的平均厚度；和/或流动通道的纵横比可以在10与100之间，其中，纵横比为流动通道的高度与流动通道的宽度之比，其中，高度为同一肋部的相对的表面之间的距离并且垂直于第一肋部表面测得，并且其中，流动通道的宽度从第一壳体的内表面至第二壳体的内表面测得；和/或热交换器包括多个肋部；和/或肋部可以具有螺旋形形状、阶梯形形状、圆弧形状、螺旋段形状、或它们的组合；和/或肋部具有圆形的横截面形状、环形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或它们的组合；和/或肋部可以刚性地附接至第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合；和/或第一壳体和肋部、第二壳体和肋部、或者第一壳体、第二壳体和肋部的组合可以通过焊接被刚性地附接；和/或肋部可以通过第一焊接刚性地附接至第一壳体并且可以通过第二焊接刚性地附接至第二壳体，并且第一焊接和第二焊接可以为不同类型的焊接；和/或肋部可以与第一壳体的内表面、第二壳体的内表面、或第一壳体的内表面和第二壳体的内表面的组合形成过盈配合；和/或肋部相对于切线方向的倾斜可以在0度与90度之间，其中，切线方向垂直于第二壳体的纵向轴线；和/或热交换器芯可以包括多个肋部，并且所述多个肋部中的每个肋部相对于切线方向的倾斜独立地在0度与90度之间；和/或肋部的倾斜可以为平行于第二壳体的纵向轴线；和/或热交换器芯可以包括多个肋部，并且其中，所述多个肋部中的每个肋部的倾斜可以为平行于第二壳体的纵向轴线；和/或还包括第三壳体，第三壳体以与第一壳体或第二壳体相邻的方式设置并且设置在第一壳体或第二壳体的外部、并且设置在顶盖与底盖之间；和/或压力容器可以包括压力容器顶盖、压力容器底盖以及设置在压力容器顶盖与压力容器底盖之间的壳，其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器入口，并且其中，压力容器顶盖、压力容器底盖、壳、或压力容器顶盖、压力容器底盖和壳的组合包括压力容器出口；和/或压力容器入口可以设置在压力容器底盖中，并且其中，压力容器出口可以设置在压力容器顶盖中；和/或所述提供包括槽口的第二壳体包括：提供金属板、在金属板中切割槽口、使金属板弯曲成使得金属板的纵向边缘彼此相邻、以及接合纵向边缘以提供包括槽口的第二壳体；和/或所述提供包括槽口的第二壳体可以包括：提供金属管、以及在金属管中切割槽口以提供包括槽口和出口的第二壳体；和/或肋部、第一壳体和第二壳体可以限定螺旋形流动通道；和/或还包括将肋部焊接至第一壳体、第二壳体、或第一壳体和第二壳体的组合；和/或第一壳体可以为内壳体，其中，第二壳体为外壳体，并且其中，第一壳体的内表面与第二壳体的内表面相对；和/或第一壳体可以为外壳体，其中，第二壳体为内壳体，并且其中，第一壳体的内表面与第二壳体的内表面相对。
已经参照附图对本发明进行了描述，在附图中示出了各种实施方式。然而，本发明可以多种不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于本文中陈述的实施方式。更确切地说，提供这些实施方式以使得本公开将是全面和完整的，并且将本发明的范围充分地传达至本领域的技术人员。相同的附图标记始终指的是相同的元件。
将理解的是，当元件被称作位于另一元件“上”时，该元件可以直接位于另一元件上，或者该元件与另一元件之间可以存在插入元件。相比之下，当元件被称作“直接”位于另一元件“上”时，不存在插入元件。另外，元件可以位于另一元件的外表面上或内表面上，并且因此“位于…上”可以包括“在…中”和“在…上”。
将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以用在本文中以描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分。因此，下面讨论的第一“元件”、“部件”、“区域”、“层”、或“部分”在不脱离文中的教示的情况下可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
文中所使用的措辞仅出于描述特定实施方式的目的而并非意在为限制性的。当在文中使用时，除非文中明确地指出，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”意在包括复数形式，复数形式包括“至少一个”。“或”意指“和/或”。当在文中使用时，术语“和/或”包括相关的列举术语中的一个或更多个术语的任何组合和所有组合。将进一步理解的是，当在说明书中使用时，术语“comprises(包括)”和/或“comprising(包括)”或“includes(包括)”和/或“including(包括)”指的是存在陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、单元和/或部件，但并不排除存在或添加一个或更多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、单元、部件和/或它们的组。
此外，诸如“下”或“底”和“上”或“顶”之类的相对术语在文中可以用于描述如图中示出的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，相对术语意在涵盖装置的除了图中描绘的取向以外的不同取向。例如，如果图中的一个图中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件的“下”侧上的元件将随后被定向在所述其他元件的“上”侧上。因此，示例性的术语“下”可以涵盖取决于图的特定取向的“下”和“上”的取向两者。类似地，如果图中的一个图中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件“下方”或“下面”的元件随后可以被定向在所述其他元件的“上方”。因此，示例性的术语“下方”或“下面”可以涵盖上方和下方的取向两者。
除非另外限定，否则在文中使用的所有术语(包括科技术语)都具有与本公开所属领域的一个普通技术人员所理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的术语之类的术语应该被解释为具有与它们在相关领域和本公开的背景下的含义相一致的含义，并且不应该以理想化或过于形式化的认知来解释，除非在文中明显地如此限定。
在此参照作为理想化的实施方式的示意性图的横截面图对示例性的实施方式进行描述。如此，将预期到由于例如制造技术和/或公差所导致的示意图的形状变化。因此，文中描述的实施方式不应该被解释为局限于如文中示出的区域的特定形状，而是包括例如由制造所导致的形状偏差。例如，被示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙和/或非线性的特征。此外，所示出的尖角可以为圆形的。因此，图中示出的区域实质上为示意性的，并且它们的形状不意在示出区域的精确形状并且不意在限制本权利要求的范围。

Claims (38)

1.一种热交换器，包括：
热交换器芯，所述热交换器芯包括：
顶盖，
底盖，
第一壳体，所述第一壳体设置在所述顶盖与所述底盖之间，
第二壳体，所述第二壳体设置在所述顶盖与所述底盖之间，其中，所述第一壳体的内表面与所述第二壳体的内表面相对，
入口，所述入口位于所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上，
出口，所述出口位于所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上，
肋部，所述肋部设置在所述第一壳体与所述第二壳体之间，其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道；
压力容器；
入口构件，所述入口构件位于所述入口上，所述入口构件将所述入口连接至所述压力容器的外部；以及
出口构件，所述出口构件位于所述出口上，所述出口构件将所述出口连接至所述压力容器的外部，
其中，所述底盖、所述第一壳体和所述第二壳体全部容置在所述压力容器内。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述顶盖全部容置在所述压力容器内。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的热交换器，其中，所述第一壳体和所述第二壳体为同轴的。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热交换器，其中，所述第一壳体和所述第二壳体各自独立地具有圆形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或它们的组合。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热交换器，其中，所述第一壳体和所述第二壳体具有相同的横截面形状。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热交换器，其中，所述第一壳体和所述第二壳体各自独立地具有0.5厘米至5厘米的平均厚度。
7.根据权利要求1所述的热交换器，其中，所述流动通道的纵横比在10与100之间，其中，所述纵横比是所述流动通道的高度与所述流动通道的宽度之比，其中，所述高度是同一肋部的相对的表面之间的距离并且垂直于第一肋部表面测得，并且其中，所述流动通道的宽度从所述第一壳体的内表面至所述第二壳体的内表面测得。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的热交换器，其中，所述热交换器包括多个肋部。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部具有螺旋形形状、阶梯形形状、圆弧形形状、螺旋段形状、或它们的组合。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部具有圆形的横截面形状、环形的横截面形状、椭圆形的横截面形状、卵形的横截面形状、体育场形的横截面形状、半圆形的横截面形状、正方形的横截面形状、矩形的横截面形状、三角形的横截面形状、或它们的组合。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部刚性地附接至所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的热交换器，其中，所述第一壳体和所述肋部、所述第二壳体和所述肋部、或所述第一壳体和所述肋部与所述第二壳体和所述肋部的组合通过焊接被刚性地附接。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部通过第一焊接刚性地附接至所述第一壳体并且通过第二焊接刚性地附接至所述第二壳体，并且其中，所述第一焊接和所述第二焊接是不同类型的焊接。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部与所述第一壳体的所述内表面、所述第二壳体的所述内表面、或所述第一壳体的所述内表面和所述第二壳体的所述内表面的组合形成过盈配合。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部的相对于切线方向的倾斜在0度与90度之间，其中，所述切线方向垂直于所述第二壳体的纵向轴线。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的热交换器，其中，所述热交换器芯包括多个肋部，并且所述多个肋部中的每个肋部的相对于所述切线方向的倾斜独立地处于0度与90度之间。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的热交换器，其中，所述肋部的倾斜为平行于所述第二壳体的纵向轴线。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的热交换器，其中，所述热交换器芯包括多个肋部，并且其中，所述多个肋部中的每个肋部的倾斜为平行于所述第二壳体的纵向轴线。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的热交换器，还包括第三壳体，所述第三壳体设置成：与所述第一壳体或所述第二壳体相邻、位于所述第一壳体或所述第二壳体的外部并且在所述顶盖与所述底盖之间。
20.根据权利要求1至19中的任一项所述的热交换器，其中，所述压力容器包括压力容器顶盖、压力容器底盖以及设置在所述压力容器顶盖与所述压力容器底盖之间的壳，
其中，所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖、所述壳、或所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖和所述壳的组合包括压力容器入口，以及
其中，所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖、所述壳、或所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖和所述壳的组合包括压力容器出口。
21.根据权利要求1至20中的任一项所述的热交换器，其中，所述压力容器入口设置在所述压力容器底盖中，并且其中，所述压力容器出口设置在所述压力容器顶盖中。
22.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置肋部；
提供包括有槽口的第二壳体；
通过将所述第一壳体设置在所述第二壳体上而使所述肋部与所述槽口对准；
将所述肋部刚性地附接至所述第二壳体；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的第一端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的第二端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
23.根据权利要求22所述的制造热交换器芯的方法，其中，所述提供包括有槽口的第二壳体包括：
提供金属板，
在所述金属板中切割槽口，
使所述金属板弯曲成使得所述金属板的纵向边缘彼此相邻，以及
接合所述纵向边缘以提供包括有所述槽口的所述第二壳体。
24.根据权利要求22所述的制造热交换器芯的方法，其中，所述提供包括有槽口的第二壳体包括：
提供金属管，以及
在所述金属管中切割槽口以提供包括有所述槽口和所述出口的所述第二壳体。
25.根据权利要求22至24中的任一项所述的制造热交换器芯的方法，其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定螺旋形流动通道。
26.根据权利要求22所述的制造热交换器芯的方法，还包括将所述肋部焊接至所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合。
27.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体上设置包括有槽口的第二壳体；
穿过所述槽口设置肋部；
将所述肋部刚性地附接至所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一者；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
28.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置肋部；
在所述第一壳体的外表面上设置第二壳体构件，其中，使所述第一壳体的所述内表面与所述第二壳体构件的内表面相对；
将所述第二壳体构件的纵向边缘刚性地附接以形成第二壳体；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
29.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体和第二壳体；
在所述第一壳体的内表面上或在所述第二壳体的内表面上设置肋部；
对所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一者进行加热或冷却；
将所述第二壳体设置在所述第一壳体上；
使所述第一壳体和所述第二壳体热平衡，以实现所述第一壳体的所述内表面与所述肋部接触以及所述第二壳体的所述内表面与所述肋部接触中的至少一种；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体、和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
30.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置肋部；
在所述肋部上设置第二壳体；
使所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一者变形，以实现所述第一壳体与所述肋部接触以及所述第二壳体与所述肋部接触中的至少一种；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
31.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置管形肋部；
将所述第一壳体设置在第二壳体上；
使所述肋部膨胀，以使经膨胀的所述肋部与所述第一壳体接触以及使经膨胀的所述肋部与所述第二壳体接触；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
32.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置肋部；
提供第二壳体，其中，所述第二壳体的内表面包括凹槽，所述凹槽构造成接纳所述肋部；
使所述第一壳体相对于所述第二壳体旋转，以将所述第一壳体旋拧到所述第二壳体中，从而将所述第一壳体设置在所述第二壳体中或所述第二壳体上；
使所述第一壳体和所述第二壳体中的至少一者可选地膨胀或收缩，以使得所述肋部接触所述第一壳体和所述第二壳体；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
33.一种制造热交换器芯的方法，所述方法包括：
提供第一壳体；
在所述第一壳体的内表面上设置肋部；
通过将所述第一壳体设置在第二壳体上而使所述肋部与所述第二壳体的内表面接触；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的上端部上设置顶盖；
在所述第一壳体和所述第二壳体中的每一者的下端部上设置底盖；
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置入口；以及
在所述第一壳体、所述第二壳体、或所述第一壳体和所述第二壳体的组合上设置出口从而制成所述热交换器芯，
其中，所述肋部、所述第一壳体和所述第二壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道。
34.根据权利要求33所述的制造热交换器芯的方法，其中，所述第一壳体是内壳体，所述第二壳体是外壳体，并且，所述第一壳体的内表面与所述第二壳体的内表面相对。
35.根据权利要求33所述的制造热交换器芯的方法，其中，所述第一壳体是外壳体，所述第二壳体是内壳体，并且，所述第一壳体的内表面与所述第二壳体的内表面相对。
36.一种制造热交换器的方法，所述方法包括：
提供壳；
在所述壳上设置压力容器底盖；
将根据权利要求1所述的热交换器芯设置在所述壳中；以及
在所述壳上设置压力容器顶盖从而制成所述热交换器，
其中，所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖、所述壳、或所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖和所述壳的组合包括压力容器入口；以及
其中，所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖、所述壳、或所述压力容器顶盖、所述压力容器底盖和所述壳的组合包括压力容器出口。
37.一种在第一流体与第二流体之间传递热量的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求1所述的热交换器；
将第一流体引导到所述压力容器的压力容器入口中；以及
将第二流体引导到所述热交换器芯的所述入口中，以在所述第一流体与所述第二流体之间进行热交换。
38.一种热交换器，包括：
压力容器，所述压力容器包括：
压力容器顶盖，
压力容器底盖，以及
筒形壳，所述筒形壳设置在所述压力容器顶盖与所述压力容器底盖之间，
压力容器入口，所述压力容器入口设置在所述压力容器底盖、所述壳、或所述压力容器底盖和所述壳的组合中，
压力容器出口，所述压力容器出口设置在所述压力容器顶盖、所述壳、或所述压力容器顶盖和所述壳的组合中；
热交换器芯，所述热交换器芯包括：
热交换器顶盖，
热交换器底盖，
筒形外壳体，所述筒形外壳体设置在所述热交换器顶盖与所述热交换器底盖之间，
筒形内壳体，所述筒形内壳体设置在所述热交换器顶盖与所述热交换器底盖之间，其中，所述筒形内壳体与所述筒形外壳体相对且同轴，
位于所述内壳体上的入口，
位于所述外壳体上的出口，
肋部，所述肋部具有圆形或矩形的横截面，所述肋部焊接至所述内壳体、所述外壳体、或所述内壳体和所述外壳体的组合，其中，所述肋部、所述外壳体和所述内壳体限定了所述入口与所述出口之间的流动通道，
设置在所述热交换器底盖、所述内壳体、或所述热交换器底盖和所述内壳体的组合上的入口，以及
设置在所述热交换器顶盖、所述外壳体、或所述热交换器顶盖和所述外壳体的组合上的出口，
其中，所述热交换器芯全部设置在所述压力容器中；
入口构件，所述入口构件位于所述入口上，所述入口构件将所述入口连接至所述压力容器的外部；以及
出口构件，所述出口构件位于所述出口上，所述出口构件将所述出口连接至所述压力容器的外部。
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