CN108088278B - 一种改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件及换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件及换热器，包括壳体、隔板、连接板片，还包括抗晃荡打孔式翅片结构，该打孔式翅片结构包括强化传热板片、抗晃荡板片；连接板片、强化传热板片、抗晃荡板片的长边有规律地两两连接，形成锯齿状翅片，该翅片与隔板形成矩形流体通道；强化传热板片上设置有多个孔洞。本发明通过设置无孔的抗晃荡板片，有效利用换热器内换热面积，当换热器倾斜时，两相流体进入换热器通道中，液相流体受重力影响朝某一方向偏移时，会被抗晃荡板片阻隔，从而避免了流道内两相流体分布不均匀导致换热器性能下降地问题，优化了板翅式换热器横摇时通道内的流体分布，改善了板翅式换热器的换热性能。

Description

一种改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件及换热器

技术领域

本发明涉及低温换热技术领域，尤其涉及一种用于海上大型液化天然气装置中的配有抗摇晃功能、改善液体分布不均的翅片结构及板翅式换热器。

背景技术

板翅式换热器是天然气中广泛应用的低温换热器。该换热器由通常由隔板、翅片、封条、导流片组成。在相邻两隔板间放置翅片、导流片以及封条组成夹层，称之为通道，将这样的夹层根据流体类别按照不同方式叠置起来，钎焊成一整体便组成板束，板束是板翅式换热器的核心，冷热流体通过板片和翅片进行热量交换。

当板翅式换热器应用于海上浮式平台时，由于受到风浪的影响，换热器会随平台一同运动，这些运动导致气液分配不均匀，从而损失了大部分换热面积，使得换热器换热性能下降。横摇为主要的海上晃荡运动形式之一，在横摇的过程中，海上浮式平台将长时间处于倾斜状态，致使换热器整体倾斜，在重力的影响下，板翅式换热器通道内两相冷剂中的液体会通过打孔翅片上的孔洞朝着重力方向偏移，致使板翅式换热器内冷剂流体分布不均匀，整个板翅式换热器的换热性能下降。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种改善液体分布不均的抗晃荡打孔式翅片结构及应用了该结构的板翅式换热器，通过改进翅片上孔洞分布形式，改善板翅式换热器在摇动情况下因流体分布不均匀性能下降的问题，从而优化倾斜状态下板翅式换热器的换热性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何通过改进板翅式换热器的翅片结构，避免换热器应用于海上浮式平台时，受到风浪的影响，导致其内部气液分配不均匀，换热器整体换热性能下降。

为实现上述目的，本发明提供了一种改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件及包括了该组件的板翅式换热器。该板翅式换热器翅片组件是一种抗晃荡打孔翅片组件，包括连接板片、强化传热板片、抗晃荡板片，其中：连接板片是翅片通道的短板片，强化传热板片和抗晃荡板片是翅片通道的长板片，连接板片、强化传热板片和抗晃荡板片的长边两两连接，形成锯齿状的翅片结构，该锯齿状翅片结构与上下隔板形成多个矩形流体通道，将这样的流体通道叠置起来，钎焊成一整体便组成板翅式换热器的板束；强化传热板片上按照一定规则开有多个孔洞，用于强化翅片结构的传热效果。

进一步地，强化传热板片上设置的所有孔洞的形状都是相同的。

再进一步地，强化传热板片上设置的孔洞的半径间距以及孔洞的数目，是根据所述强化传热板片的尺寸设计决定的。

更进一步地，强化传热板片上相邻两片传热翅片的打孔位置是相互错开的，有一定距离的偏移。

进一步地，强化传热板片连续排列不超过7个，以保证气液分配均匀性。

进一步地，每两个抗晃荡板片间设置有不少于1个的强化传热板片，以保证所述板翅式换热器翅片的实际换热性能。

进一步地，本发明还提供一种包括上述改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件的板翅式换热器，该换热器包括壳体和所述板翅式换热器翅片组件，该板翅式换热器翅片组件安装在该板翅式换热器的壳体中。

进一步地，该板翅式换热器中，板翅式换热器翅片组件的连接板片、强化传热板片、抗晃荡板片均由铝板或不锈钢板加工而成，与板翅式换热器的壳体材质保持一致。

再进一步地，该板翅式换热器中，连接板片的长度和宽度是由所述板翅式换热器通道的规格决定的；所述强化传热板片的长度和所述连接板片的长度相等，所述强化传热板片的宽度是由所述板翅式换热器通道的规格决定的；所述抗晃荡板片的长度与所述强化传热板片的长度相等，所述抗晃荡板片的宽度与所述强化传热板片的宽度相等。

更进一步地，该板翅式换热器中，连接板片、强化传热板片、抗晃荡板片的厚度是根据所述换热器实际工作压力决定的。

在本发明的较佳实施方式中，本发明板翅式换热器翅片组件包括：连接板片、强化传热板片和抗晃荡板片；上述连接板片、强化传热板片和抗晃荡板片的长边两两连接，形成锯齿状的翅片结构，该锯齿状翅片结构与上下隔板形成多个矩形流体通道，将这样的流体通道叠置起来，钎焊成一整体便组成板翅式换热器的板束。

本抗晃荡打孔翅片结构的强化传热板片上设置有多个孔洞，用于强化翅片结构的传热效果；优选的，强化传热板片上设置的所有孔洞的形状都是相同的，孔洞的半径、间距以及孔洞的数目，是根据强化传热板片的尺寸设计决定的；优选的，打孔式翅片组件相邻两片的打孔位置是相互错开的，有一定距离的偏移。

每两个抗晃荡板片间设置有不少于1个的强化传热板片，以保证本发明翅片结构的实际换热性能；为保证气液分配均匀性，强化传热板片连续排列不超过7个，即最多每7个强化传热板片的两侧各排布有1个抗晃荡板片。

包括本抗晃荡打孔翅片结构的板翅式换热器，其连接板片、强化传热板片、抗晃荡板片组成的抗晃荡打孔翅片结构安装在板翅式换热器的壳体内部，各层强化传热板片之间分布有冷剂流体。

连接板片、强化传热板片和抗晃荡板片的材质与换热器的壳体的材质保持一致，优选的，由铝板或不锈钢板加工而成；由于壳体内部是大于2MPa的高压空间，所以连接板片强化传热板片的厚度是根据换热器壳体的实际工作压力决定的。

连接板片的长度和宽度是由板翅式换热器通道的规格决定的；强化传热板片的长度和连接板片的长度相等，强化传热板片长的宽度是由板翅式换热器的通道规格决定的；抗晃荡板片的长度、宽度与强化传热板片长度、宽度相等。

与无该翅片的板翅式换热器比较，本发明使用抗晃荡打孔翅片的板翅式换热器通过设置了无孔的抗晃荡板片，更有效地利用了换热器内换热面积，当板翅式换热器倾斜时，两相流体进入板翅式换热器通道中，液相流体受重力影响朝某一方向偏移时，会被抗晃荡板片阻隔，从而避免了流道内两相流体分布不均匀导致换热器性能下降地问题，优化了板翅式换热器横摇时通道内的流体分布，改善了海上工况换热器经常处于横向摇晃位置时板翅式换热器的换热性能。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明板翅式换热器翅片组件的一个较佳实施例的三维示意图；

图2是图1的剖视简图；

图3是一般打孔翅片结构板翅式换热器倾斜状况下流体分布示意图；

图4是本发明包括板翅式换热器翅片组件的板翅式换热器在倾斜状况下流体分布示意图。

其中：1-板翅式换热器翅片组件，11-连接板片，12-强化传热板片，13-抗晃荡板片，14-强化传热板片的孔洞，15-长边（连接板片、强化传热板片或抗晃荡板片的），2-板翅式换热器，21-板翅式换热器的壳体，3-冷剂流体。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例：

如图1所示，本发明的板翅式换热器翅片组件1包括：连接板片11、强化传热板片12和抗晃荡板片13；连接板片11、强化传热板片12和抗晃荡板片13的长边15有规律地两两连接，形成锯齿状的板翅式换热器翅片组件1，该锯齿状板翅式换热器翅片组件1与上下隔板形成多个矩形流体通道，将这样的流体通道叠置起来，钎焊成一整体便组成板翅式换热器的板束。

在板片实际排列中，每两个抗晃荡板片间至少有一个及以上的强化传热板片12，以保证翅片实际换热性能；本实施例中，强化传热板片12连续排列数为3个，即每3个强化传热板片12的两侧各排布有1个抗晃荡板片13，以保证气液分配均匀性。

如图2所示，本发明的板翅式换热器翅片组件1的强化传热板片12上设置有多个孔洞14，用于强化该板翅式换热器翅片组件1的传热效果，强化传热板片12上设置的所有孔洞14的形状都是相同的，孔洞14的半径、间距以及孔洞的数目，是根据强化传热板片12的尺寸设计决定的；相邻两片板翅式换热器翅片组件1的打孔位置是相互错开的，有一定距离的偏移。

如图3所示，普通板翅式换热器的强化传热板片12安装在板翅式换热器2的壳体21内部，各层强化传热板片12之间分布有冷剂流体3。

如图1、图4所示，包括本发明的板翅式换热器翅片组件1的板翅式换热器2，由连接板片11、强化传热板片12、抗晃荡板片13组成的板翅式换热器翅片组件1安装在板翅式换热器2的壳体21内部，各层强化传热板片12之间分布有冷剂流体3。

连接板片11由铝板或不锈钢板加工而成，与板翅式换热器2的壳体21的材质保持一致，由于板翅式换热器2的壳体21内部是大于2MPa的高压空间，所以连接板片11的厚度是根据板翅式换热器2的壳体21的实际工作压力决定的；连接板片11的长度和宽度是由板翅式换热器2通道的规格决定的。

强化传热板片12由铝板或不锈钢板加工而成，与板翅式换热器2的壳体21的材质保持一致，由于板翅式换热器2的壳体21内部是大于2MPa的高压空间，所以强化传热板片12的厚度是根据板翅式换热器2的壳体21的实际工作压力决定的；强化传热板片长12的长度和连接板片11的长度相等，强化传热板片长12的宽度是由板翅式换热器2的通道规格决定的；强化传热板片12上按照一定间距以相同形状开若干孔洞14，孔洞半径、间距以及数目，是根据强化传热板片12的规格尺寸和板翅式换热器2的换热性能设计确定的，但是，强化传热板片12的连续排列数不超过7个，即最多每7个强化传热板片12的两侧须各排布有1个抗晃荡板片13，以保证气液分配均匀性，本实施例中强化传热板片12的连续排列数为3个。

抗晃荡板片13由铝板或不锈钢板加工而成，与板翅式换热器2的壳体21的材质保持一致，由于板翅式换热器2的壳体21内部是大于2MPa的高压空间，抗晃荡板片13的厚度是根据板翅式换热器2的壳体21的实际工作压力决定的；抗晃荡板片13的长度、宽度均与强化传热板片12长度、宽度相等。

如图3所示，当板翅式换热器2应用于海上浮式平台时，由于受到风浪的影响，板翅式换热器2会随平台一同运动、发生整体倾斜，当板翅式换热器2长时间处于倾斜状态时，在重力的影响下，板翅式换热器2通道内的两相冷剂中的冷剂流体3会通过强化传热板片12上的孔洞14朝着重力方向偏移，致使板翅式换热器2内冷剂流体3分布不均匀，损失了大部分换热面积，使得板翅式换热器2的换热性能下降。

如图4所示，采用本发明的改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件1的板翅式换热器2，当板翅式换热器2倾斜时，两相流体进入板翅式换热器2的流体通道中，冷剂流体3受重力影响朝某一方向偏移时，会被抗晃荡板片13阻隔，从而避免了两相流体分布不均匀，优化了板翅式换热器2横摇时通道内的流体分布，改善了换热性能。

使用本发明板翅式换热器翅片组件1的板翅式换热器2与无该翅片的板翅式换热器2比较，通过设置了无孔的抗晃荡板片13，更有效地利用了换热器内换热面积，改善了流道内两相流体分布不均匀导致换热器性能下降地问题。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件，其特征在于，包括抗晃荡打孔式翅片结构和上下隔板，所述抗晃荡打孔式翅片结构包括连接板片、强化传热板片、无孔的抗晃荡板片，所述连接板片、所述强化传热板片和所述无孔的抗晃荡板片的长边两两连接，形成锯齿状的翅片，所述锯齿状的翅片与所述上下隔板形成多个矩形翅片流体通道，其中：

所述连接板片是翅片通道的短板片；

所述强化传热板片和所述无孔的抗晃荡板片是所述翅片通道的长板片；

所述强化传热板片上设置有多个孔洞，用于强化所述翅片结构的传热效果；

每两个所述的无孔的抗晃荡板片间设置不少于1个所述的强化传热板片。

2.如权利要求1所述的板翅式换热器翅片组件，其特征在于，所述强化传热板片上设置的所有所述孔洞的形状都是相同的。

3.如权利要求2所述的板翅式换热器翅片组件，其特征在于，所述强化传热板片上设置的孔洞的半径、间距以及孔洞的数目，是根据所述强化传热板片的规格尺寸设计确定的。

4.如权利要求3所述的板翅式换热器翅片组件，其特征在于，相邻两片所述翅片结构的打孔位置是相互错开的，有一定距离的偏移。

5.如权利要求1所述的板翅式换热器翅片组件，其特征在于，所述强化传热板片连续排列数为1~ 7个，以保证气液分配均匀性。

6.一种包括权利要求1~5任一项所述的改善液体分布不均的板翅式换热器翅片组件的板翅式换热器，其特征在于，还包括换热器壳体，所述无孔的抗晃荡打孔式翅片结构安装在所述换热器壳体中。

7.如权利要求6所述的板翅式换热器，其特征在于，所述连接板片、所述强化传热板片、所述无孔的抗晃荡板片均由铝板或不锈钢板加工而成，与所述换热器壳体材质保持一致。

8.如权利要求6所述的板翅式换热器，其特征在于，所述连接板片的长度和宽度由所述板翅式换热器通道的规格决定；所述强化传热板片的长度和所述连接板片的长度相等，所述强化传热板片的宽度由所述板翅式换热器通道的规格决定；所述无孔的抗晃荡板片的长度与所述强化传热板片的长度相等，所述无孔的抗晃荡板片的宽度与所述强化传热板片的宽度相等。

9.如权利要求6所述的板翅式换热器，其特征在于，所述连接板片、所述强化传热板片、所述无孔的抗晃荡板片的厚度根据所述换热器实际工作压力决定。