CN111102858A - 一种新型板管式液化天然气的换热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型板管式液化天然气的换热器，包括外壳体和板管壳体，外壳体一端设冷流体入口和热流体出口，另一端设冷流体出口和热流体入口；板管壳体的一端上侧设进入孔，另一端下侧设排出孔，若干板管壳体平行设置，经短管串联连接安装于外壳体内，并与冷流体入口和冷流体出口连接；板管壳体的三侧与外壳体内壁密封连接，一侧与外壳体间隔形成热流体通道；相邻板管壳体与外壳体形成的热流体通道交错设置；板管壳体的上部和下部均设凸出的半管式流道，若干半管式流道侧面相连通，其两端与进入孔和排出孔相连通。该换热器结构简单合理，便于检修维护；流体流道尺寸大、换热面积大，换热效率高，流体流动速度快，可有效提高生产效率。

Description

一种新型板管式液化天然气的换热器

技术领域

本发明涉及热交换器技术领域，尤其涉及一种新型板管式液化天然气的换热器。

背景技术

液化天然气(LNG)生产过程中，涉及天然气的气化过程，需要使用到换热设备，目前常见的换热器可分为间接传热的蓄能式换热器和直接传热的板式、管式换热器。其中，板翅式换热器和螺纹管式换热器在液化天然气的生产过程中使用较多。板翅式换热器传热效率高，适应性强，可适用于各种流体之间的换热；螺纹管式换热器换热效率高，结构紧凑。但是，这两种换热器均存在结构复杂，不易拆卸，检修维护困难的问题。此外，这两种换热器为实现较高的换热效率，其流体流经通道尺寸较小，流道尺寸小会降低流通流经速度，因此，这两种换热器虽然换热效率高，但是生产速度较慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型板管式液化天然气的换热器，该换热器结构简单合理，便于检修维护；流体流道尺寸大、换热面积大，换热效率高，流体流动速度快，可有效提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型板管式液化天然气的换热器，包括密封的外壳体和若干板管壳体，所述外壳体一端设有冷流体入口和热流体出口，另一端设有冷流体出口和热流体入口；所述板管壳体的一端上侧设有进入孔，另一端下侧设有排出孔，若干所述板管壳体平行设置，经短管依次串联连接安装于所述外壳体内，并与所述冷流体入口和冷流体出口连接；所述板管壳体的三个侧面与所述外壳体内壁为可拆卸密封连接，一个侧面与外壳体间隔形成热流体通道；相邻板管壳体与外壳体形成的热流体通道交错设置；所述板管壳体的上部和下部均设有若干凸出的半管式流道，若干所述半管式流道侧面相连通，其两端部与进入孔和排出孔相连通。

进一步地，还包括固定连接柱，所述固定连接柱穿设于间隔排列的板管壳体端部，并与所述外壳体的两端相连接。设置固定连接柱，使板管壳体和短管组装的换热部件结构更加稳定牢固。

进一步地，所述板管壳体上部和下部的半管式流道均匀分布，并相互对应或错开设置。形成不同的热交换面，达到不同的热交换效率。

进一步地，所述半管式流道为相互平行的直线形或曲线形流道。曲线形流道可延长半管式流道长度，增加热交换面积。

进一步地，所述短管一端与排出孔钎焊连接，另一端与进入孔钎焊连接。

进一步地，所述冷流体入口和所述短管中均设置有止逆结构。防止流体逆流，保证换热器正常运行。

进一步地，所述板管壳体内设有折流块，所述折流块间隔设置于半管式流道中。折流块起到改变流体流动方向的作用，便于板管壳体内的流体相互冲击混合均匀，使得气液混合均匀，防止干蒸现象出现。

进一步地，所述进入孔处设有分散件，所述分散件向板管壳体设置进入孔的端部倾斜设置。便于流体进入板管壳体时汇聚在端头，再均匀分散流经板管壳体内。

进一步地，所述外壳体上设有凸出的环状补偿圈，所述补偿圈靠近冷流体出口端。补偿圈可存储一定的热流体，当热流体流道中热流体量不足时，可给予一定的补充，保证冷流体被充分加热后排出。

进一步地，所述板管壳体和短管由铝材料制成。铝材料传热速度块，导热效率高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的换热器，其主要换热部件为板管壳体，板管壳体平行设置在外壳体内，并经短管串联连接，形成待加热流体流道；板管壳体与外壳体的内壁形成相互错开的热流体通道，延长了进行热交换的路径；板管壳体上设置凸出的半管式流道，增大板管壳体的外表面积，即增加热交换面积，保证两相流体充分接触进行热交换，传热效率高。板管壳体的半管式流道侧面连通，即板管壳体内部为一个连通的腔体，便于流体顺畅流通，保证流体速度和生产效率，同时可防止堵塞和避免小流道中流体较少出现干蒸的现象。该换热器的换热部件有板管壳体和短管组装，结构简单，便于拆卸、安装、更换及检修维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明换热器的整体结构示意图。

图2为本发明图1中A部分的结构示意图。

图3为直线型半管式流道的板管壳体俯视结构示意图。

图4为曲线形半管式流道的板管壳体俯视结构示意图。

图5为设有折流块的板管壳体俯视结构示意图。

图6为上下对应的直线型半管式流道的板管壳体中部剖示结构示意图。

图7为上下错开设置的直线型半管式流道的板管壳体中部剖示结构示意图。

附图标记：

1：外壳体；11：冷流体入口；12：冷流体出口；13：热流体入口；14：热流体出口；15：补偿圈；16：热流体通道；2：板管壳体；21：进入孔；22：排出孔；23：半管式流道；24：折流块；25：分散件；3：短管；4：固定连接柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

本发明实施例提供了一种新型板管式液化天然气的换热器，该换热器包括外壳体1和设置于外壳体1内的若干板管壳体2。

如图1和图2所示，外壳体1为可拆卸的密封壳体，安装后成承受一定压力。外壳体1的一端部设有冷流体入口11和热流体入口14，另一端设有冷流体出口12和热流体入口13。其中，冷流体入口11和冷流体出口12与板管壳体2内腔连通，形成冷流体通道；热流体入口13和热流体出口14与外壳体1的内腔连通，形成热流体通道，板管壳体2浸没与热流体通道内。

如图1至图3所示，板管壳体2为扁平状密封壳体，俯视呈矩形或椭圆形结构。板管壳体2的一端上侧设有进入孔21，另一端的下侧设有排出孔22。若干板管壳体2平行设置于外壳体1内，经短管3依次串联连接，并与外壳体1一段的冷流体入口11和外壳体1另一端的冷流体出口12相连接。即冷流体入口11与板管壳体2的进入孔21连接，板管壳体2的排出孔22经短管3与第二个板管壳体2的进入孔21连接，第二个板管壳体2的排出孔22再经短管3与下一板管壳体2的进入孔21连接，依次串联，最后板管壳体2的排出孔22与外壳体1的冷流体出口12连接，形成完整的冷流体通道。板管壳体2经短管3连接形成换热器的热交换芯，其中，板管壳体2和短管3应由导热性强的材料制成，优选为铝或铝合金材料制成，可保证换热器具有较高的换热效率。

板管壳体2的尺寸与外壳体1的内部尺寸相适配。板管壳体2的三个侧面与外壳体1的内壁连接，且为可拆卸的密封连接；另一个侧面与外壳体1的内壁间隔一定距离，形成热流体通道16，供热流体流通。相邻的板管壳体2其进入孔21和排出孔22位置颠倒排列，板管壳体2与外壳体1内壁形成的热流体通道16交错设置。热流体通道16包括相邻板管壳体2之间的空间和板管壳体2与外壳体1内壁间隔的空间；使得流体在热流体通道16中流过，会经过所有板管壳体2的上下表面，保证热交换充分均匀的进行。

如图3至图7所示，板管壳体2的上部和下部设有若干凸出的半管式流道23，这些板管式流道23侧面均相连通，即板管壳体2内部的腔体是相连通的一个整体。半管式流道23走向是由进入孔21端延伸至排出孔22端，连通进入孔21和排出孔22。设置凸出的半管式流道23有效增加了板管壳体2的表面积，即增加了换热面积，可提高热交换效率。

其中，板管壳体2上部和下部的半管式流道23为等距均匀分布，其上下部的板管式流道23可两两对应设置，也可相互错开设置。

板管壳体2上的若干半管式流道23相互平行分布，可为直线形，也可为曲线形。直线形半管式流道23流体流通流畅，可减少流体通过时间；曲线形板管式流道23可有效延长流道的长度，增加换热面积和换热时长，保证板管壳体2内的流体得到充分加热。可根据生产需要选择不同的半管式流道23结构，实现更好的生产效果。

如图1所示，换热器内设有固定连接柱4，固定连接柱4穿设于间隔排列的板管壳体2端部，与板管壳体2相垂直，固定连接柱4的两端部与外壳体1内的两端相连接。固定连接柱4优选设有4根，穿设于板管壳体2的4个角上，起加强稳固作用，使得板管壳体2与短管3的连接结构更加稳定。

短管3一端与板管壳体2的排出孔22连接，另一端与另一个板管壳体2的进入孔21连接，其连接方式为密封连接，优选为钎焊连接。

一种优选实施方式是，该换热器的冷流体入口11内和连接板管壳体2的短管3内均设置有止逆结构，止逆结构可以是止逆阀，起到防止流体逆流的作用，保证换热器正常高效的进行。

进一步地，板管壳体2内还设置有若干折流块24，若干折流块24间隔安装于半管式流道23中，起改变流体流向的作用，便于使板管壳体2内的流体混合均匀，并均匀分散流经板管壳体2内部。液化天然气气化时，可使气相和液相的天然气混合防止出现局部蒸干现象。

优选，板管壳体2的进入孔21处设有分散件25，分散件25可为倾斜的片状结构，其倾斜方向为向板管壳体2设置进入孔21的端部倾斜。可将进入的流体分散导向板管壳体2的端部，再反向流往板管壳体2内，起到分散作用，防止流体进入板管壳体2时分布不均匀。

进一步地，外壳体1上优选设置有一圈凸出的环状补偿圈15，该补偿圈15绕外壳体1一周，与热流体流道16相连通，可容纳一定量的热流体。补偿圈15与外壳体1上靠近冷流体出口12端设置，当热流体流道16中热流体量不足时，可给予一定的补充，保证冷流体被充分加热后排出。

在上文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，包括密封的外壳体(1)和若干板管壳体(2)，所述外壳体(1)一端设有冷流体入口(11)和热流体出口(14)，另一端设有冷流体出口(12)和热流体入口(13)；所述板管壳体(2)的一端上侧设有进入孔(21)，另一端下侧设有排出孔(22)，若干所述板管壳体(2)平行设置，经短管(3)依次串联连接安装于所述外壳体(1)内，并与所述冷流体入口(11)和冷流体出口(12)连接；所述板管壳体(2)的三个侧面与所述外壳体(1)内壁为可拆卸密封连接，一个侧面与外壳体(1)间隔形成热流体通道(16)；相邻板管壳体(2)与外壳体(1)形成的热流体通道(16)交错设置；所述板管壳体(2)的上部和下部均设有若干凸出的半管式流道(23)，若干所述半管式流道(23)侧面相连通，其两端部与进入孔(21)和排出孔(22)相连通。

2.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，还包括固定连接柱(4)，所述固定连接柱(4)穿设于间隔排列的板管壳体(2)端部，并与所述外壳体(1)的两端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述板管壳体(2)上部和下部的半管式流道(23)均匀分布，并相互对应或错开设置。

4.根据权利要求3所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述半管式流道(23)为相互平行的直线形或曲线形流道。

5.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述短管(3)一端与排出孔(22)钎焊连接，另一端与进入孔(21)钎焊连接。

6.根据权利要求5所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述冷流体入口(11)和所述短管(3)中均设置有止逆结构。

7.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述板管壳体(2)内设有折流块(24)，所述折流块(24)间隔设置于半管式流道(23)中。

8.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述进入孔(21)处设有分散件(25)，所述分散件(25)向板管壳体(2)设置进入孔(21)的端部倾斜设置。

9.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述外壳体(1)上设有凸出的环状补偿圈(15)，所述补偿圈(15)靠近冷流体出口(12)端。

10.根据权利要求1所述的新型板管式液化天然气的换热器，其特征在于，所述板管壳体(2)和短管(3)由铝材料制成。

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