CN112041630A - 使用间接换热器的方法和包含此类换热器的用于处理液化天然气的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用间接换热器(1)的方法，所述间接换热器包括多个布置成矩形网格的换热模块(10)。每个换热模块(10)包括多个在第一方向和第二方向上延伸的第一和第二流体流动通道(11、21)。所述间接换热器(1)包括第一和第二歧管(12、22)，所述歧管将一个换热模块的第一和第二流体流动通道(11、21)与相邻换热模块(10)的第一和第二流体流动通道(11、21)流体连接，从而形成一个或多个第一流体路径。本发明还涉及一种包括至少一个如上所述的间接换热器的用于处理液化天然气的设备。

Description

使用间接换热器的方法和包含此类换热器的用于处理液化天 然气的设备
技术领域
本发明涉及一种设计间接换热器的方法。本发明还涉及一种用于处理液化天然气的设备，该设备包括根据所述方法设计的换热器。
背景技术
间接换热器是其中两种流体流可以在流体被一个或多个换热表面隔开时而无需直接接触就进行热交换的换热器。流体流可以是液体、蒸气、气态或多相流。间接换热器可以用于不同的目的。例如，间接换热器可用于制冷循环中，以允许制冷剂与周围环境(例如冷却制冷剂的冷凝器)进行热交换，并允许制冷剂与另一间接换热器中的工艺物料流进行热交换(冷却工艺物料流)。此类制冷剂循环例如用于液态天然气装置中冷却和液化天然气工艺物料流以及用于将液态天然气加热以进行再气化/汽化的再气化装置中。
当前在石油和天然气行业中使用的间接换热器的熟知类型是板式换热器和管壳式换热器。这些换热器通常相对较大。当前在石油和天然气行业中使用的最紧凑的换热器是印刷电路换热器(PCHE)。
随着诸如增材制造(也称为3D打印)等制造技术的不断发展，从制造的角度对设计施加的限制变得不那么重要了。
例如，WO2008079593描述了使用最小的表面或最小的骨架制成换热器部件的方法，并且描述了相对复杂的结构。US20150007969描述了一种包括肋和缝的换热器，其可以例如使用超声增材制造(UAM)形成。例如在US20160108814、GB2521913A、US20160114439、WO2013163398A1和CN204830955中提到了增材制造。
在现有技术中，着重于使换热器的表面积最大化，以使进行热交换的流体之间的传导性热接触最大化，同时避免过度的流动阻力以便促进对流去除多余热量。
Bejan(Dendritic constructal heat exchanger with small-scalecrossflows and larger-scale counterflows,International Journal of Heat andMass Transfer,November 2002)描述了设计每单位体积具有最大传热率的双流式间接换热器。除其他外，Bejan建议小型平行板通道，其长度与流经该通道的小物料流的热入口长度相匹配，从而消除了在完全展开的层流中发生的纵向温度升高，并且使完全展开的层流相关的传热系数翻倍。通道中的热流和冷流以错流方式放置。在大于基本元件的长度规模下，热流体和冷流体的物料流以逆流方式布置。每种物料流都浸浴着换热器的体积，就像树冠相连的两棵树一样。一棵树使物料流遍布整个体积中(如河流三角洲)，而另一棵树则收集相同的物料流(如河流盆地)。
请注意，Bejan描述的设计需要相对复杂的分配和收集装置来分配和收集流量，而没有说明其设计。这些分配/收集装置可能会导致显著的压力损失。而且，复杂的分配和收集装置可能需要大量材料，因此不会产生成本效益高、重量轻的设计。另外，根据需要设计换热器的整体形状和尺寸的自由度受到限制。
US-3986549公开了一种用于在第一气体和第二气体之间进行热交换，例如用于预热从排出空气进入气体加热单元的入口空气的换热器。该交换器包括一堆大体上平坦的蛇形散热片，每个蛇形散热片在散热片的相邻侧部之间限定了并排的气体流动通路，并且交换器包括用于固定这堆散热片的装置，这些通路中的一些在一个方向上延伸用于第一气体而其他通路大致在第一气体通路的横向延伸，以供与第一气体呈换热关系的第二气体流动。四个换热器核心单元以间隔布置的方式保持在支撑框架内，并在边缘处通过垫圈适当地垫压。
US-2013/125545-A1公开了一种通过克劳修斯-朗肯循环过程(Clausius-Rankinecycle process)利用内燃机的废热的系统。在一个实施例中，换热器总共包括三个单元。这三个单元具有单独的壳体，从而相对于工作介质液压串联连接。由于在被输送出多个流动管道部分之后，被引入到后续蒸发器换热器单元的另外多个流动管道部分中之前工作介质在连接后续单元的混合管道中混合，工作介质可以基本上完全均匀地蒸发。
尽管上述换热器可以在其各自的技术领域中得到有利的应用，但后一种的这些换热器的具体构造与石油和天然气行业的换热器所需的工业规模和尺寸不符。换句话说，当按比例扩大到例如天然气液化所需的工业尺寸时，上述换热器无法与用于工业规模冷却的常规换热器竞争。因此，US-2013/125545-A1和US-3986549的换热器不适于按比例扩大并应用于处理液化天然气的设备中。
发明内容
一个目的是提供一种克服上述至少一个或多个缺点的换热器，诸如为换热器提供改良结构，在最大化每单位体积的热传递与最小化压降之间改善的平衡。
一方面，本发明涉及使用间接换热器(1)的方法，所述间接换热器包括：
用于接收第一流体流的第一入口，
用于排放所述第一流体流的第一出口，
用于接收第二流体流的第二入口，
用于排放所述第二流体流的第二出口，
布置成矩形网格的多个换热模块(10)，所述网格具有第一方向、第二方向和第三方向，所述换热模块各自包括在所述第一方向上彼此相对的第一模块面和第二模块面，所述换热模块各自包括在所述第二方向上彼此相对的第三模块面和第四模块面，
其中所述换热模块(10)各自包括多个在所述第一模块面和所述第二模块面之间延伸以容纳所述第一流体流的第一流体流动通道(11)，以及多个在所述第三模块面和所述第四模块面之间延伸以容纳所述第二流体流的第二流体流动通道(21)，
第一歧管(12)，其将其中一个换热模块的所述多个第一流体流动通道(11)与相邻换热模块(10)的所述多个第一流体流动通道(11)流体连接，从而形成连接所述第一入口与所述第一出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第一流体路径，以及
第二歧管(22)，其将其中一个换热模块的所述多个第二流体流动通道(21)与相邻换热模块(10)的所述多个第二流体流动通道(21)流体连接，从而形成连接所述第二入口与所述第二出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第二流体路径。
在使用中，第一歧管从换热模块，即从该换热模块的所有第一流体流动通道收集第一流体，将至少一部分第一流体输送到不同的相邻换热模块，并将第一流体供入这个相邻换热模块的第一流体流动通道。
第一、第二和第三方向彼此垂直。换热模块布置成矩形网格。该矩形网格优选包括在第一方向上的Nx个换热模块(10)，在第二方向上的Ny个换热模块(10)和在第三方向上的Nz个换热模块(10)。间接换热器因而包括N个换热模块，N＝Nx*Ny*Nz。因此，每个换热模块可以用坐标nx、ny、nz来标识，其中nx＝1、…、Nx，ny＝1、…、Ny且nz＝1、…Nz(n和N为整数)。根据一个实施例，N>1。根据另一实施例，Nx>1且Ny>1且Nz>1且N>8。
为了限制间接换热器的整体尺寸，优选将布置有所述多个换热模块(10)的矩形网格制成小室(在所有三个方向上的长度基本相等)，因为这样会限制分配和收集集管的尺寸并由此限制间接换热器的整体尺寸和重量，并因此限制其成本。
换热模块优选成形为平行六面体，例如具有矩形或盒体形状，其中第一和第二流体流呈错流。使用经过验证的热传递和压降相关性，可以将换热模块紧凑地堆叠成网格结构，并有助于分析计算和模拟。反过来，这样可以创建参数化模型，该模型将所有性能指标描述为几何参数和过程参数的组合。通过在合适的软件中实现参数化模型，可以针对任何性能指标集合(如质量和体积)来优化设计。
确保在每个换热模块(10)中，所有第一流体流动通道(11)基本上在第一方向上延伸，即在第一和第二模块面之间延伸，并且所有第二流体流动通道(21)基本上在第二方向上延伸，即在第三和第四模块面之间延伸，第一和第二歧管相对简单的布局以及相对简单的分配和收集集管成为可能。该布局使得不同换热模块的第一流体流对齐并且不同换热模块的第二流体流对齐。分配集管也可以称为分配或进料歧管/装置。收集集管也可以称为收集歧管/装置。
根据一个实施例，第一流体流动通道是笔直的并且定向在所述第一方向上和/或所述第二流体流动通道是笔直的并且定向在第二方向上。
在此处建议的设置中，矩形网格的第一面(部分)可以专用于接收第一流体，矩形网格的第二面(部分)可以专用于排放第一流体，矩形网格的第三面(部分)可以专用于接收第二流体并且矩形网格的第四面(部分)可以专用于排放第二流体。由于网格的面仅专用于单一流体，无论是流入还是流出，都不需要复杂的分配和收集集管。
可以提供第一分配集管，以将第一流体流分配到矩形网格的第一面(部分)上。可以提供第一集管装置以从矩形网格的第二面(部分)收集第一流体流。
可以提供第二分配集管，以将第二流体流分配到矩形网格的第三面(部分)上。可以提供第二收集集管以从矩形网格的第四面(部分)收集第二流体流。
在Bejan建议的设置中，第一流体流动通道和第二流体流动通道因此未沿一个方向定向，其目的是使第一和第二歧管中的第一和第二流体之间发生热交换。因此，在Bejan建议的设置中，网格的面专用于一种以上的流体，需要复杂的分配和收集装置来分配和收集不同的流。
另外，请注意，根据Bejan所述，第一和第二歧管中的第一和第二流体之间可能发生的热交换(负荷)非常有限。根据温度交叉速率，这可能高达间接换热器所需总负荷的50％。第一和第二歧管的负荷与面积、传热系数和温度差成正比。传热系数取决于材料特性和流体交换热量的速度。
根据这里提供的实施例中，第一和第二歧管的横截面尺寸优选地选择为相对较高，以确保流体在要分配流体的换热模块的所有流体流动通道之间流体均匀分配。另外，歧管的纵横比优选相对较低，以使粘性损失最小。
在当前提出的间接换热器中，不应在歧管中进行任何热交换，因为热交换将主要在第一和第二流体流动通道之间进行。这样在设计换热器时提供了更大的灵活性，因为它允许串联和/或并联放置区块，从而在压降、地块空间和总体积方面为间接换热器提供更优化的设计。
另外，当前提出的间接换热器允许更自由地设计间接换热器的整体形状，例如，允许减小地块空间，由于在如何流体连接换热模块的方面提供更大的自由度。当前提出的间接换热器允许串联连接换热模块，如在下面参考图2a、图2c和图2d更详细地说明的那样。
此外，Bejan提出允许第一和第二流体在分配和收集装置(集管)中进行热交换。然而，这是以相对复杂的分配和收集装置中有显著压力损失为代价的。这在当前提出的间接换热器中没有提供，因为第一和第二流体之间的热交换发生在换热模块中(即，第一和第二流体流动通道之间)并且分配和收集装置仅用于分配和收集流量。
当前提出的间接换热器的结构由许多优化的换热模块形成，该换热模块以空间有效的方式设计和连接。使用相对较小且相对较多的换热模块的优点是效率较高，因为大部分流量未展开(在达到热入口长度之前，传热与压降比较高)。而且，该结构允许并联或串联连接换热模块，以匹配所需的负荷规格和压降限制。
第一流体流可以是热介质(例如冷却剂/制冷剂)或冷介质，例如环境水或空气流。第二流体流可以是冷介质或热介质(不同于第一流体)，例如受第一流体流冷却或温热的工艺物料流，反之亦然。术语热介质和冷介质是相互关联使用的，这意味着在第一和第二流体进入间接换热器时，热介质比冷介质温度高。因此，第一和第二流体流之间的总换热量是从热介质到冷介质的热流量。
如上所述的方法可以包括使用间接换热器处理液化天然气的步骤。
如上所述的方法可以包括使用间接换热器使天然气液化的步骤。
根据另一方面，提供了一种设计如上所述的间接换热器的方法，其中所述设计方法包括：
确定所述间接换热器的设计工作参数，所述设计工作参数包括以下一项或多项：所述第一流体流的流速，所述第一流体流的入口温度，所述第一流体流的出口温度，所述第一流体流的入口压力，所述第一流体流的出口压力，所述第一流体的物理性质(例如质量密度、粘度、比热容和热导率)，所述第二流体流的流速，所述第二流体流的入口温度，所述第二流体流的出口温度，所述第二流体流的入口压力，所述第二流体流的出口压力，所述间接换热器的负荷，所述第二流体的物理性质(例如质量密度、粘度、比热容和热导率)，
其中所述方法还包括基于所述设计工作参数，
i)确定在所述第一和第二流体路径中要包括的换热模块的数量，
ii)确定每个换热模块的第一和第二流体流动通道(11、21)的数量，以及所述第一和第二流体流动通道(11、21)的横截面尺寸，
iii)确定所述第一和第二流体流动通道(11、21)的长度，
iv)确定所述第一和第二歧管的尺寸，
v)确定所述矩形网格的布局，
vi)确定所述第一分配集管(101)、第一收集集管(102)、第二分配集管(103)和第二收集集管(104)的尺寸。
对于操作(i)，确定要在一个或多个平行的第一和第二流体路径中串联包含的换热模块的最小数量，以防止或最小化温度交叉。最小数量Nmin可以如下计算：
Nmin＝|Tin,1–Tin,2|/(0.5*((|Tin,1-Tout,2|)+(|Tout,1-Tin,2|)))
其中1是指热流体，2是指冷流体，Tin表示入口温度，Tout表示出口温度。
通过平衡总温差与可接受的压降来确定在第一和第二流体路径中要包含的换热模块的数量，并限制该数量不能小于Nmin。
对于操作(ii)，可以确定每个换热模块的第一和第二流体流动通道(11、21)的数量以及第一和第二流体流动通道(11、21)的长度和横截面尺寸以确保在各个流体流动通道内的第一和/或第二流体流保持层流，因为层流提供了相对良好的传热与压降比。可替代地，可以确定每个换热模块的第一和第二流体流动通道(11、21)的数量，以及第一和第二流体流动通道(11、21)的长度和横截面尺寸，以获得相对紧凑的设计，从而允许更高的压降。注意，与第二流体流动通道相比，对于第一流体流动通道可以考虑不同的考虑因素或可以加以不同地权衡。
对于动作(iii)，对于层流条件，第一和第二流体流动通道(11、21)各自的长度可以选择为分别等于或小于第一和第二流体的热入口长度。可以选择第一和第二流体流动通道(11、21)各自的长度，使得在各第一和第二流体流动通道中的第一和第二流体流在流体流动通道的整个长度上或至少在流体流动通道的大部分长度上，优选至少在流体流动通道的90％、75％或50％的长度上不展开。
对于操作(iv)，优选确定第一和第二歧管的尺寸，以确保在流体流进入后续的换热模块之前实现均匀的流体分配。通常，将第一和第二歧管的长度选择为各热入口长度或各流体流动通道长度的至多75％或50％。
这提供了额外的优势，因为所有换热模块都接受相似的均匀流体分配，在与流动方向垂直的方向上具有基本上平坦的温度分布，因此简化了间接换热器的模拟。
在操作(v)中确定矩形网格的布局，其包括确定每个方向上换热模块的数量，即确定Nx、Ny和Nz的值。
对于操作(v)，优选将布置有多个换热模块(10)的网格制成小室，因为这样会限制集管的尺寸，从而限制间接换热器的整体尺寸和重量，并因此而限制其成本。
对于操作(vi)，可以将第一分配集管(101)和第一收集集管(102)的尺寸和形状设计成使得至多第一流体在间接换热器上的总压降的预定部分是由第一分配集管(101)和第一收集集管(102)引起的。同样，可以将第二分配集管(103)和第二收集集管(104)的尺寸和形状设计成使得至多第二流体压降的1/3是由第二分配集管(103)和第二收集集管(104)引起的。
根据另一方面，提供了一种操作如上所述的间接换热器的方法，其中控制第一流体流的流速、第一流体流的入口温度、第一流体流的入口压力、第二流体流的流速、第二流体流的入口温度、第二流体流的入口压力，使得第一流体流和第二流体流在第一和第二流体流动通道(11、21)中呈层流状态。
如果该流的雷诺数低于预定的雷诺数，则可以将该流视为层流。根据流体流动通道的设计、流体流动通道的尺寸、所使用的材料及其粗糙度，预定的雷诺数可以例如为2300、2000、1200或900。对于3D打印的流体流动通道，尤其是直径小于1mm的流体流动通道，流将达到通常为900的雷诺数的层流。
根据一个方面，提供了一种制造如上所述的间接换热器的方法，其中所述方法包括借助于3D打印技术或化学蚀刻技术制造所述多个换热模块(10)。该方法还可包括在如以上定义的矩形网格中组装换热模块(10)。相邻换热模块(10)可相对于彼此定位在中间距离(dx、dy)，从而产生如以上定义的第一歧管(12)和第二歧管。
根据另一方面，本公开提供一种用于处理液化天然气的设备，该设备包括如上所述的至少一个间接换热器。
根据一个方面，本公开提供了一种用于处理液化天然气的设备，所述设备包括至少一个间接换热器，所述间接换热器包括：用于接收第一流体流的第一入口，
用于排放所述第一流体流的第一出口，
用于接收第二流体流的第二入口，
用于排放所述第二流体流的第二出口，
布置成矩形网格的多个换热模块(10)，所述网格具有第一方向、第二方向和第三方向，所述换热模块各自包括在所述第一方向上彼此相对的第一模块面和第二模块面，所述换热模块各自包括在所述第二方向上彼此相对的第三模块面和第四模块面，并且所述换热模块(10)各自包括多个在所述第一模块面和所述第二模块面之间延伸以容纳所述第一流体流的第一流体流动通道(11)，以及多个在所述第三模块面和所述第四模块面之间延伸以容纳所述第二流体流的第二流体流动通道(21)，
第一歧管(12)，其将其中一个换热模块的所述多个第一流体流动通道(11)与相邻换热模块(10)的所述多个第一流体流动通道(11)流体连接，从而形成连接所述第一入口与所述第一出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第一流体路径，以及
第二歧管(22)，其将其中一个换热模块的所述多个第二流体流动通道(21)与相邻换热模块(10)的所述多个第二流体流动通道(21)流体连接，从而形成连接所述第二入口与所述第二出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第二流体路径。
附图说明
附图仅以举例的方式，而不是限制的方式描绘了根据本教导内容的一个或多个实施方案。在附图中，相似的附图标记是指相同或类似的元件。
图1a–1d提供了根据实施例的间接换热器及其细节的示意图，
图2a-2d示意性地描绘了流体连接换热模块的不同实施例，
图3显示现有技术的换热器的温度与通道长度的示例性曲线图，和
图4示出了根据本公开的换热器模块的实施例的后续通道的温度与通道长度的示例性曲线图。
具体实施方式
如本文所用的术语“处理液化天然气的设备”至少可以指用于使天然气液化的设备和/或使液化天然气再气化的设备。
在本文中使用术语间接换热器指下述换热器，在该换热器中，流与流之间可以进行热传递而无需流彼此直接接触，即流保持被一个或多个换热表面隔开。这与直接换热器不同，后者涉及在不存在分离壁的情况下在两个流体/相之间进行热传递。在本文中，也可以使用术语换热器代替术语间接换热器。
间接换热器的结构在最大化每单位体积的传热与最小化压降之间提供了改善的平衡，并且相对容易生产且具有成本效益。该结构使用优化的换热模块，这些模块以空间有效的方式连接。使用相对较小的换热模块的优点是根据设计，效率较高，因为大部分流量未展开(在达到热入口长度之前，传热量较高)。而且，通过使用相对较小的流体流动通道，即具有较小的水力直径，可获得增大的传热面积密度和增大的传热系数。
该结构允许使用相对较短的通道。换热模块包括用于第一和第二流体流的第一和第二流体流动通道，由此第一流体流动通道基本上在第一方向上延伸，第二流体流动通道基本上在第二方向上延伸，从而允许相对简单的分配和收集集管，且压降有限。而且，该结构允许并联或串联连接换热模块以匹配所需的负荷和压降限制，并允许将间接换热器的外部尺寸设计成满足特定要求(例如有限的地块空间)。
注意，可以使用3D打印技术或化学蚀刻技术生产包括第一和第二流体流动通道的换热模块。
图1a示意性地描绘根据一个实施例的间接换热器单元100。换热器单元100可以具有包括第一分配集管101的第一入口，包括第一收集集管102的第一出口。换热器单元100具有包括例如第二分配集管103的第二入口，和包括第二收集集管104的第二出口。
图1a示意性地示出了多个换热模块10。模块10例如布置成矩形网格，位于间接换热器单元100的中心。仅示意性地示出了如图1a所描绘的换热模块10。
如图所示，换热单元100可以包括多个换热模块10。图1a所示的实施例包括例如大约二到五个，例如三个并排(x方向)布置的换热模块。换热单元100可以包括多层，例如两层或多层在彼此顶部(z方向)上的换热模块110、112。换热单元100可以包括在长度方向(y方向)上相邻布置的多个换热模块10，例如在四个到十个范围内，例如约八个模块10。
图1a进一步示意性地示出连接到第二收集集管104的任选第一出口法兰接头105和连接到第二分配集管103的入口法兰接头106。尽管在图1a中未示出，但是第一分配集管101和第一收集集管102同样可以设有各自的法兰接头。法兰接头105、106促进工艺物料流与间接换热器单元100容易连接。
图1b更详细地示意性地示出了一些(例如八个)换热模块10的可能布置。换热模块10可以布置成矩形网格，该网格具有第一方向(x)、第二方向(y)和第三方向(z)。
图1b示意性地示出了第一歧管12，其将一个换热模块10的第一流体流动通道11与相邻的换热模块10的第一流体流动通道11流体连接，从而形成一个或多个将第一入口与第二入口连接的第一流体路径。第一出口并穿过两个或多个换热模块10。
图1b示意性地示出了第二歧管22，其将一个换热模块10的第二流体流动通道21与相邻换热模块10的第二流体流动通道21流体连接，从而形成连接第二入口与第二出口并穿过两个或更多个换热模块10的一个或多个第二流体路径。
图1b进一步示出了位于歧管中的分隔壁。提供分隔壁31以使承载相同流体(第一或第二流体)的流体路径保持分离。分隔壁可以与网格对齐。提供对角分隔壁32以使承载不同流体的流动路径保持分离。对角分隔壁32可以相对于网格呈对角定位。分隔壁31防止流体从一个换热模块10流到另一对角相邻的换热模块。然而，要强调的是，尽管仍然需要对角分隔壁32(在第三方向上可见)才能分离第一和第二流体流，但是此类分隔壁31是任选的并且可以省略。图1d中描绘了此类实施例。
图1d进一步描绘了在第一方向和第二方向延伸的导向板33(以阴影示出)，提供导向板33是为了引导所需的(蜿蜒的)流体路径中的第一和第二流通过后续的换热模块10。仅出于清楚的原因，这些导向板33未在图1b中示出。
如图1b中可见，第一和第二歧管12、22在第三方向上延伸。正如将在下面更详细地解释的那样，还提供了替代实施例。
图1b还显示每个换热模块10包括在第一方向上延伸以容纳第一流体流的多个第一流体流动通道11和在第二方向上延伸以容纳第二流体流的多个第二流体流动通道21。将第一和第二流体流动通道描绘为笔直通道，但是应当理解，也涵盖非笔直流动通道，诸如呈编织结构提供的通道。因此，更一般地描述，换热模块10包括在第一模块面和第二模块面之间延伸的用于容纳第一流体流的多个第一流体流动通道11，第一和第二模块面在第一方向上彼此相对，并且换热模块10包括在第三模块面和第四模块面之间延伸的用于容纳第二流体流的多个第二流体流动通道21，第三和第四模块面在第二方向上彼此相对。第一和第二模块面可以是平行的，并且尺寸和形状相同。第三和第四模块面可以是平行的，并且尺寸和形状相同。
换热模块10包括在第三方向上交替堆叠的多个第一和第二流体通道。
根据图1c示意性描绘的实施例中，可以看出换热模块10可包括多个在第三方向上堆叠的层，每层包括多个第一和第二流体通道11、21。
根据一个实施例，在换热模块10中多个第一流体流动通道11和多个第二流体流动通道21在第三方向上堆叠。
多个第一流体流动通道11和多个第二流体流动通道21可以在第三方向上交替堆叠，其中一个或多个流体流动通道在第三方向上的相同高度提供。一个或多个第一流体流动通道11可以在第三方向上的相同高度彼此(在第二方向上)相邻定位。一个或多个第二流体流动通道21可以在第三方向上的相同高度彼此(在第一方向上)相邻定位。
例如，换热模块10可包括多个在第三方向上堆叠的层，这些层交替地包括一个或多个第一流体流动通道11和一个或多个第二流体流动通道21。
换热模块10可以包括多个层，每层包括一个或多个第一流体流动通道或一个或多个第二流体流动通道。每层可以仅包括第一流体流动通道或第二流体流动通道。
在一层包括两个或更多个(第一或第二)流体流动通道的情况下，所述流体流动通道可以形成为具有任何合适的横截面形状，如圆形、半圆形或椭圆形横截面的通道。第一流体流动通道可以全部彼此平行。第二流体流动通道可以全部彼此平行。这些通道可以使用3D打印或化学蚀刻来形成，从而允许优化换热模块和通道的尺寸、形状和数量。使用此类制造技术，对几何形状几乎没有限制。流体流动通道的直径可以小于1mm，小于0.5mm或甚至小于0.2mm(200微米(μm))。
可以以更复杂的形态提供第一和第二流体流动通道，如基于最小表面的类型形态、编织结构，例如呈平纹结构。根据此类实施例，第一和第二流体流动通道可以分别在第一和第二方向上延伸，但是另外还包括在第三方向上的变化以获得编织结构。更一般地，换热模块各自包括在第一方向上彼此相对的第一模块面和第二模块面，其中换热模块10各自包括在第一模块面和第二模块面之间延伸用于容纳第一流体流的多个第一流体流动通道11。在第一和第二模块面之间，第一流体流动通道可以遵循笔直路径，但是也可以遵循任何其他合适的路径。第一流体流动通道还可与其他第一流体流动通道分开和/或组合。
类似地，换热模块各自包括在第二方向上彼此相对的第三模块面和第四模块面，其中换热模块10各自包括在第三模块面和第四模块面之间延伸用于容纳第二流体流的多个第二流体流动通道21。在第三和第四模块面之间，第二流体流动通道可以遵循笔直路径，但是也可以遵循任何其他合适的路径。第二流体流动通道也可与其他第二流体流动通道分开和/或组合。
根据一个实施例，第一流体流动通道11在第一方向上具有第一通道长度L1，对于间接换热器1的预定设计工作参数而言第一通道长度L1小于或等于第一流体流动通道中所述第一流体的热入口长度LTL,1。
根据一个实施例，第二流体流动通道21在第二方向上具有第二通道长度L2，对于间接换热器1的预定设计工作参数而言所述第二通道长度L2小于或等于所述第二流体流动通道中所述第二流体的热入口长度LTL,2。
当前的间接换热器设计使得可以设计出流体之间的热交换发生在限定尺寸的第一和第二流体流动通道之间的间接换热器，使得在各流体流动通道中的流体流在流体流动通道的整个长度上或至少在流体流动通道的大部分长度上，优选至少在流体流动通道的90％、75％或50％的长度上不展开。
热入口长度是从存在热边界层的流体流动通道的入口算起的近似长度。热入口长度Lt是沿着热边界层刚好合并的流体流动通道的大致纵向位置。在Lt的下游，通道上的温度分布具有完全展开的轮廓。换句话说，在通过热量从壁或向壁的扩散而完全穿透之前，物料流必须行进一定距离(Lt)。
本领域中的普通技术人员将了解如何计算热入口长度。例如，在层流方案下，热入口长度取决于雷诺数(Re)和普朗特数(Pr)以及流体流动通道的表征宽度(D，例如，在具有圆形横截面的流体流动通道的情况下)。热入口长度为0.05Re·Pr·D。
根据一个实施例，第一通道长度L1比第二通道长度L2更长或更短。
术语更长用于表示第一通道长度L1比第二通道长度L2长至少10％：L1>1.1*L2。术语更短用于表示第一通道长度L1比第二通道长度L2短至少10％：L1<0.9*L2。
第一和第二流体流动通道优选是笔直通道(尽管可以替代地呈编织图案提供)。第一流体流动通道可以具有与第二流体流动通道不同的长度。
该特征允许为第一和第二流体流动通道提供不同的通道长度，以考虑第一和第二流体的不同流体特征和工作条件(例如流速)。公认的是，可以通过允许矩形换热模块而不是方形换热模块(在第三方向上可见)来实现优化以考虑第一和第二流体流可以具有不同的热入口长度。
第一和第二流体流动通道优选具有圆形横截面。第一流体流动通道可以具有比第二流体流动通道的第二直径D2更大或更小的第一直径D1。术语更长用于表示第一直径D1比第二直径D2长至少10％：D1>1.1*D2。术语更短用于表示第一直径D1比第二直径D2短至少10％：D1<0.9*D2。
图1b进一步显示在歧管所定位的第一方向和第二方向上相邻的换热模块10之间设有间隙。这些间隙产生了第一和第二歧管。
根据一个实施例，提供了一种换热器，其中在第一方向上相邻的换热模块10相对于彼此定位在中间距离(dx)，从而产生第一歧管12，并且其中在第二方向上相邻的换热模块10相对于彼此定位在中间距离(dy)，从而产生所述第二歧管22。
在第一方向延伸的多个第一流体流动通道11和多个第二流体流动通道21，以及因此第一和第二歧管的不同化布局是可能的，如将在下面更详细地描述的那样。
如上所述，当前提出的结构为设计间接换热器的整体布局和形状提供了自由。第一歧管以及第二歧管可用于流体连接在第一、第二或第三方向上相邻的换热模块10的第一和第二流体流动通道。
根据图2a中示意性描绘的实施例，第一歧管12流体连接在第一方向上相邻的两个换热模块10，并且第二歧管22流体连接在第一方向上相邻的两个换热模块10。
根据该实施例，从第二流体流动通道21传输到第二歧管22并返回时，第一流体流过许多串联定位的无任何弯曲的换热模块10，而第二流体流蜿蜒流过许多弯曲的换热模块。该实施例的优点在于，当从一个换热模块流到下一个换热模块时，第一流体流不会产生急剧的弯曲。
在第一方向上相邻的换热模块10可相对于彼此定位在中间距离dx以在相邻换热模块之间产生歧管，即“开放区域”，从而允许第一流体流形成均匀的速度和基本平坦的温度曲线。这确保了当第一流体流进入下一个换热模块10时，再次利用在流体流动通道的整个长度上，或至少在很大一部分上具有未展开的流的优点。而且，由于所有换热模块都经历类似的流入条件，因此这有助于间接换热器的模拟。
一方面，dx的值优选地尽可能小以限制间接换热器的尺寸，而另一方面，dx的值优选地足够大以允许上述优点。因此，根据一个实施例，距离dx至多为第一流体流动通道长度的70％，优选为第一流体流动通道长度的至少50％。根据一个实施例，dx>0。
图2a中示意性地描绘了此类实施例的实例并且将在下面更详细地描述。
第一歧管在第一方向上的长度等于距离dx，并在第二和第三方向上进一步限定尺寸，以分别匹配在第二和第三方向上换热模块的尺寸。
第二歧管在第一方向上沿其流体连接的相邻换热模块延伸且距离为dx，并在第一方向和第三方向上进一步限定尺寸，以分别匹配第一方向和第三方向上相邻换热模块的尺寸。
后续第二歧管在第二方向上位于换热模块的交替侧，并在第一方向上相对于彼此偏移，距离基本上等于第一方向上换热模块的尺寸加上dx，从而产生蜿蜒的第二流体路径。
第一和第二流体流在换热模块10呈错流状态，并在整个间接换热器的高度上呈逆流状态。
根据图2b中示意性描绘的实施例，第一歧管流体连接在第一方向上相邻的两个换热模块，并且第二歧管流体连接在第一方向上相邻的两个换热模块。
图2b中示意性地描绘了此类实施例的实例并且将在下面更详细地描述。此类实施例在可用地块空间有限的情况下尤其有利，例如在离岸设备(包括固定平台、半潜式平台、基于重力的平台、张力腿平台和浮式生产船舶)上。离岸设备的实例包括浮动液态天然气设备(FLNG船舶)、浮动生产、存储和卸载设备(FPSO)以及浮动存储和再气化装置(FSRU)。
根据本实施例，第一流体蜿蜒流过多个换热模块10，同样第二流体流蜿蜒流过多个换热模块，第一和第二流在从流体流动通道转移到歧管并返回时均发生弯曲。
第一歧管在第一方向上延伸距离dx/2，在第二方向上延伸以匹配第二方向上相邻换热模块的尺寸，并在第三方向上沿着两个相邻的换热模块延伸。
第二歧管在第一方向上延伸以匹配第一方向上相邻换热模块的尺寸，在第二方向上延伸距离dy/2，并在第三方向上沿着两个相邻的换热模块延伸。
如果换热模块在第三方向上位于中间距离dz(不一定是这种情况)，则第一和第二歧管也将在第三方向上覆盖该中间距离dz。
所描述的实施例使得可以在不增加所需地块空间的情况下串联定位换热模块。这在其中可用地块空间较小的情况下尤其有利，例如在船或驳船上，例如在FLNG船舶(浮动液态天然气)或LNG再气化船舶(LNG：液态天然气)上。
第一和第二流体流可以呈逆流或平行流的状态。
根据一个实施例，间接换热器1包括多个流体连接在所述第一方向上相邻的换热模块的第一歧管，和多个流体连接在所述第二或第三方向上相邻的两个换热模块的第一歧管。
图2c中示意性地描绘了此类实施例的实例。
根据此类实施例，所述一个或多个连接第一入口与第一出口的第一流体路径可以穿过在第一方向上串联定位的第一组换热模块10，然后穿过第一方向上串联定位的第二组换热模块10，然后穿过第一方向上串联定位的第三组换热模块10，其中第一和第二组在第二或第三方向上彼此相邻并通过连接在第二或第三方向上相邻的两个换热模块的第一歧管流体连通，并且第二和第三组在第二或第三方向上彼此相邻并通过连接在第二或第三方向上相邻的两个换热模块的第一歧管流体连通。
应当理解的是，可以向相应的一个或多个第一流体路径添加任何合适数量的其它组的换热模块10。
根据此类实施例，获得了设计间接换热器整体形状的更大自由度，其中间接换热器在第一方向上的长度以及间接换热器在第三方向上的高度可以调整。由于弯曲(在第三方向上延伸的歧管)的数量相对于换热模块的数量有限，第一流所经历的压降可以保持相对较低。
根据图2d示意性地描绘的一个实施例，所述间接换热器1包括多个流体连接在所述第二方向上相邻的两个换热模块的第二歧管，和多个流体连接在所述第一或第三方向上相邻的两个换热模块的第二歧管。
图2d中示意性地描绘了此类实施例的实例。
根据此类实施例，所述一个或多个连接第二入口与第二出口的第二流体路径可以穿过在第二方向上串联定位的第一组换热模块10，然后穿过第二方向上串联定位的第二组换热模块10，然后穿过第二方向上串联定位的第三组换热模块10，其中第一和第二组在第一或第三方向上彼此相邻并通过连接在第一或第三方向上相邻的两个换热模块的第二歧管流体连通，并且第二和第三组在第一或第三方向上彼此相邻并通过连接在第一或第三方向上相邻的两个换热模块的第二歧管流体连通。
应当理解的是，可以向相应的一个或多个第二流体路径添加任何合适数量的其它组的换热模块10。
根据此类实施例，获得了设计间接换热器整体形状的更大自由度，其中间接换热器在第二方向上的长度以及间接换热器在第三方向上的高度可以调整。由于弯曲(在第三方向上延伸的歧管)的数量相对于换热模块的数量有限，第二流所经历的压降可以保持相对较低。
根据一个实施例，第一入口包括第一分配集管101，第一出口包括第一收集集管102，第二入口包括第二分配集管103并且第二出口包括第二收集集管104。这在上面已经讨论过的图1a中示意性地进行了描绘。
集管可以具有任何合适的形状，例如可以形成为覆盖矩形网格的至少一部分表面的盖。集管可包括内部构件或者可设有特定形状以优化流体的分配。
如上所述，各分配集管和收集集管可以分别与矩形网格的单个面相关联。可以有不同的设计选择。
分配和收集集管可以与矩形网格的面相关联，以使流体流直接进入换热模块。在以下实施例中可能是这种情况，其中第一分配集管与矩形网格面向第一方向的第一面相关联，第一收集集管与矩形网格面向第一面的相反方向的第二面相关联，第二分配集管与矩形网格面向第二方向的第三面相关联，并且第二收集集管与矩形网格面向第三面的相反方向的第四面相关联。
然而，可以想到替代实施例，其中，各分配和收集集管与矩形网格面向与各流体流过换热模块的方向不同的方向的各个面相关联。例如，第一分配集管可以与矩形网格面向第二方向的第一面相关联，第一收集集管可以与矩形网格面向第一面的相反方向的第二面(一部分)相关联，第二分配集管可以与矩形网格面向第三方向的第三面(一部分)相关联，并且第二收集集管可以与矩形网格面向第三面的相反方向的第四面(一部分)相关联。
在此类实施例中，可以提供一个或多个第一和第二流体分配通道，以将相应的第一和第二分配集管与换热模块的第一和第二流体流动通道11、21流体连接，并且可以提供一个或多个第一和第二流体收集通道以将相应的第一和第二收集集管与换热模块的第一和第二流体流动通道11、21流体连接。优选地，在两个(成行的)相邻换热模块之间提供此类第一和第二流体分配通道，以分别向两个(成行的)相邻换热模块提供第一和第二流体。同样，在两个(成行的)相邻换热模块之间提供此类第一和第二流体收集通道，以分别接收来自两个(成行的)相邻换热模块的第一和第二流体。
根据另一实施例，第一组的第一流体路径和第一组的第二流体路径与第一组的换热模块10相关联，并且第二组的第一流体路径和第二组的第二流体路径与第二组的换热器模块10相关联。第一组和第二组换热模块10不重叠。第一组的第一和第二流体路径排他性地与第一组的换热模块相关联，而第二组的第一和第二流体路径排他性地与第二组的换热模块相关联。可以提供另外的换热模块组，其具有另外排他性关联的第一和第二流体路径。这样，不同组的第一和第二流体路径彼此平行设置。提供第一和第二流体分配通道以及第一和第二流体收集通道，以使第一和第二流体分配在不同组的流体路径上。
本申请涉及相对紧凑的换热器。所述换热器可以有利地应用于处理液化天然气的设备中。由于换热器通常占据此类设备相当大的面积，并且由于面积和所需的地块空间直接影响所需的资本支出，因此更紧凑的换热器的可用性可以使资本支出大大节省。反过来资本支出是此类设备经济可行性的关键因素。然而，本公开的换热器的设计还能够实现更有效的热传递。而且，更有效的热传递又减少了所需的换热器数量，因此进一步减少了所需的面积、地块空间和相关成本。
对于更紧凑的换热器，驱动器应使用较小的通道直径，因为这样可以在相同的容积中放置更大的表面积。这将减少对材料和相关成本的需求。通过应用较小的通道直径，将换热器设计为在层流区域中操作变得有益。在层流区域中，传热更佳且压降比提高。例如，对于小通道直径的比率(例如，在本文中更小是每个流动通道11、21的直径大约为1mm或更小)，特别有益。将换热器设计为在层流区域中工作时，将通道长度保持在入口长度以内变得有利，因为该区域的传热系数比完全展开流更好。
为了利用入口长度，必须将流引入通道并在通过换热器时再收集几次。对于工业规模的换热器，例如对于在用于处理液化天然气的方法中使用，这种困难加剧，因为需要相对大量的后续换热器模块才能够提供足够的温度降低。以上，描述了包括至少8个模块的实施例。然而，本文中的短语大量可以指超过八个模块的数量，例如，在约20至100个互连换热器模块或更多的范围内。
传统制造技术(如铣削、管焊接等)不适合为互连模块提供合适的回收区，因为这会在制造过程中带来复杂性。因此，当前不存在具有回收区的工业规模的换热器来有效地利用热入口长度。例如，印刷电路换热器(PCHE)是目前在石油和天然气行业中使用的最紧凑的换热器，但是PCHE在换热器的入口和出口之间具有连续的通道。
图3示出了指示垂直轴上的温度T与水平轴上的通道长度Lch的图表。对于具有连续通道的常规换热器，第一通道中的进料流温度曲线150可以例如从热端152到冷端154连续下降。相对于第一通道垂直布置的连续第二通道可容纳制冷剂。因此，在第二通道中流动的制冷剂的制冷剂温度曲线160可以例如从冷端162到热端164连续增加。两个通道的入口处(即热端152和冷端162的温度之间)的温差应足以避免两个通道中的温度交叉，如交叉点170所示。
本公开的换热器单元的模块化设置允许避免温度交叉，如图4所示。作为实例的图4以图形方式示出了例如在三个后续模块10中例如三个通道Lch1、Lch2、Lch3的温度T与通道长度L的关系。在本文中，进料流温度曲线180从热端182到冷端184，通过第一通道Lch1到第二通道Lch2到第三通道Lch3下降。制冷剂逆流通过第三通道Lch3到达第二通道Lch2到第一通道Lch1。这导致后续制冷剂温度曲线190、200和210从第三或最后一个通道的冷端192到热端194，到第二通道的冷端202和热端204，再到第一通道的冷端212和热端214稳定地增加。本公开的换热器单元100允许通过添加实际上无限数量的后续模块来将图4的温度曲线扩展到工业规模。
US3986549和US20130125545中公开的换热器分别适用于家庭或车辆中的小规模应用，不适合以经济上可行的方式进行放大。例如，US20130125545A1中公开的(在引言中讨论的)换热器具有这样的构造，其中在中间步骤中混合流体以在下游换热通道中获得均匀的温度。这导致更均匀地加热或冷却工作流体，以实现逆流流动取向。
本申请的换热器包括歧管，该歧管不仅允许为每个后续模块实现逆流流动取向，而且歧管还将流混合，以便以均匀的速度分布开始在每个模块中的流动。这允许有效地利用热入口长度的益处。另外，相对于目前用于油气的最小的换热器，印刷电路换热器(PCHE)，本申请的换热器提供了质量减少和体积减少。
本公开的换热器可以按比例扩大，以允许在工业规模应用。例如，换热单元100可以按比例缩放以代替用于处理液化天然气的设备中的水冷式换热器。在此类应用中，本公开的换热器可以并入工艺中以将天然气流从大约60℃的处理温度冷却到大约0℃至10℃的水回路温度。替代性实施例可以
在实际的实施例中，换热单元100可以包括大约50个互连的换热模块10(如图1a所示)。换热单元的入口和出口的法兰接头允许根据需要并联或串联连接多个换热单元100。
在实际的实施例中，模块10可以具有大约10至50cm(例如约20cm)的长度和/或宽度(分别为x和y方向)。模块10的高度(z方向)可以是大约20至100cm，例如约50cm。换热单元100(图1a)可以是大约为1.25m宽，2m长和1.5m高。换热单元100内部互连的换热模块10的组件可以具有大约75cm的宽度，大约1m的高度且基本上跨越单元100的整个长度。
因此，换热模块100适于工业规模的应用，例如用于处理液化天然气。单个单元100的尺寸可以足够大以处理高容量的吞吐量。然而，单元100的尺寸可设置成通过集中手段(例如，通过卡车、起重机和/或船舶)运输到工业现场和从工业现场运输。可以并联和/或串联包括多个单元100，以增加冷却能力。
在用于使天然气液化的设备中应用时，制冷剂和工艺物料流(通常为预处理过的天然气)的流速可以为大约0.5至20m/s。本公开的换热模块适于和多种制冷剂一起使用，包括水、甲烷、乙烷、丙烷和氮气，或混合制冷剂(MR)。MR通常包含碳氢化合物，例如甲烷、乙烷和/或丙烷的混合物。MR可以包括氮气。
本公开不限于如上和所附权利要求书中描述的实施例。可以想到许多修改，并且可以组合各个实施例的特征。
给出一些实施例的某些方面的以下实例，以便于更好地理解本发明。这些实施例决不应被理解为限制或限定本发明的范围。

Claims (21)

1.使用间接换热器(1)的方法，所述间接换热器包括：
用于接收第一流体流的第一入口，
用于排放所述第一流体流的第一出口，
用于接收第二流体流的第二入口，
用于排放所述第二流体流的第二出口，
布置成矩形网格的多个换热模块(10)，所述网格具有第一方向、第二方向和第三方向，所述换热模块各自包括在所述第一方向上彼此相对的第一模块面和第二模块面，所述换热模块各自包括在所述第二方向上彼此相对的第三模块面和第四模块面，并且所述换热模块(10)各自包括多个在所述第一模块面和所述第二模块面之间延伸以容纳所述第一流体流的第一流体流动通道(11)，以及多个在所述第三模块面和所述第四模块面之间延伸以容纳所述第二流体流的第二流体流动通道(21)，
第一歧管(12)，其将其中一个换热模块的所述多个第一流体流动通道(11)与相邻换热模块(10)的所述多个第一流体流动通道(11)流体连接，从而形成连接所述第一入口与所述第一出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第一流体路径，以及
第二歧管(22)，其将其中一个换热模块的所述多个第二流体流动通道(21)与相邻换热模块(10)的所述多个第二流体流动通道(21)流体连接，从而形成连接所述第二入口与所述第二出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第二流体路径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流体流动通道(11)在所述第一方向上具有第一通道长度L1，对于所述间接换热器(1)的预定设计工作参数而言所述第一通道长度L1小于或等于所述第一流体流动通道(11)中所述第一流体的热入口长度LTL,1。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二流体流动通道(21)在所述第二方向上具有第二通道长度L2，对于所述间接换热器(1)的预定设计工作参数而言所述第二通道长度L2小于或等于所述第二流体流动通道(21)中所述第二流体的热入口长度LTL,2。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一通道长度L1比所述第二通道长度L2更长或更短。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述第一方向上相邻的所述换热模块(10)相对于彼此定位在中间距离(dx)，从而产生所述第一歧管(12)，并且其中在所述第二方向上相邻的换热模块(10)相对于彼此定位在中间距离(dy)，从而产生所述第二歧管(22)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述换热模块(10)内，所述多个第一流体流动通道(11)和所述多个第二流体流动通道(21)在第三方向上堆叠。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一歧管(12)流体连接在所述第一方向上相邻的两个换热模块(10)，并且所述第二歧管(22)流体连接在所述第一方向上相邻的两个换热模块(10)。
8.根据权利要求1-6所述的方法，其中所述第一歧管(12)流体连接在所述第三方向上相邻的两个换热模块，并且所述第二歧管(22)流体连接在所述第三方向上相邻的两个换热模块(10)。
9.根据权利要求1-6所述的方法，其中所述间接换热器(1)包括多个流体连接在所述第一方向上相邻的换热模块的第一歧管，和多个流体连接在所述第二或第三方向上相邻的两个换热模块的第一歧管。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述间接换热器(1)包括多个流体连接在所述第二方向上相邻的两个换热模块的第二歧管，和多个流体连接在所述第一或第三方向上相邻的两个换热模块的第二歧管。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一入口包括第一分配集管(101)，所述第一出口包括第一收集集管(102)，所述第二入口包括第二分配集管(103)并且所述第二出口包括第二收集集管(104)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括使用3D打印技术或化学蚀刻技术生产所述多个换热模块(10)的步骤。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中第一组的第一流体路径和第一组的第二流体路径与第一组的换热模块(10)相关联，并且第二组的第一流体路径和第二组的第二流体路径与第二组的换热器模块(10)相关联。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括使用所述间接换热器来处理液化天然气的步骤。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其包括使用所述间接换热器来使天然气液化的步骤。
16.设计如上所述的间接换热器的方法，其中所述设计方法包括：
-确定所述间接换热器的设计工作参数，所述设计工作参数包括以下一项或多项：所述第一流体流的流速，所述第一流体流的入口温度，所述第一流体流的出口温度，所述第一流体流的入口压力，所述第一流体流的出口压力，所述第一流体的物理性质，例如质量密度、粘度、比热容和热导率，所述第二流体流的流速，所述第二流体流的入口温度，所述第二流体流的出口温度，所述第二流体流的入口压力，所述第二流体流的出口压力，所述间接换热器的负荷，所述第二流体的物理性质，例如质量密度、粘度、比热容和热导率，
其中所述方法还包括基于所述设计工作参数，
vii)确定在所述第一和第二流体路径中要包括的换热模块的数量，
viii)确定每个换热模块的第一和第二流体流动通道(11、21)的数量，以及所述第一和第二流体流动通道(11、21)的横截面尺寸，
ix)确定所述第一和第二流体流动通道(11、21)的长度，
x)确定所述第一和第二歧管的尺寸，
xi)确定所述矩形网格的布局，
xii)确定所述第一分配集管(101)、第一收集集管(102)、第二分配集管(103)和第二收集集管(104)的尺寸。
17.制造根据权利要求1-14中任一项所述的间接换热器(10)的方法，其中所述方法包括借助于3D打印技术或化学蚀刻技术制造所述多个换热模块(10)。
18.用于处理液化天然气的设备，所述设备包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的间接换热器。
19.用于处理液化天然气的设备，所述设备包括至少一个间接换热器，所述间接换热器包括：用于接收第一流体流的第一入口，
用于排放所述第一流体流的第一出口，
用于接收第二流体流的第二入口，
用于排放所述第二流体流的第二出口，
布置成矩形网格的多个换热模块(10)，所述网格具有第一方向、第二方向和第三方向，所述换热模块各自包括在所述第一方向上彼此相对的第一模块面和第二模块面，所述换热模块各自包括在所述第二方向上彼此相对的第三模块面和第四模块面，并且所述换热模块(10)各自包括多个在所述第一模块面和所述第二模块面之间延伸以容纳所述第一流体流的第一流体流动通道(11)，以及多个在所述第三模块面和所述第四模块面之间延伸以容纳所述第二流体流的第二流体流动通道(21)，
第一歧管(12)，其将其中一个换热模块的所述多个第一流体流动通道(11)与相邻换热模块(10)的所述多个第一流体流动通道(11)流体连接，从而形成连接所述第一入口与所述第一出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第一流体路径，以及
第二歧管(22)，其将其中一个换热模块的所述多个第二流体流动通道(21)与相邻换热模块(10)的所述多个第二流体流动通道(21)流体连接，从而形成连接所述第二入口与所述第二出口并穿过两个或更多个换热模块(10)的一个或多个第二流体路径。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一流体流动通道(11)在所述第一方向上具有第一通道长度L1，对于所述间接换热器(1)的预定设计工作参数而言所述第一通道长度L1小于或等于所述第一流体流动通道(11)中所述第一流体的热入口长度LTL,1。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述第二流体流动通道(21)在所述第二方向上具有第二通道长度L2，对于所述间接换热器(1)的预定设计工作参数而言所述第二通道长度L2小于或等于所述第二流体流动通道(21)中所述第二流体的热入口长度LTL,2。
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