CN112097547A - 换热器及其换热面积调节方法和换热管泄漏检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种换热器，包括:壳体和缠绕管式换热器管芯，其中，所述缠绕管式换热器管芯的换热管分为多个换热管组，每一换热管组对应一对第二流体介质进口和第二流体介质出口，且能通过对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口的打开或关闭选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质。本申请还公开了换热器的换热面积调节方法及换热管泄漏检测方法。本申请能够以简单、准确的方式调节换热面积以及监测并排除泄漏换热管组，有效延长换热器的使用寿命、提供经济性更好的换热器。

Description

换热器及其换热面积调节方法和换热管泄漏检测方法

技术领域

本发明涉及炼油、化工等行业余热回收领域，具体地，涉及一种改进的换热器及其换热面积调节方法和换热管泄漏检测方法。

背景技术

缠绕管式换热器因其具有结构紧凑、耐高压、换热系数高、补偿性好的特点，被广泛应用于化肥装置、炼油厂精制装置、气体分离装置、天然气液化及乙烯装置等大中型、中高压换热设备中。缠绕管式换热器不仅是大型化工工艺过程重要的设备，而且是一个高效节能的设备。但就现有的缠绕管式换热器而言，一方面，管程换热介质的换热面积无法调节，无法适应实际换热需求的变化，运行经济性较差；另一方面，这些换热器结构复杂，价格昂贵，而且处于装置关键部位，一旦因制造质量或介质腐蚀穿孔发生泄漏，无法精确判断漏点位置，导致设备必须整体更换，同时导致整套装置停工，企业损失巨大。

因此需要解决上述问题，并且提供改进的缠绕管式换热器。

发明内容

本发明的目的是提供至少部分解决上述问题的换热器、换热器的换热面积调节方法和换热器的换热管泄漏检测方法。

根据本发明的一个方面，提供一种换热器，包括:

壳体，包括第一流体介质进口和第一流体介质出口；

换热器管芯，包括与壳体密封连接的上管板和下管板，以及在上管板和下管板之间围绕中心螺旋缠绕的多个换热管层，每一个换热管层中包括至少一根换热管，每一根换热管的进口端部和出口端部分别与上管板和下管板中的相应开口密封连接，并且在上管板和下管板上敞开；以及

多对相对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口，分别与上管板和下管板密封连接，并且彼此封隔，

其中，所述换热管分为多个换热管组，每一换热管组对应一对第二流体介质进口和第二流体介质出口，且能通过对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口的打开或关闭选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质。

根据本发明，通过将换热器的换热管分组，选择地打开或关闭每一组换热管对应的一对第二流体介质进口和第二流体介质出口，使得每一组的换热管能够选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质，针对不同的工况或换热条件调节换热器，满足多种换热需求。

优选地，每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口均设置有切断阀，用于打开或关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

根据本发明，打开和关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口可以有多种方式，包括但不限于切断阀，还可包括例如节流阀、调节阀等。

优选地，在每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间设置有压力计，用于测量第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降。

根据本发明，正常使用情况下，通入第二流体介质达到稳定状态后，每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降是大致恒定的，如果每根换热管的长度大致相等，每个换热管组的压降还是大致相等的，但是在换热管出现泄漏的情况下，出现泄漏的这组换热管的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降会发生突变，然后第二流体介质又达到新的稳定状态，此时每一换热管组的压降再次恢复恒定，如果每根换热管的长度大致相等，则该压降再次恢复大致相等，只是该压降示数与之前的压降示数不同。由此可通过监测压降的突变确定出现泄漏的换热管组，并且通过关闭该换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口，以快速、准确地解决该泄漏问题。

优选地，所述换热管层至少为三层，相同换热管层中的换热管以相同的螺旋半径和螺旋角缠绕，所述换热管从内层向外层依次分组，每一换热管组包括至少一个换热管层。

根据本发明，换热管的分组方式可以包括任何形式，不限于上面所述的按照换热管层来分组。

优选地，相邻换热管层中的换热管的缠绕方向相反，且换热管的长度基本一致。

缠绕管式换热器中，将相邻换热管层中的换热管的缠绕方向相反设置会增大换热管层之间的湍流，提供换热效率。将缠绕管式换热器中的换热管的长度设置为基本一致，能够确保换热管的压降一致，保证换热均匀性。

优选地，所述每一换热管组对应的第二流体介质进口为进口管箱，包括进口管箱箱体和从进口管箱箱体伸出的进口导管，第二流体介质出口为出口管箱，包括出口管箱箱体和从出口管箱伸出的出口导管，每一换热管组通过对应进口导管和出口导管的打开或关闭选择地打开或关闭对应的第二流体介质进口和出口，每一个进口管箱箱体或出口管箱箱体封隔每一换热管组在上管板或下管板上沿圆周布置的换热管进口或出口，使换热管进口或出口在上管板或下管板上以同心圆限定的分布区域分隔，所述分布区域包括中心圆区域及每两个相邻同心圆之间包围的环形区域。

根据本发明的第二流体介质进口和出口不限于进口管箱和出口管箱的形式，可以为不同的形式，例如集气管。根据本发明一个实施例的换热器的每组换热管的进口和出口通过进口管箱箱体和出口管箱箱体彼此封隔，并通过从进口管箱箱体和出口管箱箱体伸出的进口导管和出口导管的打开或关闭通入或流出第二流体介质。换热管可如上所述按照由内向外的换热管层分组，换热管进口和出口的分布区域由同心圆限定，根据本发明的换热管可以以其他方式分组，分布区域也不限于同心圆限定的区域，能够实现换热管分组控制通入或不通入第二流体介质的任何方式都适用。

优选地，所述每个进口管箱箱体或出口管箱箱体包括侧壁和连接侧壁的顶面，所述侧壁为从对应于所述同心圆的底部边缘延伸的圆柱侧壁或圆锥侧壁，顶面为弧形曲面、平面或锥面，所述进口导管或出口导管从相对应的进口管箱箱体或出口管箱箱体的侧壁或顶面伸出。

优选地，每个进口管箱箱体或出口管箱箱体的所述顶面高度从内层到外层依次减小。

根据本发明，在换热管按照换热管层分组的情况下，与每一换热管组对应的进口管箱或出口管箱的顶面形状和高度不限于上面所述，也可以高度一致，也可以错落设置，只要能够实现每组换热管对应的进口导管或出口导管彼此不干涉即可。

优选地，所述每一换热管组在上管板或下管板上还包括自上管板或下管板的同心圆伸出的凸台，所述圆柱侧壁或圆锥侧壁的底部边缘与所述凸台焊接。

根据本发明，实现为圆柱形或圆柱形的进口管箱和出口管箱通过与上管板或下管板上的相对应的凸台焊接，能够使进口管箱和出口管箱的结构更简单，操作更方便。

根据本发明另一方面，提供一种前述换热器的换热面积调节方法，包括根据换热需要，选择性地打开或关闭所述多个换热管组中的至少一组的第二流体介质进口和第二流体介质出口，以调节换热面积。

根据本发明，能够以简单的方式实现缠绕管式换热器的换热面积调节。

优选地，换热器的总换热面积大于等于所需要的换热面积。

根据本发明的换热器的换热面积调节方法，通常将换热器的总换热面积设计为大于等于所需要的换热面积，以适应多种换热条件下的换热需要。

优选地，所述换热器每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口包括切断阀，通过所述切断阀选择地打开或关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口来调节换热面积。

根据本发明，通过打开或关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口来调节换热器的换热面积可以有多种方式，包括但不限于切断阀，还可包括例如节流阀、调节阀等。

优选地，所述换热器为前面所述的换热器，所述方法还包括监测每一组换热管的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降，在所述压降与一设定值的差值大于一阈值时，确定所述换热管组中的换热管存在泄漏，关闭所述换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口，并选择打开与所关闭换热管组换热面积相当的其它未使用的换热管组。

根据本发明，可通过监测每一换热管组的压降来判断并确定所述换热管组的换热管是否存在泄漏，在泄漏的情况下，可通过关闭泄漏的换热管组，由其他具有相当换热面积的未使用换热管组代替，来维持换热器的使用的换热面积不变。

根据本发明又一方面，提供一种前面所述的换热器的换热管泄漏检测方法，包括监测每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降，在所述压降与设定值的差值大于一阈值时，确定所述换热管组中的换热管存在泄漏，关闭所述换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

优选地，所述第二流体介质进口为进口管箱，包括进口管箱箱体和从进口管箱箱体伸出的进口导管，第二流体介质出口为出口管箱，包括出口管箱箱体和从出口管箱箱体伸出的出口导管，所述方法还包括在进口导管和出口导管上设置切断阀，通过关闭所述切断阀关闭所述换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

优选地，所述方法还包括，在关闭确定存在泄漏的换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之后，选择打开其它未使用的换热管组，以保证适当的换热面积。

本发明通过简单的检测每一换热管组的压降，提供准确快速的换热管泄漏检测方法。

综上所述，根据本发明，通过每一换热管组对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口的打开或关闭选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质，能够以简单、准确的方式调节换热面积以及检测并排除泄漏换热管组，有效延长换热器的使用寿命、提供经济性更好的换热器。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明第一实施例的缠绕管式换热器的示意性剖视图；

图2是图1中所示的缠绕管式换热器与第二流体介质总管相连接的示意图；

图3是分开的图1中所示的第二流体介质进口管箱的立体视图；

图4是沿图1中所示截面A-A剖开的俯视图；

图5是示出图1中所示实施例中的换热管进口或出口在上管板或下管板上的分布区域示意图；

图6是根据本发明第二实施例的缠绕管式换热器的示意性剖视图；

图7是根据本发明第三实施例的分开的缠绕管式换热器第二流体介质进口管箱的立体视图；

图8是图7中所示的第二流体介质进口管箱的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

在本发明中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中心”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

图1是根据本发明第一实施例的缠绕管式换热器的示意性剖视图。

换热器总体以附图标记100显示，换热器100包括壳体103，设置在壳体103内部的换热器管芯102。壳体103包括第一流体介质进口134和第一流体介质出口133。换热器管芯102包括与壳体103密封连接的上管板123和下管板124，以及在上管板123和下管板124之间围绕中心螺旋缠绕的多个换热管层，每一个换热管层中包括至少一根换热管121，每一根换热管121的进口端部和出口端部分别与上管板123和下管板124中的相应开口密封连接，并且在上管板123和下管板124上敞开。换热管层至少为三层，相同换热管层中的换热管121以相同的螺旋半径和螺旋角缠绕。图中为了显示清楚，仅示意性地示出三个换热管层。相同换热管层中的换热管121以相同的螺旋半径和螺旋角缠绕。

从图1还可看到，换热器100还包括与上管板123和下管板124密封连接的成对的第二流体介质进口管箱101和出口管箱104。在本实施例中，进口管箱101和出口管箱104包括三对相对应的、彼此封隔的第一分进口管箱111，第一分出口管箱141；第二分进口管箱112和第二分出口管箱142；以及第三分进口管箱113和第三分出口管箱143。

本实施例中，换热管121示意性显示为从内层向外层依次分组，每一换热管组包括一个换热管层，即换热管组的数量与换热管层的数量相同。三个换热管组分别与成对的第一分进口管箱111，第一分出口管箱141；第二分进口管箱112和第二分出口管箱142；第三分进口管箱113和第三分出口管箱143一一对应，每一换热管组对应一对分进口管箱和分出口管箱，且能通过对应的分进口管箱和分出口管箱的打开或关闭，选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质。

继续参照图1，进口管箱101的每一个分进口管箱111，112，113均在进口端设置进口切断阀114，用于打开或关闭每一换热管组的分进口管箱。出口管箱104的每一个分出口管箱141，142，143均在出口端设置出口切断阀144，用于打开或关闭每一换热管组的分出口管箱。

图2是图1中所示的缠绕管式换热器100与第二流体介质总管相连接的示意图。图2示出，进口管箱101的三个分进口管箱111，112和113中的每一个的进口端经由导管连接到第二流体介质引入总管115。出口管箱104的三个分出口管箱141，142和143中的每一个的出口端经由导管连接到第二流体介质流出总管145。

由此可见，第二流体介质通道依次包括第二流体介质引入总管115、由引入总管115引出的三个分支导管、由三个分进口管箱111，112和113构成的进口管箱101、上管板123、换热管121、下管板124、由三个分出口管箱141，142和143构成的出口管箱104、分别由三个分出口管箱141，142和143的出口端引出的三个分支导管和第二流体介质流出总管145。在由引入总管115引出的三个分支导管的每一个和三个分进口管箱111，112和113中的相应一个之间设置有进口切断阀114，在三个分出口管箱141，142和143中的每一个的出口端和由其引出的三个分支导管之间设置有出口切断阀144。

通过描述可知，由于分进口管箱111，112和113彼此封隔，分出口管箱141，142和143彼此封隔，分为三个换热管组的换热管121的每一换热管组和成对的彼此封隔的分进口管箱111，112和113以及分出口管箱141，142和143相对应，因此本实施例的换热器100包括三组彼此封隔的第二流体介质通道，每一组第二流体介质通道通过其上成对的进口切断阀114和出口切断阀144控制打开和关闭，由此可通过控制每一组第二流体介质通道上成对的进口切断阀114和出口切断阀144的打开和关闭，可选择地将第二流体介质通入或不通入相应组的第二流体介质通道来控制器其使用和停用，从而可调节换热器100的换热面积，以满足不同的换热需要。

例如，当换热需求较小时，可以只打开其中一组或两组第二流体介质通道，根据排列组合的原理，本实施例有六种组合方式，可以满足六种流量需求。当换热需求较大时，可以同时打开三条流体通路。实际使用中，在换热器设计时，可给使用者提供每组第二流体介质通道的换热面积，便于使用者根据需要选择合适的换热管组合。

图2中还示出，在换热管的第一组第二流体介质通道的第一分进口管箱111和第一分出口141管箱之间设置有压力计v1，在第二组第二流体介质通道的第二分进口管箱112和第二分出口管箱142之间设置有压力计v2，在第三组第二流体介质通道的第三分进口管箱113和第三分出口管箱143之间设置有压力计v3，用于测量每一组第二流体介质通道的分进口管箱和分出口管箱之间的压降。

根据本实施例，由于每个换热管121的长度大致相等，理论上流体流过每根换热管时，压降大致相等，又因为换热管并联，因此每组换热管的第二流体介质通道的压降也大致相等，因此正常工作时，在压力计v1，v2和v3上的示值大致相同。

当其中一根或多根换热管或任一组或多组第二流体介质通道出现泄漏点时，由于换热管121突然泄压或增压(取决于换热管121内外介质压力)，其压降会在瞬间发生突变，但是随着第二流体介质达到新的稳定状态，即第二流体介质通道中的压力平衡，则每一换热管组的压降再次恢复相等。反映在压力计上，在换热管发生泄漏时，该组第二流体介质通道的压力计示数瞬间突变，然后又与其他换热管组的压力计示数相等，只是该压力计示数与之前的压力计示数不同。因此可通过监测每一换热管组的分进口管箱和分出口管箱之间的压降，在所述压降与设定值的差值大于一阈值时，则确定所述换热管组中的换热管存在泄漏。通过关闭所述换热管组的分进口管箱的进口切断阀114和分出口管箱的出口切断阀144，将该换热管组切出，做好泄漏标记，不再使用该换热管组，避免因泄漏导致壳程介质和管程介质互窜，由此解决泄漏问题。

换热器的总换热面积通常设计为大于等于所需要的换热面积。这样设计，不仅可以实现多种换热管组的组合使用，以适应不同的工况，同时，在换热管发生泄漏、通过切断阀关闭发生泄漏的换热管组之后，可以选择打开未使用或备用换热管组的第二流体介质通道上的入口切断阀114和出口切断阀144，以满足关闭泄漏换热管组时的相同工况需要，或者通过选择未使用或备用的换热管组的组合，保证适当的换热面积。由此避免因出现泄漏就不得不更换换热器，使换热器使用寿命增加，提供经济性更好的换热器。

图3是分开的图1中所示的第二流体介质的进口管箱101的立体视图。同时参照图1和图3，图中清楚示出，进口管箱101包括彼此封隔的第一分进口管箱111、第二分进口管箱112和第三分进口管箱113。继续参照图3，其更详细地示出，第一分进口管箱111包括第一分进口管箱箱体1111和从箱体伸出的第一分进口导管1112，第二分进口管箱112包括第二分进口管箱箱体1121和从箱体伸出的第二分进口导管1122，第三分进口管箱113包括第三分进口管箱箱体1131和从箱体伸出的第三分进口导管1132。每一换热管组通过对应进口导管和出口导管的打开或关闭选择地打开或关闭对应的分进口管箱和分出口管箱。

本实施例中，每个进口管箱箱体包括侧壁和连接侧壁的顶面，三个进口箱箱体的侧壁为彼此同轴嵌套的圆柱状侧壁，顶面为连接侧壁或连接在相邻侧壁之间的圆形或环形平面，进口导管从相对应的进口管箱箱体的侧壁或顶面伸出。每个进口管箱箱体或出口管箱箱体的所述顶面高度从内层到外层依次减小。本实施例中的彼此同轴嵌套、高度从内层到外层依次减小的进口管箱箱体或出口管箱箱体结构简单，易加工，成本低。

图4是沿图1中所示截面A-A剖开的俯视图。图5是示出图1中所示实施例中的换热管进口或出口在上管板或下管板上的分布区域示意图。

图4中显示了第一流体介质进口134、第一流体介质出口133、上管板123、出口切断阀144以及与上管板123密封连接并且进口管口在上管板123上敞开的换热管121，还示出第一分进口管箱111封隔最内层的换热管层，第二分进口管箱112与第一分进口管箱111的侧壁封隔中间的换热管层，第三分进口管箱113与第二分进口管箱112的侧壁封隔最外层的换热管层。由此，每一对分进口管箱和分出口管箱将换热管按照换热管层分组，每一换热管层分为一个换热管组，每一对分进口管箱和分出口管箱与一换热管层对应。

出口管箱104及其第一分出口管箱141、第二分出口管箱142和第三分出口管箱143的结构与进口管箱101及其第一分进口管箱111、第二分进口管箱112和第三分进口管箱113的结构完全相同，这里不再详细描述。

图5以上管板123为例示出每一个换热管层中的换热管进口或出口在上管板或下管板上沿圆周布置，由此可见，换热管121的进口管口或出口管口在上管板123或下管板124上沿换热管层的圆周1234、1235和1236排列，以由进口管箱101或出口管箱104的管箱箱体圆柱形侧壁限定的同心圆包围的分布区域1231、1232和1233分隔，所述分布区域1231、1232和1233包括中心圆区域及每两个相邻同心圆之间包围的环形区域。每一个分进口管箱或每一个分出口管箱的管箱箱体的圆柱形侧壁分别为从对应于所述同心圆的底部边缘延伸的圆柱状侧壁。

每一换热管组在上管板123或下管板124上还包括自上管板123或下管板124的同心圆伸出的凸台1237，进口管箱101或出口管箱104的管箱箱体的圆柱状侧壁的底部边缘与所述凸台焊接密封连接。所述焊接密封连接例如为坡口焊，为了便于焊接，凸台的坡口向外设置。凸台与圆柱状侧壁之间也可以是其他固定密封连接方式。

本实施例中，换热管层的层数、每一换热管层中的换热管的数量以及换热管组的数量不受本实施例的限制。本实施例中每一换热管组中包括一个换热管层，即换热管组数等于换热管层数。这样，每一换热管层为一个可单独控制和监测的换热管组，因此对换热管面积的调节和控制、对换热管泄漏的监测更准确。通常，换热管的层数越多，换热管组的数量越多，换热器的可调节范围越宽，越能适应更复杂的工况。本实施例的换热管121为光滑换热管、内波纹换热管、麻面管、槽道官或套管等，而且换热管121的横截面可为圆形或横截面的宽度大于高度的非圆形横截面形状。

根据本发明的第二流体介质进口和出口不限于第一实施例中的进口管箱和出口管箱的形式，可以为不同的形式，例如集气管。第一施例中的进口管箱、出口管箱的圆柱状侧壁也可以为圆锥状侧壁，顶面不限于本实施例所示的平面顶面，也可以为弧形曲面或锥面。顶面高度不限于本实施例中从内层到外层依次减小，可以为具有相同高度，也可以为彼此高度错落，只要能为进口导管、出口导管、进口切断阀或出口切断阀提供彼此不相互干涉的空间即可。

第一实施例中每一组第二流体介质通道可以与不同的第二流体介质引入总管和流出总管连接，以选择地使第二流体介质通道流通不同的第二流体介质，满足多介质换热的需求。

图6是根据本发明第二实施例的缠绕管式换热器的示意性剖视图。本实施例中与第一实施例中的相同部件采用相同的附图标记，为了区别，在第一实施例中的附图标记的从右向左的第三位数字增加1。与第一实施例相同的部分不再详细描述。本实施例与第一实施例的区别在于，每一换热管组包括至少一个换热管层。也就是说，换热管组的数量不与换热管层的数量一一对应，且换热管组的数量小于换热管层的数量。相比于第一实施例，在换热管组数相同的前提下，第二实施例的换热面积的调节范围更大，能够适应更苛刻的工况。

图7是根据本发明第三实施例的分开的缠绕管式换热器第二流体介质进口管箱301的立体视图。图8是图7中所示的第二流体介质进口管箱301的仰视图。本实施例中与第一实施例中的相同部件采用相同的附图标记，为了区别，在第一实施例中的附图标记的从右向左的第三位数字增加2。本实施例与第一实施例和第二实施例相同的部分不再详细描述。

同时参照图7和图8，图中示出，第二流体介质进口管箱301包括第一分进口管箱311、第二分进口管箱312和第三分进口管箱313，第一分进口管箱311包括从其延伸出的第一进口导管3111，第二分进口管箱312包括从其延伸出的第二进口导管3121，第三分进口管箱313包括从其延伸出的第三进口导管3131。与第一实施例的第二流体介质进口管箱101不同的是，本实施例的第二流体介质进口管箱301的分进口管箱311、312和313不是由相互同轴嵌套的圆柱状或圆锥状侧壁和连接侧壁的顶面构成，而是分别由沿上管板的半径的三个竖直壁分割同一圆柱状管箱箱体形成的三个扇形形状的分进口管箱311、312和313。

采用第三实施例的进口管箱301的换热器的特点是，换热管的分组不局限于按照由内层到外层的换热管层分组，而是换热管以扇形分布区域来分组。本实施例中，三个扇形分布区域完全相同，也可以以不同弧度的扇形分布区域来分组，由此提供多种不同换热管组的组合。换热管组的数量也不限于图3所示的3组，可以是任意组。分进口管箱311、312和313的顶面不限于图中所示的为同一顶面，也可以是高度错落的顶面，分进口导管3111、3121和3131也不限于从分进口管箱311、312和313的侧壁延伸出，也可以从顶面延伸出。

第三实施例中的出口管箱的结构与进口管箱301的相同，这里不再详细描述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (16)

1.一种换热器，包括:

壳体，包括第一流体介质进口和第一流体介质出口；

换热器管芯，包括与壳体密封连接的上管板和下管板，以及在上管板和下管板之间围绕中心螺旋缠绕的多个换热管层，每一个换热管层中包括至少一根换热管，每一根换热管的进口端部和出口端部分别与上管板和下管板中的相应开口密封连接，并且在上管板和下管板上敞开；以及

多对相对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口，分别与上管板和下管板密封连接，并且彼此封隔，

其中，所述换热管分为多个换热管组，每一换热管组对应一对第二流体介质进口和第二流体介质出口，且能通过对应的第二流体介质进口和第二流体介质出口的打开或关闭选择地通入或不通入相同或不相同的第二流体介质。

2.根据权利要求1所述的换热器，其中，每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口均设置有切断阀，用于打开或关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

3.根据权利要求1或2所述的换热器，其中，在每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间设置有压力计，用于测量第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降。

4.根据权利要求3所述的换热器，其中，所述换热管层至少为三层，相同换热管层中的换热管以相同的螺旋半径和螺旋角缠绕，所述换热管从内层向外层依次分组，每一换热管组包括至少一个换热管层。

5.根据权利要求4所述的换热器，其中，相邻换热管层中的换热管的缠绕方向相反，且换热管的长度基本一致。

6.根据权利要求4所述的换热器，其中，所述每一换热管组对应的第二流体介质进口为进口管箱，包括进口管箱箱体和从进口管箱箱体伸出的进口导管，第二流体介质出口为出口管箱，包括出口管箱箱体和从出口管箱箱体伸出的出口导管，每一换热管组通过对应进口导管和出口导管的打开或关闭选择地打开或关闭对应的第二流体介质进口和出口，每一个进口管箱箱体或出口管箱箱体封隔每一换热管组在上管板或下管板上沿圆周布置的换热管进口或出口，使换热管进口或出口在上管板或下管板上以同心圆限定的分布区域分隔，所述分布区域包括中心圆区域及每两个相邻同心圆之间包围的环形区域。

7.根据权利要求6所述的换热器，其中，所述每个进口管箱箱体或出口管箱箱体包括侧壁和连接侧壁的顶面，所述侧壁为从对应于所述同心圆的底部边缘延伸的圆柱侧壁或圆锥侧壁，顶面为弧形曲面、平面或锥面，所述进口导管或出口导管从相对应的进口管箱箱体或出口管箱箱体的侧壁或顶面伸出。

8.根据权利要求7所述的换热器，其中，每个进口管箱箱体或出口管箱箱体的所述顶面高度从内层到外层依次减小。

9.根据权利要求8所述的换热器，其中，所述每一换热管组在上管板或下管板上还包括自上管板或下管板的同心圆伸出的凸台，所述圆柱侧壁或圆锥侧壁的底部边缘与所述凸台焊接。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的换热器的换热面积调节方法，包括根据换热需要，选择性地打开或关闭所述多个换热管组中的至少一组的第二流体介质进口和第二流体介质出口，以调节换热面积。

11.根据权利要求10所述的换热器的换热面积调节方法，其中，换热器的总换热面积大于等于所需要的换热面积。

12.根据权利要求10或11所述的换热器的换热面积调节方法，其中，所述换热器每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口包括切断阀，通过所述切断阀选择地打开或关闭每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口来调节换热面积。

13.根据权利要求12所述的换热器的换热面积调节方法，其中，所述换热器为根据权利要求3-9中任一项所述的换热器，所述方法还包括监测每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降，在所述压降与一设定值的差值大于一阈值时，确定所述换热管组中的换热管存在泄漏，关闭所述换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口，并选择打开与所关闭换热管组换热面积相当的其它未使用的换热管组。

14.一种根据权利要求3-9中任一项所述的换热器的换热管泄漏检测方法，包括监测每一换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之间的压降，在所述压降与设定值的差值大于一阈值时，确定所述换热管组中的换热管存在泄漏，关闭所述换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

15.根据权利要求14所述的换热器的换热管泄漏检测方法，其中，所述第二流体介质进口为进口管箱，包括进口管箱箱体和从进口管箱箱体伸出的进口导管，第二流体介质出口为出口管箱，包括出口管箱箱体和从出口管箱箱体伸出的出口导管，所述方法还包括在进口导管和出口导管上设置切断阀，通过关闭所述切断阀关闭所述组的第二流体介质进口和第二流体介质出口。

16.根据权利要求14所述的换热器的换热管泄漏检测方法，其中，所述方法还包括，在关闭确定存在泄漏的换热管组的第二流体介质进口和第二流体介质出口之后，选择打开其它未使用的换热管组，以保证适当的换热面积。

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