CN213777269U - 一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其包括液氮容器、液氮进液管路和液氮排液管路，液氮容器的进液口与液氮进液管路连接，其排液口与液氮排液管路连接；液氮容器中设置有板翅式换热器，板翅式换热器的进液口与液氧/液甲烷进液管路连接，其出液口与液氧/液甲烷出液管路连接；板翅式换热器中流通的液氧/液甲烷用于与液氮容器中的液氮进行换热。本实用新型中板翅式换热器与液氮的换热面积大，能耗小，能够实现较高的换热速率并能够减少液氮的损耗量。

Description

一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统

技术领域

本实用新型属于热交换技术领域，具体涉及一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统。

背景技术

换热器又称为热交换器，是一种在不同温度的两种或者两种以上流体间实现热量传递的节能设备，能够使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。目前，板翅式换热器是一种适用于气气、气液、液液等各种介质之间换热以及发生相变换热的高效、紧凑式传热设备，但是其工艺较为复杂，且换热器中液体流速相对于其他换热器而言较慢，因此会影响整个系统的换热效率。另外，管壳式换热器大量应用于石油化工、空气分离、合成氨、天然气液化与分离等装置中，然而，由于管壳式换热器固有的单位体积换热面小、换热温差大等特点，因此如果采用管壳式换热器则往往需要很多台进行并联，这样就导致出现占地面积大、能耗高、达不到高功率换热要求等问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统。

根据本实用新型实施例，本实用新型提供了一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其包括液氮容器液氮进液管路和液氮排液管路，所述液氮容器的进液口与所述液氮进液管路连接，其排液口与所述液氮排液管路连接；

所述液氮容器中设置有板翅式换热器，所述板翅式换热器的进液口与液氧/液甲烷进液管路连接，其出液口与液氧/液甲烷出液管路连接；

所述板翅式换热器中流通的液氧/液甲烷用于与所述液氮容器中的液氮进行换热。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，还包括液氧/液甲烷贮罐，所述液氧/液甲烷贮罐的进口通过所述液氧/液甲烷出液管路与所述板翅式换热器连接，其出口连接有排放子系统。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，所述液氧/液甲烷进液管路上设置有第一进液阀，所述第一进液阀用于通断其所在的液氧/液甲烷进液管路；所述液氧/液甲烷出液管路上设置有出液阀，所述出液阀用于通断其所在的液氧/液甲烷出液管路。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，所述液氧/液甲烷进液管路上还设置有第一流量计、第一压力传感器和第一温度传感器；

所述液氧/液甲烷出液管路上还设置有第二压力传感器和第二温度传感器。

进一步地，上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中还包括第一吹除气管路，所述第一吹除气管路与第一进液阀的出口和所述板翅式换热器的进液口之间连接的所述液氧/液甲烷进液管路进行连接。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，所述液氮进液管路上设置有第二进液阀，所述第二进液阀用于通断其所在的液氮进液管路；所述液氮排液管路上设置有排液阀，所述排液阀用于通断其所在的液氮排液管路。

进一步地，上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中还包括第二吹除气管路和排放管路，所述第二吹除气管路与液氮容器的排液口和所述排液阀的进口之间连接的所述液氮排液管路进行连接；所述排放管路与液氮容器的出气口连接。

进一步地，上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中还包括溢满管路，所述溢满管路连接在所述液氮容器靠近其顶端的侧壁上，所述溢满管路上设置有溢满阀。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中还包括气相管路，所述气相管路连接在所述液氮容器靠近其顶端的侧壁上，所述气相管路上设置有气相阀。

上述液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，所述液氮容器上连接有压差液位计和压力表，所述压差液位计用于测量和显示所述液氮容器在加注液氮过程中的液位；所述压力表用于测量和显示所述液氮容器内的压力。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本实用新型通过在液氮容器中设置板翅式换热器，板翅式换热器中流通的液氧/液甲烷与液氮容器中的液氮进行换热，相当于把整个板翅式换热器浸泡在液氮中，板翅式换热器与液氮的换热面积大，能耗小，能够实现较高的换热速率且液氮在液氮容器中能够减少液氮的损耗量。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其示出了本实用新型的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型实施例提供的一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、板翅式换热器；

2、液氮容器；21、保温层；22、溢满管路；221、溢满阀；23、气相管路；231、气相阀；232、气相安全阀；24、压差液位计；25、压力表；

3、液氧/液甲烷进液管路；31、第一进液阀；32、第一流量计；33、第一压力传感器；34、第一温度传感器；35、排放阀；36、过滤器；

4、液氧/液甲烷出液管路；41、出液阀；42、第二压力传感器；43、第二温度传感器；

5、液氮进液管路；51、第二进液阀；52、第二流量计；

6、液氮排液管路；61、排液阀；

7、液氧/液甲烷贮罐；71、排放子系统；

8、第一吹除气管路；81、第一吹除气阀；

9、第二吹除气管路；91、第二吹除气阀；

10、排放管路。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

某些用以描述本实用新型的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本实用新型的描述上额外的引导。

图1为本实用新型实施例提供的一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统的结构示意图。

如图1所示，本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统包括板翅式换热器1、液氮容器2、液氧/液甲烷进液管路3、液氧/液甲烷出液管路4、液氮进液管路5和液氮排液管路6。

其中，板翅式换热器1设置在液氮容器2中，板翅式换热器1与液氮容器2构成液氧/液甲烷与液氮的换热器。

板翅式换热器1的进液口与液氧/液甲烷进液管路3连接，其出液口与液氧/液甲烷出液管路4连接。板翅式换热器1通过液氧/液甲烷进液管路3加注液氧/液甲烷。

液氮容器2的进液口与液氮进液管路5连接，其排液口与液氮排液管路6连接。液氮容器2通过液氮进液管路5加注液氮。

板翅式换热器1中流通的液氧/液甲烷与液氮容器2中的液氮进行换热。

本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括液氧/液甲烷贮罐7，液氧/液甲烷贮罐7的进口通过液氧/液甲烷出液管路4与板翅式换热器1连接，其出口连接有排放子系统71。

本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括保温层21，保温层21包裹在液氮容器2上，对液氮容器2进行保温。

在一个具体的实施例中，液氧/液甲烷进液管路3上设置有第一进液阀31，第一进液阀31用于通断其所在的液氧/液甲烷进液管路3。

液氧/液甲烷进液管路3上还设置有第一流量计32、第一压力传感器33和第一温度传感器34，其中，第一流量计32用于对通过液氧/液甲烷进液管路3进入板翅式换热器1的液氧/液甲烷的流量进行计量。第一压力传感器33用于检测液氧/液甲烷进液管路3中进入板翅式换热器1之前的液氧/液甲烷的压力。第一温度传感器34用于检测液氧/液甲烷进液管路3中进入板翅式换热器1之前的液氧/液甲烷的温度。

第一流量计32与第一压力传感器33之间的液氧/液甲烷进液管路3上还连接有排放阀35，排放阀35用于排放液氧/液甲烷进液管路3中的液氧/液甲烷。

液氧/液甲烷进液管路3上还设置有过滤器36，过滤器36用于对进入板翅式换热器1的液氧/液甲烷进行过滤。

液氧/液甲烷出液管路4上设置有出液阀41，出液阀41用于通断其所在的液氧/液甲烷出液管路4。

液氧/液甲烷出液管路4上还设置有第二压力传感器42和第二温度传感器43。其中，第二压力传感器42用于检测经板翅式换热器1换热后进入液氧/液甲烷出液管路4中的液氧/液甲烷的压力。第二温度传感器43用于检测经板翅式换热器1换热后进入液氧/液甲烷出液管路4中的液氧/液甲烷的温度。

在一个具体的实施例中，液氮进液管路5上设置有第二进液阀51，第二进液阀51用于通断其所在的液氮进液管路5。液氮进液管路5上还设置有第二流量计52，第二流量计52用于对通过液氮进液管路5进入液氮容器2的液氮的流量进行计量。

液氮排液管路6上设置有排液阀61，排液阀61用于通断其所在的液氮排液管路6。

上述各实施例中，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括第一吹除气管路8。第一吹除气管路8与第一进液阀31的出口和板翅式换热器1的进液口之间连接的液氧/液甲烷进液管路3进行连接。其中，第一吹除气管路8上设置有第一吹除气阀81，第一吹除气阀81用于通断其所在的第一吹除气管路8。

向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷之前，首先使第一进液阀31、排放阀35处于关闭状态，使出液阀41处于打开状态；然后，打开第一吹除气阀81，通过第一吹除气管路8向液氧/液甲烷进液管路3中通入预设压力的干燥氮气，以对液氧/液甲烷进液管路3、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4中的水汽进行吹除置换，吹除置换出来的氮气经液氧/液甲烷贮罐7后再通过排放子系统71排放掉。

上述各实施例中，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括第二吹除气管路9和排放管路10。第二吹除气管路9与液氮容器2的排液口和排液阀61的进口之间连接的液氮排液管路6进行连接。其中，第二吹除气管路9上设置有第二吹除气阀91，第二吹除气阀91用于通断其所在的第二吹除气管路9。排放管路10与液氮容器2的出气口连接。

向液氮容器2中加注液氮之前，首先使第二进液阀51和排液阀61处于关闭状态；然后打开第二吹除气阀91，通过第二吹除气管路9和液氮排液管路6向液氮容器2中通入预设压力的干燥氮气，以对液氮容器2中的水汽进行吹除置换，吹除置换出来的氮气通过排放管路10排放到大气中。

另外，液氮容器2可以采用立式液氮容器2，立式液氮容器2的进液口和排液口均设置在立式液氮容器2的底部，立式液氮容器2的出气口设置在立式液氮容器2顶部。

上述各实施例中，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括溢满管路22，溢满管路22连接在液氮容器2靠近其顶端的侧壁上，溢满管路22用于当液氮容器2中的液氮加注过量而产生溢流时液体的流通。溢满管路22上设置有溢满阀221，溢满阀221用于通断其所在的溢满管路22。

上述各实施例中，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统还包括气相管路23，气相管路23连接在液氮容器2靠近其顶端的侧壁上，气相管路23用于当液氮容器2中气化的氮气接近超压时气体的排放。

气相管路23上设置有气相阀231，气相阀231用于通断其所在的气相管路23，以对液氮容器2中气化氮气进行泄压调节。

气相阀231的进口连接的气相管路23上还连接有气相安全阀232，气相安全阀232用于当液氮容器2中气化氮气超压时进行气体的安全泄放。

上述各实施例中，液氮容器2上连接有压差液位计24和压力表25，其中，压差液位计24用于测量和显示液氮容器2在加注液氮过程中的液位；压力表25用于测量和显示液氮容器2内的压力。

本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统的工作过程为：

S1、控制关闭液氧/液甲烷进液管路3、液氮进液管路5和液氮排液管路6，控制打开液氧/液甲烷出液管路4，以便于为向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷和向液氮容器2中加注液氮做准备。

S2、控制打开液氧/液甲烷进液管路3，液氧/液甲烷依次经过液氧/液甲烷进液管路3、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4进入到液氧/液甲烷贮罐7中，以使液氧/液甲烷在液氧/液甲烷进液管路3、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4中流通。

S3、控制打开液氮进液管路5，液氮通过液氮进液管路5加注至液氮容器2中。

S4、板翅式换热器1中的液氧/液甲烷与液氮容器2中的液氮进行换热。

S5、换热结束后，控制关闭液氮进液管路5，控制打开液氮排液管路6，以使液氮容器2中的液氮排净。

S6、控制关闭液氧/液甲烷进液管路3和液氧/液甲烷出液管路4，换热过程结束。

在本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮换热系统的工作过程中，通过液氧/液甲烷进液管路3向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷之前，还包括以下步骤：

对液氧/液甲烷进液管路3、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4中的水汽进行吹除置换，其具体过程为：

控制关闭液氧/液甲烷进液管路3上的第一进液阀31和排放阀35，控制打开液氧/液甲烷出液管路4，控制打开第一吹除气管路8，通过第一吹除气管路8向液氧/液甲烷进液管路3中通入预设压力的干燥氮气，以对液氧/液甲烷进液管路3、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4中的水汽进行吹除置换。吹除置换出来的氮气经液氧/液甲烷贮罐7后再通过排放子系统71排放掉。

在本实用新型实施例提供的液氧/液甲烷与液氮换热系统的工作过程中，通过液氮进液管路5向液氮容器2中加注液氮之前，还包括以下步骤：

对液氮容器2中的水汽进行吹除置换，其具体过程为：

控制关闭第二进液阀51和液氮排液管路6上的排液阀61，控制打开第二吹除气阀91，通过第二吹除气管路9和液氮排液管路6向液氮容器2中通入预设压力的干燥氮气，以对液氮容器2中的水汽进行吹除置换，吹除置换出来的氮气通过排放管路10排放到大气中。

在一个具体的实施例中，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮换热系统的具体工作过程为：

控制气相阀231、第一进液阀31、排放阀35、第二进液阀51、排液阀61、第一吹除气阀81和第二吹除气阀91都处于关闭状态；控制出液阀41、溢满阀221和排放子系统71都处于打开状态。

其中，控制气相阀231关闭目的是防止液氮容器2中加满的液氮从气相管路23中流出。

控制关闭第一进液阀31和第二进液阀51的目的是为向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷和向液氮容器2中加注液氮做准备。

控制排放阀35关闭的目的是防止从通过液氧/液甲烷进液管路3向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷时液氧/液甲烷从排放阀35排出。

控制排液阀61关闭的目的是防止加注到液氮容器2中的液氮从液氮排液管路6排出。

控制第一吹除气阀81关闭的目的是防止向板翅式换热器1中加注液氧/液甲烷时液氧/液甲烷进入第一吹除气管路8中。

控制第二吹除气阀91关闭的目的是防止向液氮容器2中加注液氮时液氮进入第二吹除气管路9。

控制出液阀41打开的目的是便于出液。

控制溢满阀221打开的目的是为了便于观察液氮容器2中加注的液氮的情况，如果溢满阀221的出口出液则表示液氮容器2中液氮已加满。

控制排放子系统71打开的目的是与大气连通，便于液氧/液甲烷、液氮等介质进入到液氧/液甲烷与液氮的换热器中。

液氧/液甲烷通过液氧/液甲烷进液管路3开始进液时，先手动缓慢地小开度打开第一进液阀31，液氧/液甲烷依次经第一进液阀31、第一流量计32、过滤器36、板翅式换热器1和液氧/液甲烷出液管路4进入到液氧/液甲烷贮罐7中。

当液氧/液甲烷在板翅式换热器1中流通后，开始向液氮容器2中加注液氮，其具体过程为：

手动缓慢打开第二进液阀51，液氮经液氮进液管路5、第二流量计52进入到液氮容器2中。经与板翅式换热器1中流通的液氧/液甲烷换热后，开始气化的氮气通过排放管路10排放到大气中，同时关注压力表25，如果液氮容器2中瞬间快超压时控制打开气相阀231，进行排气降压，压力表25显示的压力达到预设要求时再关闭气相阀231。查看压差液位计24显示的液位，待液氮容器2中液氮的液位快满时或溢满阀221出液时，控制关闭第二进液阀51。待液氮容器2中的液位下降后再打开第二进液阀51进行液氮补加，确保板翅式换热器1整体浸泡在液氮容器2内的液氮中。

当进行液氮加注时，时刻关注第一压力传感器33、第一温度传感器34、第二压力传感器42和第二温度传感器43的变化情况，待液氧/液甲烷经板翅式换热器1换热而温度降到规定的要求后，准备停止液氧/液甲烷的换热。

停止液氧/液甲烷的换热时，先关闭第二进液阀51，再打开排液阀61，待液氮容器2中的液氮排净后依次关闭第一进液阀31和出液阀41，同时打开排放阀35。

记录液氧/液甲烷、液氮的流量情况以及液氧/液甲烷的换热时间、换热量等参数。

需要说明的是，本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中，还可以向板翅式换热器1中通入其他换热介质，以实现不同的换热效果。

本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中的溢满阀221、气相阀231、气相安全阀232、第一进液阀31、排放阀35、出液阀41、第二进液阀51、排液阀61、第一吹除气阀81和第二吹除气阀91等阀门可以采用电动阀门或气动阀门，以实现不同的换热效果。

本实用新型提供的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统中板翅式换热器1设置在液氮容器2中，液氮容器2中加注入液氮，相当于把整个板翅式换热器1浸泡在液氮中，板翅式换热器1与液氮的换热面积大，能耗小，能够实现较高的换热速率且液氮在液氮容器2中能够减少液氮的损耗量。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，包括液氮容器、液氮进液管路和液氮排液管路，所述液氮容器的进液口与所述液氮进液管路连接，其排液口与所述液氮排液管路连接；

所述液氮容器中设置有板翅式换热器，所述板翅式换热器的进液口与液氧/液甲烷进液管路连接，其出液口与液氧/液甲烷出液管路连接；

所述板翅式换热器中流通的液氧/液甲烷用于与所述液氮容器中的液氮进行换热。

2.根据权利要求1所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，还包括液氧/液甲烷贮罐，所述液氧/液甲烷贮罐的进口通过所述液氧/液甲烷出液管路与所述板翅式换热器连接，其出口连接有排放子系统。

3.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，所述液氧/液甲烷进液管路上设置有第一进液阀，所述第一进液阀用于通断其所在的液氧/液甲烷进液管路；

所述液氧/液甲烷出液管路上设置有出液阀，所述出液阀用于通断其所在的液氧/液甲烷出液管路。

4.根据权利要求3所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，还包括第一吹除气管路，所述第一吹除气管路与第一进液阀的出口和所述板翅式换热器的进液口之间连接的所述液氧/液甲烷进液管路进行连接。

5.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，所述液氧/液甲烷进液管路上还设置有第一流量计、第一压力传感器和第一温度传感器；

所述液氧/液甲烷出液管路上还设置有第二压力传感器和第二温度传感器。

6.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，所述液氮进液管路上设置有第二进液阀，所述第二进液阀用于通断其所在的液氮进液管路；

所述液氮排液管路上设置有排液阀，所述排液阀用于通断其所在的液氮排液管路。

7.根据权利要求6所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，还包括第二吹除气管路和排放管路，所述第二吹除气管路与液氮容器的排液口和所述排液阀的进口之间连接的所述液氮排液管路进行连接；所述排放管路与液氮容器的出气口连接。

8.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，还包括溢满管路，所述溢满管路连接在所述液氮容器靠近其顶端的侧壁上，所述溢满管路上设置有溢满阀。

9.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，还包括气相管路，所述气相管路连接在所述液氮容器靠近其顶端的侧壁上，所述气相管路上设置有气相阀。

10.根据权利要求1或2所述的液氧/液甲烷与液氮的换热器系统，其特征在于，所述液氮容器上连接有压差液位计和压力表，所述压差液位计用于测量和显示所述液氮容器在加注液氮过程中的液位；所述压力表用于测量和显示所述液氮容器内的压力。

Images