RU2612242C2 - Устройство для гашения колебаний в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами - Google Patents

Устройство для гашения колебаний в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами Download PDF

Info

Publication number
RU2612242C2
RU2612242C2 RU2014129906A RU2014129906A RU2612242C2 RU 2612242 C2 RU2612242 C2 RU 2612242C2 RU 2014129906 A RU2014129906 A RU 2014129906A RU 2014129906 A RU2014129906 A RU 2014129906A RU 2612242 C2 RU2612242 C2 RU 2612242C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
fluid
heat
heat exchange
exchange element
Prior art date
Application number
RU2014129906A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014129906A (ru
Inventor
Пол Р. ДЭВИС
Уилл Т. ДЖЕЙМС
Шон П. ГРАВУА
Оланреваджу М. ОШИНОВО
Original Assignee
Конокофиллипс Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конокофиллипс Компани filed Critical Конокофиллипс Компани
Publication of RU2014129906A publication Critical patent/RU2014129906A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2612242C2 publication Critical patent/RU2612242C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/005—Other auxiliary members within casings, e.g. internal filling means or sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • F25J5/005—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger in a reboiler-condenser, e.g. within a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0017—Flooded core heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/016—Preventing slosh
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/20—Boiler-condenser with multiple exchanger cores in parallel or with multiple re-boiling or condensing streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/72—Processing device is used off-shore, e.g. on a platform or floating on a ship or barge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0033—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for cryogenic applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0066—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications with combined condensation and evaporation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано на плавучих установках транспортировки сжиженного газа. Предложены устройства и способы для подавления колебаний текучей среды в корпусном теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами. Представляется один из вариантов осуществления изобретения теплообменника, содержащего: (a) внутренний объем, ограниченный пределами корпуса теплообменника; (b) множество разнесенных теплообменных элементов, расположенных в пределах внутреннего объема корпуса теплообменника, и (c) гасители колебаний текучей среды, расположенные в пределах внутреннего объема для обособления множества разнесенных теплообменных элементов, в котором каждый теплообменный элемент является частично погруженным в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, в котором гасители колебаний текучей среды позволяют ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом, в котором гасители колебаний текучей среды могут выдерживать криогенные температуры, в котором гасители колебаний текучей среды могут противостоять и отклонять поток жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Ссылка на родственные заявки
Данной заявкой утверждается преимущество приоритета согласно параграфу 119 (е) 35 U.S.C. предварительной заявки на патент США № 61/578133, зарегистрированной 20 декабря 2011 года, полное описание которой в данном документе приведено с включением признаков путем ссылки и относится к «Способу и устройству для снижения воздействия перемещаемой жидкости в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами», зарегистрированного 18 декабря 2012 года.
Область изобретения
Изобретение относится к отражательной перегородке (далее к гасителю колебаний) для гашения колебаний в корпусном теплообменнике с сердцевиной из теплообменных элементов (далее в корпусном теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами).
Уровень изобретения
Природный газ в его естественной форме должен быть концентрирован до того, как его можно транспортировать экономично. Использование природного газа в последнее время значительно увеличилось благодаря свойствам безвредности для окружающей среды, малотоксичности при сгорании. При горении природного газа производится меньше углекислого газа, чем при любом другом ископаемом топливе, что является важным, так как выделения углекислого газа считают существенным фактором в создании парникового эффекта. Является вероятным возрастающее использование сжиженного природного газа (LNG) в густозаселенных городских районах при повышенной озабоченности проблемами охраны окружающей среды.
Богатые запасы природного газа расположены по всему миру. Многие из этих запасов газа расположены на некотором расстоянии от побережья в местах, которые являются недоступными для освоения с берега и которые считаются запасами газа с затрудненным освоением на основе применения современной технологии. Существующие технические запасы газа пополняются быстрее, чем запасы нефти, делая использование сжиженного природного газа (LNG) более важным в дальнейшем для удовлетворения потребностей энергопотребления. Природный газ (LNG) в сжиженном виде занимает в 600 раз меньше места, чем природный газ в его газообразной фазе. Так как многие регионы мира невозможно связать трубопроводами из-за технических, экономических или политических ограничений, то размещение предприятия по переработке сжиженного природного газа (LNG) на расстоянии от берега и использование морских судов для прямой транспортировки сжиженного природного газа (LNG) на берег с предприятия по переработке на транспортное судно могут уменьшать первоначальное капиталовложение и иначе снижать затраты на экономически невыгодное добывание запасов газа на шельфе.
Плавучие установки по сжижению газа создают морскую альтернативу береговым заводам по сжижению газа и альтернативу дорогостоящему подводному трубопроводу для шельфовых запасов с затрудненным освоением. Плавучая установка по сжижению может быть пришвартована недалеко от берега или вблизи или на месторождении газа. Также предоставляется возможность иметь подвижное средство, которое может быть перебазировано на новую рабочую площадку, когда месторождение газа приближается к концу своего продуктивного периода или когда это требуется по экономическим, экологическим или политическим условиям.
Одной проблемой, с которой сталкиваются на плавучих основаниях для сжижения газа, является перемещение (далее движение) испаряемой технической среды внутри теплообменников. Движение жидкости в теплообменнике может привести к генерированию сил, которые могут воздействовать на состояние устойчивого равновесия и управление теплообменника. Если испаряющейся жидкости позволить плескаться свободно внутри корпуса теплообменника, перемещающаяся жидкость может оказывать обратное воздействие на тепловую функцию сердцевины теплообменника. Кроме того, циклическая природа перемещения может привести к циклической динамике в эффективности теплопередачи и, следовательно, может воздействовать на технологический режим в установке для сжижения газа (LNG). Такая подверженность резким колебаниям может приводить к более слабым показателям всей установки и может вести к ограничению области эксплуатационных режимов и граничных значений имеющейся производственной мощности.
Следовательно, существует потребность в дефлекторе для гашения колебаний жидкости для уменьшения снижения ударного воздействия перемещений текучей среды внутри корпусного теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами.
Сущность изобретения
В варианте осуществления изобретения теплообменник содержит: (a) внутренний объем, ограниченный пределами корпуса теплообменника; (b) множество разнесенных теплообменных элементов, расположенных во внутреннем объеме корпуса теплообменника, и (c) гасители колебаний текучей среды, расположенные во внутреннем объеме для обособления множества разнесенных теплообменных элементов, где каждый теплообменный элемент является частично погруженным в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, в которой гасители колебаний текучей среды позволяют ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом, гасители колебаний текучей среды могут выдерживать криогенные температуры, где гасители колебаний текучей среды могут противостоять и отклонять поток жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом.
В другом варианте осуществления изобретения - способ для снижения воздействия перемещения жидкости в теплообменнике, в котором теплообменник содержит внутренний объем, ограниченный пределами корпуса теплообменника, в котором внутренний объем в пределах корпуса теплообменника содержит множество разнесенных теплообменных элементов, упомянутый способ включает в себя: (a) установку гасителей колебаний жидкости (далее текучей среды) в пределах внутреннего объема в корпусе теплообменника, при котором гасители колебаний текучей среды обособляют множество теплообменных элементов во внутреннем объеме; (b) частичное погружение каждого теплообменного элемента в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, при котором гасители колебаний текучей среды позволяют ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом; (c) подачу текучей среды для внутренней зоны теплообменного элемента в каждый теплообменный элемент; (d) охлаждение текучей среды для внутренней зоны теплообменного элемента, создавая, таким образом, охлажденный поток в каждом теплообменном элементе; и (c) отведение охлажденного потока из каждого теплообменного элемента.
Краткое описание чертежей
Изобретение, наряду с его другими преимуществами, лучше всего может быть уяснено со ссылкой на нижеследующее описание, рассматриваемое вместе с приложенными чертежами, на которых:
фиг. 1 - схематическое изображение корпусного теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами;
фиг. 2 - схематическое изображение корпусного теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами по одному из вариантов изобретения;
фиг. 3 - схематическое изображение теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами по одному из вариантов изобретения;
фиг. 4 - схематическое изображение теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами по одному из вариантов изобретения;
фиг. 5 - схематическое изображение теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами по одному из вариантов изобретения;
фиг. 6 - схематическое изображение теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами по одному из вариантов изобретения.
Подробное описание изобретения
Ниже приведено описание с подробной ссылкой на варианты осуществления настоящего изобретения, один или более из примеров которого отображены на приложенных чертежах. Каждый пример представлен с пояснением, а не в качестве ограничения. Это является очевидным для специалистов в данной области техники, различные модификации и изменения которых могут быть исполнены в настоящем изобретении без выхода за пределы объема или сущности изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта осуществления изобретения, могут быть использованы в другом варианте осуществления изобретения для использования еще в последующем варианте осуществления изобретения. Таким образом, подразумевается, что настоящее изобретение распространяется на такие модификации и изменения, которые находятся в пределах объема изобретения и подпадают под признаки приложенной формулы изобретения и их эквивалентов.
Теплообменник 10, со ссылкой на фиг. 1, отображен, в целом, содержащим корпус 12 и множество разнесенных теплообменных элементов, то есть первый теплообменный элемент 16, второй теплообменный элемент 18 и третий теплообменный элемент 20. Множество разнесенных теплообменных элементов внутри теплообменника содержит, по меньшей мере, два теплообменных элемента. Корпус 12 является, по существу, цилиндрическим с внутренним объемом 14 и ограничен верхней боковой стенкой 22, нижней боковой стенкой 24 и парой торцевых крышек 26. В целях иллюстрации теплообменник расположен горизонтально; однако теплообменник может быть расположен в любом, с технической стороны, рабочем положении, так, например, вертикально.
Первый теплообменный элемент 16, второй теплообменный элемент 18 и третий теплообменный элемент 20 расположены в пределах внутреннего объема 14 корпуса теплообменника и являются частично погруженными в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника. В варианте осуществления изобретения жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне теплообменника является испаряющейся текучей средой, то есть охлаждающим средством. Жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника и текучая среда внутри теплообменного элемента текут с противоточным течением или поперечным течением в каждом теплообменном элементе.
Каждый из множества разнесенных элементов теплообменника получает по отдельности текучую среду для теплообменного элемента, позволяющую одновременную косвенную теплопередачу между жидкой текучей средой во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника и отдельной текучей средой внутри теплообменного элемента.
Принцип конструкции, положенный в основу теплообменника с сердцевиной из теплообменных элементов в корпусе теплообменника, заключается в противоточном течении текучей среды внутри теплообменного элемента относительно жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника. Жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника остается в корпусе высокого давления, где спаянные теплообменные элементы из алюминия установлены и погружены в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, которая разогрета до точки кипения или около точки кипения. Жидкость засасывается в нижнюю часть теплообменника, где она входит в контакт с более горячими поверхностями в пределах сердцевины теплообменника. Жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника затем передает тепло текучей среде внутри теплообменного элемента через каналы теплообменного элемента теплообменника. Основная часть теплопередачи осуществляется от скрытой теплоты при испарении жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне. Текучая среда внутри теплообменного элемента охлаждается или конденсируется при прохождении по противоположной стороне каналов в теплообменных элементах.
Термогидравлическая характеристика теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами зависит от уровня жидкости в теплообменнике. Движущая сила для циркуляции жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника в теплообменные элементы создается в результате термосифонного действия (как результат циркуляционной системы теплообмена). Термосифонное действие заключается в явлении пассивного теплообмена текучей среды в результате естественных сил теплоотдачи (конвективной теплопередачи). При нагревании текучей среды происходит испарение текучей среды, и плотность текучей среды снижается, и текучая среда становится легче. По мере того как она свободно течет вверх в каналах, новая жидкость поступает внутрь. Это приводит к естественной циркуляции жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника в каналы теплообменного элемента, вызванные градиентом температуры в теплообменном элементе. Не вся жидкость в канале испаряется, и смесь жидкости и паров перемещается через каналы теплообменного элемента и удаляется через верхнюю часть теплообменного элемента. Достаточное пространство над теплообменным элементом должно быть предусмотрено для пара и жидкости для их разделения с тем, чтобы только пар выходил из верхней секции внетрубной тепловой зоны теплообменника. Жидкость, которая отделяется в верхней секции теплообменника, затем рециркулируется в нижнюю часть корпуса, где затем она испаряется в теплообменном элементе. Движущей силой для разделения жидкости и газа в верхней секции корпусного теплообменника с внутрикорпусными элементами является сила тяжести.
Действие термосифонной циркуляции в теплообменном элементе усиливается или ослабляется внешним гидравлическим давлением между фактическим уровнем жидкости в теплообменном элементе относительно уровня жидкости снаружи теплообменного элемента. Как только уровень жидкости в корпусе теплообменника падает, движущая сила для передачи жидкости в теплообменном элементе теплообменника уменьшается и эффективная теплопередача снижается. Когда уровень жидкости падает ниже теплообменного элемента, тогда циркуляция жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника прекращается из-за потери термосифонного действия, что приводит к потере теплопередачи. Если управление теплообменником выполняется при уровне жидкости выше, чем заполненный теплообменный элемент, теплопередача далее ухудшается, так как пар, произведенный в теплообменном элементе, должен преодолеть дополнительный напор для выхода из теплообменного элемента. Более жесткие условия обеспечивают уровень жидкости ниже теплообменных элементов теплообменника, так как это уменьшает теплопередачу почти до ноля.
Как упомянуто выше, прекращение парообразования текучей среды внутри теплообменников может влиять на состояние устойчивого равновесия и управление теплообменника. Кроме того, циклический характер движения приводит к циклическому режиму в выполнении теплопередачи и, следовательно, технологического процесса в установке по сжижению природного газа (LNG). Такое нарушение непрерывности может приводить к более плохим показателям работы установки в целом и вести к ограничению диапазона рабочих режимов.
Гасители колебаний текучей среды по данному изобретению уменьшают воздействие перемещения текучей среды на работу теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами. Гасители колебаний текучей среды расположены в пределах внутреннего объема корпуса теплообменника для обособления множественных разнесенных теплообменных элементов. Каждый гаситель колебаний позволяет ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом. Гасители колебаний текучей среды могут выдерживать криогенные температуры. Гасители колебаний текучей среды могут противостоять и отклонять поток жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом.
Гаситель 28 колебаний текучей среды, со ссылкой на фиг. 2, является сплошной пластиной, обеспечивающей уменьшение колебаний жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне внутри теплообменника 10. Гаситель 28 колебаний в виде сплошной пластины содержит отверстие в нижней части гасителя, позволяющее ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между теплообменными элементами. Высота гасителя 28, в виде сплошной пластины, для подавления колебаний текучей среды зависит от предполагаемого уровня перемещения. В варианте осуществления изобретения высота гасителя колебаний текучей среды, в виде сплошной пластины, находится в верхней части или вблизи верхней части узла теплообменного элемента. Размещение и определение размеров является существенным вследствие дополнительного перемещения в нижней части теплообменного элемента и получаемого в результате потенциального воздействия по термосифонному типу. Важным, относительно размеров отверстия, является обеспечение термосифонного эффекта, который не должен нарушаться.
Гаситель 30 колебаний, со ссылкой на фиг. 3, является перфорированной пластиной, расположенной в средней части теплообменного элемента для демпфирования перемещения жидкости. В варианте осуществления изобретения гаситель колебаний в виде перфорированный пластины является одинарной пластиной. В другом варианте осуществления изобретения перфорированная пластина для гашения колебаний текучей среды является двойной пластиной с конгруэнтными отверстиями. При использовании двойных пластин испаряющаяся жидкость должна изменять направление, а затем замедлять движение для прохождения сквозь вторую пластину. Гаситель 28 колебаний жидкости в виде сплошной пластины также отображен между каждым теплообменным элементом. В данном варианте осуществления происходит более равномерное распределение жидкости и оказывается меньшее влияние на движение ниже теплообменного элемента и минимальное влияние на термосифонную систему.
Гасители 32, 34, 36, 38, 40 и 42 колебаний текучей среды расположены в крайней части каждого устройства теплообменного элемента. Гасители колебаний текучей среды могут быть сплошными пластинами, перфорированными пластинами или их комбинациями. В варианте осуществления изобретения зона между каждым узлом теплообменного элемента остается открытой. По другому варианту осуществления изобретения зона между каждым узлом теплообменного элемента заполнена насадочным материалом для демпфирования движения потока.
Гасители колебаний текучей среды, со ссылкой на фиг. 5, установлены между теплообменными элементами горизонтально для обеспечения уменьшения инерции движения вверх. Гасители колебаний текучей среды могут быть сплошной пластиной, перфорированными пластинами или их комбинациями.
Для уменьшения волнового движения, со ссылкой на фиг. 6, над верхней частью теплообменного элемента, в результате чего является возможным получение потенциально избыточного увлечения жидкости вследствие подъема жидкости вверх в пространство для отделения пара, установлены угловые или закругленные гасители колебаний текучей среды в верхней части или около верхней части узлов теплообменных элементов для изменения направления текучей среды от верхней части узлов теплообменных элементов.
Любой отдельный гаситель или комбинация из описанных гасителей колебаний текучей среды в виде отражательных пластин могут использоваться для эффективного и действенного уменьшения воздействия перемещения текучей среды на теплообменник.
В дополнение к установке гасителей колебаний текучей среды в виде отражательных пластин определенные типы насадочного материала, подходящего для использования в условиях низких температур, таких как нержавеющая сталь, структурированный или неструктурированный насадочный материал, также могут быть дополнительно использованы в свободных поровых объемах в корпусе для подавления перемещаемой текучей среды. Маловероятно, что только один структурированный или неструктурированный насадочный материал обеспечит достаточное падение давления для уменьшения кинетической энергии перемещающейся текучей среды, но может использоваться совместно с отражательными пластинами для обеспечения демпфирования перемещения текучей среды.
Совсем незначительные волновые движения могут оказать решающее влияние на показатели работы теплообменника с внутрикорпусными теплообменными элементами обычно из-за большой длины этих теплообменных элементов. Ограниченный диапазон рабочих режимов приводит к чувствительности к перемещению. При тщательном выборе мест установки перегородок для подавления перемещений текучей среды могут быть исполнены компактные конструкции корпусных теплообменников с внутрикорпусными теплообменными элементами для работы в условиях перемещений и можно избежать альтернативных кожухотрубчатых теплообменников, экономя, таким образом, значительные средства на эксплуатационных расходах.
В заключение следует отметить, что всестороннее рассмотрение любой ссылки не является признанием того, что она имеет отношение к известному уровню техники относительно настоящего изобретения, в частности любой ссылки, которая имеет дату публикации после даты приоритета данной заявки. Одновременно каждый и все из пунктов формулы изобретения включены в настоящем подробном или детальном описании как дополнительные варианты осуществления изобретения настоящего изобретения.
Хотя системы и способы описаны в данном документе подробно, следует понимать, что различные изменения, замены и изменения могут быть сделаны без отступления от сущности и выхода из объема изобретения, как определено нижеследующими пунктами формулы изобретения. Специалисты в данной области техники могут быть в состоянии рассмотреть предпочтительные варианты осуществления изобретения и идентифицировать другие способы осуществления изобретения, которые не являются точно такими, как описано в данном документе. Целью авторов изобретения является то, что варианты и эквиваленты по изобретению находятся в пределах объема формулы изобретения, в то время как описание, реферат и чертежи не должны использоваться для ограничения объема изобретения. Изобретение определенным образом предназначено для охватывания широкого круга возможных вариантов, как приложенная ниже формула изобретения, и их эквивалентов.

Claims (22)

1. Теплообменник, содержащий:
a) внутренний объем, ограниченный пределами корпуса;
b) множество разнесенных теплообменных элементов, расположенных в пределах внутреннего объема корпуса, и
гасители колебаний, расположенные в пределах внутреннего объема для отделения множества разнесенных теплообменных элементов, при этом каждый теплообменный элемент частично погружен в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, при этом гасители колебаний текучей среды позволяют ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом, при этом гасители колебаний текучей среды могут выдерживать криогенные температуры и гасители колебаний текучей среды могут противостоять и отклонять поток жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом.
2. Теплообменник по п. 1, в котором гасители колебаний текучей среды установлены между каждым теплообменным элементом.
3. Теплообменник по п. 1, в котором гасители колебаний текучей среды установлены в средней части теплообменного элемента.
4. Теплообменник по п. 1, в котором гасители колебаний текучей среды установлены между каждым теплообменным элементом в средней части теплообменного элемента.
5. Теплообменник по п. 1, в котором гаситель колебаний текучей среды, в котором сплошная пластина содержит проходное отверстие вблизи нижней части внутреннего объема в пределах корпуса теплообменника.
6. Теплообменник по п. 1, в котором гаситель колебаний текучей среды является перфорированной пластиной.
7. Теплообменник по п. 1, в котором гаситель колебаний текучей среды является двойной перфорированной пластиной.
8. Теплообменник по п. 1, в котором гасители колебаний текучей среды расположены на краю каждого теплообменного элемента.
9. Теплообменник по п. 8, в котором зона между гасителями подавления колебаний текучей среды заполнена насадочным материалом.
10. Теплообменник по п. 1, в котором зона между гасителями подавления колебаний текучей среды заполнена насадочным материалом.
11. Теплообменник по п. 1, в котором жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника является испаряющейся текучей средой.
12. Теплообменник по п. 11, в котором жидкая текучая среда во внетрубной тепловой зоне корпуса теплообменника является охлаждающим средством.
13. Способ уменьшения воздействия от перемещения текучей среды в теплообменнике по любому из пп. 1-12, в котором теплообменник содержит внутренний объем, ограниченный пределами корпуса, при этом внутренний объем в пределах корпуса содержит множество разнесенных теплообменных элементов, причем упомянутый способ содержит этапы:
а) установки гасителей колебаний текучей среды в пределах внутреннего объема в корпусе теплообменника, при этом гасители колебаний текучей среды отделяют множество теплообменных элементов во внутреннем объеме;
b) частичного погружения каждого теплообменного элемента в жидкую текучую среду во внетрубной тепловой зоне теплообменника, в которой гасители колебаний текучей среды позволяют ограниченное распространение жидкой текучей среды во внетрубной тепловой зоне теплообменника между каждым теплообменным элементом;
c) подачи текучей среды для внутренней зоны теплообменного элемента в каждый теплообменный элемент;
d) охлаждения текучей среды во внутренней зоне теплообменного элемента, производя, таким образом, охлажденный поток в каждом теплообменном элементе; и
e) отведения охлажденного потока из каждого теплообменного элемента.
14. Способ по п. 13, в котором гасители колебаний текучей среды могут выдерживать криогенные температуры.
RU2014129906A 2011-12-20 2012-12-18 Устройство для гашения колебаний в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами RU2612242C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161578133P 2011-12-20 2011-12-20
US61/578,133 2011-12-20
US13/718,240 2012-12-18
US13/718,240 US20130153179A1 (en) 2011-12-20 2012-12-18 Internal baffle for suppressing slosh in a core-in-shell heat exchanger
PCT/US2012/070374 WO2013096323A1 (en) 2011-12-20 2012-12-18 Internal baffle for suppressing slosh in a core-in-shell heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014129906A RU2014129906A (ru) 2016-02-10
RU2612242C2 true RU2612242C2 (ru) 2017-03-03

Family

ID=48608927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014129906A RU2612242C2 (ru) 2011-12-20 2012-12-18 Устройство для гашения колебаний в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20130153179A1 (ru)
EP (1) EP2795232B1 (ru)
JP (2) JP6270734B2 (ru)
CN (1) CN104024783B (ru)
AP (1) AP2014007704A0 (ru)
AU (1) AU2012355357B2 (ru)
ES (1) ES2668789T3 (ru)
RU (1) RU2612242C2 (ru)
WO (1) WO2013096323A1 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015105961A1 (en) 2014-01-13 2015-07-16 Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. Floating active baffles, system and method of slosh damping comprising the same
CA2941608C (en) 2014-03-07 2021-10-12 Conocophillips Company Heat exchanger system with mono-cyclone inline separator
CA2945401C (en) 2014-05-01 2022-04-19 Conocophillips Company Liquid drains in core-in-shell heat exchanger
EP2944909A1 (de) * 2014-05-13 2015-11-18 Linde Aktiengesellschaft Wärmeübertrager mit Kanälen zur Dämpfung von Flüssigkeitsbewegungen
US10071825B2 (en) 2015-01-08 2018-09-11 Embry-Riddle Aeronautical University, Inc. Hybrid magneto-active propellant management device for active slosh damping within a vehicle fuel tank
KR101764765B1 (ko) * 2015-11-20 2017-08-04 주식회사 엔케이 베플 플레이트, 이를 포함하는 탱크 및 선박
CN106024074A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 中广核研究院有限公司 抑制液面晃荡的核电厂稳压器
CN106057255A (zh) * 2016-07-05 2016-10-26 上海核工程研究设计院 一种防水淹的迷宫式组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU476436A1 (ru) * 1973-04-02 1975-07-05 Предприятие П/Я А-3605 Теплообменник дл установки разделени воздуха
US5651270A (en) * 1996-07-17 1997-07-29 Phillips Petroleum Company Core-in-shell heat exchangers for multistage compressors
RU2227883C2 (ru) * 1998-01-15 2004-04-27 Модайн Мэньюфэктуринг Компани (Э Висконсин Корпорэйшн) Двухфазный теплообменник с жидкостным охлаждением (варианты)
US7266976B2 (en) * 2004-10-25 2007-09-11 Conocophillips Company Vertical heat exchanger configuration for LNG facility
RU2319917C2 (ru) * 2003-08-20 2008-03-20 Абб Ламмус Глобал Инк. Теплообменник

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2928254A (en) * 1954-09-20 1960-03-15 Garrett Corp Storage tank for low temperature liquids
GB1053760A (ru) * 1962-11-22
US3263314A (en) * 1963-06-05 1966-08-02 Bendix Corp Fixture for and method of assembling heat exchanger core
US3407875A (en) * 1966-03-02 1968-10-29 United Aircraft Prod Flow distributing means in heat exchangers
FR2122792A5 (en) * 1971-01-19 1972-09-01 Cme Pressurised two phase fluid transporters - using cellular packing
NO132704C (ru) * 1973-04-10 1975-12-17 Norsk Hydro As
DE2657183A1 (de) * 1976-12-17 1978-06-22 Varta Batterie Temperiervorrichtung fuer akkumulatoren
JPS606983U (ja) * 1983-06-22 1985-01-18 日本建鐵株式会社 流動層式回転円盤型熱交換器
JPH0133985Y2 (ru) * 1984-09-25 1989-10-16
JP3323568B2 (ja) * 1993-01-11 2002-09-09 株式会社神戸製鋼所 プレートフィン熱交換器内蔵型の多段サーモサイホン
DE19729818C2 (de) * 1997-07-11 2000-08-24 Max Rhodius Gmbh Tank mit Füllkörpern
US6461583B1 (en) * 1998-11-09 2002-10-08 Nippon Sanso Corporation Method for enrichment of heavy component of oxygen isotopes
US6119479A (en) * 1998-12-09 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction
JP3676604B2 (ja) * 1999-02-04 2005-07-27 株式会社神戸製鋼所 中間媒体式気化器及び当該気化器を用いた天然ガスの供給方法
TW480325B (en) * 1999-12-01 2002-03-21 Shell Int Research Plant for liquefying natural gas
FR2834783B1 (fr) * 2002-01-17 2004-06-11 Air Liquide Ailette d'echange thermique, son procede de fabrication et echangeur de chaleur correspondant
EP1479985B1 (en) * 2002-01-17 2017-06-14 Alfa Laval Corporate AB Submerged evaporator comprising a plate heat exchanger and a cylindric casing where the plate heat exchanger is arranged
BRPI0511051A (pt) * 2004-05-11 2007-11-27 Modine Mfg Co unidade integrada de trocador de calor e silencioso
JP4919698B2 (ja) * 2006-05-17 2012-04-18 川崎重工業株式会社 移動式低温液化ガスタンクの構造
US20080017444A1 (en) * 2006-07-19 2008-01-24 Dowdy Bobby J Vehicle muffler
US20080190591A1 (en) * 2007-02-08 2008-08-14 Ayub Zahid H Low charge refrigerant flooded evaporator
EP2214953B1 (en) * 2007-12-04 2013-02-20 Samsung Heavy Ind. Co., Ltd. Anti-sloshing structure for lng cargo tank
DE102008017266B3 (de) * 2008-04-04 2009-09-03 WEW Westerwälder Eisenwerk GmbH Schwallwand und Schwallwandanordnung für einen Behälter, insbesondere Tankcontainer
US20100319877A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Conocophillips Company Removable Flow Diversion Baffles for Liquefied Natural Gas Heat Exchangers
WO2011009080A2 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Lockheed Martin Corporation Heat exchanger and method for making
US20110253341A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Saudi Arabian Oil Company Auxiliary supports for heat exchanger tubes
DE102010015147A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Ölschwappdämpfungseinrichtung für einen Schraubenverdichter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU476436A1 (ru) * 1973-04-02 1975-07-05 Предприятие П/Я А-3605 Теплообменник дл установки разделени воздуха
US5651270A (en) * 1996-07-17 1997-07-29 Phillips Petroleum Company Core-in-shell heat exchangers for multistage compressors
RU2227883C2 (ru) * 1998-01-15 2004-04-27 Модайн Мэньюфэктуринг Компани (Э Висконсин Корпорэйшн) Двухфазный теплообменник с жидкостным охлаждением (варианты)
RU2319917C2 (ru) * 2003-08-20 2008-03-20 Абб Ламмус Глобал Инк. Теплообменник
US7266976B2 (en) * 2004-10-25 2007-09-11 Conocophillips Company Vertical heat exchanger configuration for LNG facility

Also Published As

Publication number Publication date
AU2012355357A1 (en) 2014-07-10
AU2012355357B2 (en) 2016-12-22
EP2795232A4 (en) 2015-10-28
JP6270734B2 (ja) 2018-01-31
WO2013096323A1 (en) 2013-06-27
US20130153179A1 (en) 2013-06-20
AP2014007704A0 (en) 2014-06-30
JP2015502518A (ja) 2015-01-22
EP2795232B1 (en) 2018-04-11
RU2014129906A (ru) 2016-02-10
EP2795232A1 (en) 2014-10-29
ES2668789T3 (es) 2018-05-22
JP2018013328A (ja) 2018-01-25
CN104024783B (zh) 2016-08-31
CN104024783A (zh) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2612242C2 (ru) Устройство для гашения колебаний в теплообменнике с внутрикорпусными теплообменными элементами
RU2620310C2 (ru) Сжижение природного газа в движущейся окружающей среде
US9120064B2 (en) Distributor tray for offshore gas/liquid contact column
Amaris et al. Boiling process assessment for absorption heat pumps: A review
KR101374751B1 (ko) 유기유체를 이용한 잔열제거시스템과 잔열제거시스템의 구동방법
EA030562B1 (ru) Пассивный двухфазный охлаждающий контур
CN110469429B (zh) 一种低温流体冷却管理装置
He et al. A bubble-layer-based mechanistic model for the saturated flow boiling in vertical channels
RU2611537C2 (ru) Способ и устройство для уменьшения влияния движения в теплообменнике типа "сердцевина-оболочка"
JP2014077614A (ja) 流下液膜蒸発式熱交換器
Abdellatif et al. Flow Instabilities in boiling channels and their suppression methodologies—A review
Jianlu et al. Experimental study on effect of sloshing on performance of heat exchanger
Chakravarthy et al. Developments in falling film type (downflow) reboilers in the air separation industry
Furuya et al. Characteristics of type-I density wave oscillations in a natural circulation BWR at relatively high pressure
Li et al. Research progress on flow heat transfer performance of FLNG core temperature heat exchangers
Hölzl et al. Stresses on Aluminum Brazed Plate Fin Heat Exchangers in a Floating Environment
CA3188668A1 (en) Heat exchanger system
Chakravarthy et al. Keynote lecture: Developments in Falling Film Type (Downflow) reboilers in the air separation industry
Nguyen Design Optimization of a Low Pressure LNG Fuel Supply System
Walter et al. Flow reversal in a horizontal type natural circulation heat recovery steam generator