變流路的微通道扁管纏繞式換熱器的制造方法
【專利摘要】一種低溫熱交換【技術領域】的變流路的微通道扁管纏繞式換熱器，包括：微通道扁管、集流管、中心筒、進口管和出口管，其中：微通道扁管纏繞中心筒設置，且氣管段和液管段分別與進口管和出口管相連，微通道扁管包括若干支流，液管段的支流數量小于氣管段的支流數量，兩邊的支流由集流管相連通。本發明通過改變流體所流經的支流的數量來改變流路，繼而減少流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積，避免同一流路中氣管段壓降大而液管段傳熱性能差的問題。
【專利說明】變流路的微通道扁管纏繞式換熱器
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種低溫熱交換【技術領域】的裝置，具體是一種變流路的微通道扁管纏繞式換熱器。
【背景技術】
[0002]纏繞管式換熱器是大型陸上天然氣液化工廠的首選主低溫換熱器。據統計，90%的大型陸上天然氣液化工廠采用了纏繞管式換熱器。纏繞管式換熱器是由多個圓管圍繞中心筒一層層纏繞而成。圓管內流動的介質與腔體內流動的介質進行熱交換。這種纏繞管式換熱器在以下的公開文件中都有所描述:HaUsen/Linde，《低溫技術》(1985年第二版，第471-475頁);-顧安忠，《液化天然氣技術手冊》(2012年第一版，第484-485頁)。在這些公開的文件中，纏繞式換熱器主流是采用等管徑的繞管。天然氣在管內流動時，流體在換熱器管內側從氣體狀態逐步冷凝為過冷液體，使得流速從開始段比較大而后逐漸下降。由于大的流速對應著大的壓降與大的傳熱系數，因此這種纏繞式換熱器存在進口氣管段壓降偏大而出口液管段傳熱性能偏差的問題。
[0003]經過對現有技術的檢索發現，中國專利文獻號CN101233378，
【公開日】2008_07_30，
記載了一種纏繞式換熱器，其具有多個繞一芯管纏繞的管及具有一個殼，該殼構成一圍繞這些管的外腔的邊界，其中第一管組的管具有第一內徑和第一外徑，第二管組的管具有第二內徑和第二外徑。該第二內徑與第一內徑不同和/或該第二外徑與第二外徑不同。但該現有技術并沒有解決同一流路中進口段壓降偏大而出口段傳熱性能偏差的問題；即使在同一流路中采用變管徑，由于管徑的變化范圍有限，并不能有效解決同一流路中進口段壓降偏大而出口段傳熱性能偏差的問題。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種變流路的微通道扁管纏繞式換熱器，使得流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積降低，既降低前期氣管段內氣體的流阻，又增強了后期液管段內液體的換熱效果。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括:微通道扁管、集流管、中心筒、進口管和出口管，其中:微通道扁管纏繞中心筒設置，且氣管段和液管段分別與進口管和出口管相連，微通道扁管包括若干支流，液管段的支流數量小于氣管段的支流數量，兩邊的支流由集流管相連通，通過改變流體所流經的支流的數量來改變流路，繼而減少流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積，避免同一流路中氣管段壓降大而液管段傳熱性能差的問題。
[0006]所述的集流管為封閉的圓管，側面兩端開有與兩邊支流相對應的接口槽，使得兩邊的支流與集流管內部相連通，中部橫截面處豎直設置有均流板，該均流板上均勻開有若干小孔，氣管段的支流中的流體經過均流板上的小孔流入液管段的支流中。
[0007]所述的集流管的圓管直徑為5mm?500mm。[0008]所述的均流板的小孔直徑為0.1mm~3.0mm。
[0009]所述的微通道扁管的液管段的支流與氣管段的支流結構不同，具體是指:液管段和氣管段的微通道支流結構不同，兩邊的支流的螺旋升角和各支流之間的間距不同。根據需要調節螺旋升角和間距使得支流的布置更加緊湊。
[0010]所述的微通道扁管的豎直方向上設有支架，該支架將各個支流隔開固定。
[0011]所述的微通道扁管的外部設有殼體。
[0012]所述的微通道扁管的數量為2層以上，各層自中心筒由內向外層疊繞制。
[0013]所述的微通道扁管的各個支流的直徑為0.1mm~5.0mm。
[0014]本發明通過微通道扁管來代替傳統圓管，并通過設置集流管改變流體所流經的微通道扁管的數目來改變流路。因此可以將在流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積降低，既降低前期氣管段內氣體的流阻，又增強了后期液管段內液體的換熱效果。此外，通過集流管可以調整相連接的微通道扁管數目、微通道扁管的結構、扁管纏繞的螺旋升角以及扁管間距，避免了因微通道管數變化所帶來的管間距變大的問題，使換熱器結構更加緊湊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明結構示意圖；
[0016]圖2為集流管的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0018]如圖1所示，本實施例包括:微通道扁管1、集流管2、中心筒4、進口管7和出口管8，其中:微通道扁管I纏繞中心筒4設置,且氣管段和液管段分別與進口管7和出口管8相連，微通道扁管I包括若干支流，液管段的支流數量小于氣管段的支流數量，兩邊的支流由集流管2相連通，通過改變流體所流經的支流的數量來改變流路，繼而減少流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積，避免同一流路中氣管段壓降大而液管段傳熱性能差的問題。
[0019]如圖2所示，所述的集流管2為封閉的圓管，側面兩端開有與兩邊支流相對應的接口槽，使得兩邊的支流與集流管2內部相連通，中部橫截面處豎直設置有均流板3，該均流板3上均勻開有若干小孔，氣管段的支流中的流體經過均流板3上的小孔流入液管段的支流中。
[0020]所述的集流管2的圓管直徑為5mm~500mm。
[0021]所述的均流板3的小孔直徑為0.1mm~3.0mm。
[0022]所述的微通道扁管I的液管段的支流與氣管段的支流結構不同，具體是指:液管段和氣管段的微通道支流結構不同，兩邊的支流的螺旋升角α?、α 2和各支流之間的間距L1、L2不同。根據需要調節螺旋升角和間距使得支流的布置更加緊湊。[0023]所述的微通道扁管I的豎直方向上設有支架5，該支架5將各個支流隔開固定。
[0024]所述的微通道扁管的外部設有殼體6。
[0025]所述的微通道扁管I的各個支流的直徑為0.1mm?5.0mm。
[0026]所述的微通道扁管I的數量為2層以上，各層自中心筒4由內向外層疊繞制。
[0027]本實施例的換熱器應用時，每股流體在每一流路中通過集流管2及均流板3的作用會對流體進行重新分配，實現每股流體的變流路。管內側介質從殼體6底部進口管7流入每層微通道扁管I內；流體流經集流管2時，介質先從微通道扁管I流入到集流管2腔體內混合，混合后的介質通過均流板3的小孔進行均勻分配，再分別進入下一不同數量和結構的微通道扁管I內；最終從殼體6頂部的出口管8流出。殼側介質從殼體6上部進入到殼腔內，沿著微通道扁管I外壁降膜流下，通過微通道扁管I壁面和管內側流股進行熱交換，最終從殼體6下部流出。
【權利要求】
1.一種變流路的微通道扁管纏繞式換熱器，其特征在于，包括:微通道扁管、集流管、中心筒、進口管和出口管，其中:微通道扁管纏繞中心筒設置，且氣管段和液管段分別與進口管和出口管相連，微通道扁管包括若干支流，液管段的支流數量小于氣管段的支流數量，兩邊的支流由集流管相連通，通過改變流體所流經的支流的數量來改變流路，繼而減少流體從氣相向液相轉變過程中所流經管道的橫截面積。
2.根據權利要求1所述的換熱器，其特征是，所述的集流管為封閉的圓管，側面兩端開有與兩邊支流相對應的接口槽，使得兩邊的支流與集流管內部相連通，中部橫截面處豎直設置有均流板，該均流板上均勻開有若干小孔，氣管段的支流中的流體經過均流板上的小孔流入液管段的支流中。
3.根據權利要求2所述的換熱器，其特征是，所述的集流管的圓管直徑為5mm?500mmo
4.根據權利要求2所述的換熱器，其特征是，所述的均流板的小孔直徑為0.1mm?3.0mnin
5.根據權利要求1或2所述的換熱器，其特征是，所述的微通道扁管的液管段的支流與氣管段的支流結構不同，具體是指:液管段和氣管段的微通道支流結構不同，兩邊的支流的螺旋升角和各支流之間的間距不同。
6.根據權利要求5所述的換熱器，其特征是，所述的微通道扁管的豎直方向上設有支架，該支架將各個支流隔開固定。
7.根據權利要求5所述的換熱器，其特征是，所述的微通道扁管的外部設有殼體。
8.根據權利要求5所述的換熱器，其特征是，所述的微通道扁管的數量為2層以上，各層自中心筒由內向外層疊繞制。
9.根據權利要求5所述的換熱器，其特征是，所述的微通道扁管的各個支流的直徑為0.1mm ?5.0mm0
【文檔編號】F28F1/02GK103486877SQ201310436366
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】丁國良, 王婷婷 申請人:上海交通大學