多個入口的纏繞式傳熱器和用于適配傳熱器熱表面的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種傳熱器、特別是用于液化天然氣(或者例如用于低溫甲醇洗設備或者石油化工設備)以及一種用于使傳熱器熱表面與不同運行情況相適配的方法。
【背景技術】
[0002]這種傳熱器可以在管側引導一種或多種流。這種管側流經由傳熱器的入口被引導到傳熱器中并且被分別分配到一個或多個管。這些入口因此清楚地分別對應一種流。
[0003]如果傳熱器要用于在過程方面非常不同的負荷，這表示了，將傳熱器設計用于兩種或多種運行情況。在大多數情況下，于是對于流而言，對于一種情況適合的熱表面對于下一情況會太小或太大。也就是說，一種流的個別熱表面必須適合于所述一種情況并且對于另一種流而言必須適合于另一種情況。這導致了傳熱器面的大幅增大進而也導致了用于傳熱器的顯著更高的成本。
【發明內容】
[0004]因此，本發明的任務在于，如此改善開頭提及類型的傳熱器，使得該傳感器能夠相比之下成本更有利地適配于不同運行情況。此外，本發明的任務在于，提出一種相應的方法。
[0005]這個問題一方面通過一種具有權利要求1所述特征的纏繞式傳熱器來解決。本發明有利的設計方案在從屬權利要求中給出。
[0006]按照權利要求1，按照本發明的纏繞式傳熱器具有多個入口，所述入口分別與該傳熱器的至少一個配屬的管連接，從而至少一個第一介質流以及第二介質流經由至少一個配屬的入口能夠導入到各自配屬的至少一個管中，其中，傳熱器具有外殼，該外殼包圍一外殼空間，在所述外殼空間中設置有所述管，從而使特別是在外殼空間中引導的介質流與在各個管中引導的介質流進行間接熱交換，并且，所述管分別繞著傳熱器的芯管纏繞。
[0007]按照本發明現在規定，用于使熱表面與不同運行情況相適配的傳熱器具有至少一個切換器件，該切換器件構造用于，使所述入口中的至少一個入口在至少一個第一運行狀態與第二運行狀態之間來回轉換或切換，從而在第一運行狀態下使第一介質流或部分流并且在第二運行狀態下使第二介質流或部分流經由所述至少一個入口能夠導入到傳熱器的至少一個配屬的管中，以便在第一運行狀態下給第一介質流提供較多熱表面(即提供所述至少一個配屬的管的熱表面)而給第二介質流提供相應較少熱表面，并且，以便在第二運行狀態下給第二介質流提供較多熱表面而給第一介質流提供相應較少熱表面。
[0008]本發明于是有能夠利地實現了:將入口(或相應的管接頭)進而各自配屬的管和熱表面可切換到不同的管側流上。因此，例如借助于所述切換可以將一種介質的熱交換面(也稱為熱表面)或者該熱交換面的一部分提供給另一種介質。也就是說，通過所述切換特別是改變了熱交換面或者說熱表面，其方法是，給各個介質分別分配不同數量的管。
[0009]因此，例如一種實施形式規定了:在該實施形式中，給第一介質流在第一運行情況下提供三個入口而給第二介質流僅僅提供一個入口。但是對于第二運行情況，用于第二介質流的熱表面應該較大，而用于第一介質流的熱表面可以較小。相應地，于是例如用于第一介質流的所述三個入口之一切換到第二介質流上，而與該入口耦合的熱表面被提供給另外的第二介質流。因此，這些流的不同負荷對于不同情況以顯著更小的熱表面覆蓋。
[0010]本發明自然能夠適用于任意數量的多個入口或流。特別是，多個入口也能夠以前述的方式可切換或能夠設有多個切換器件。此外，也能夠借助于相應數量的切換器件使一個或多個入口在多于兩個運行狀態或流之間來回切換。因此，例如所述至少一個切換器件可以構造用于，將所述入口中的至少一個入口在至少一個第一運行狀態與第二運行狀態之間來回切換，從而在第一運行狀態下使第一介質流或部分流并且在第二運行狀態下使第二介質流或部分流經由所述至少一個入口能夠導入到至少一個配屬的管中，從而在第二運行狀態下使第一介質流的一個管、多個管、或者所有管配屬于第二介質流，從而給該第二介質流提供相應較多熱表面并且給第一介質流提供相應較少熱表面。
[0011]在本發明的另一實施形式中規定，切換器件為了切換所述至少一個入口而具有用于使與該入口連接的第一管路截止的第一閥以及用于使與該入口連接的第二管路截止的第二閥，其中，傳熱器構造用于，使第一介質流經由第一管路并且使第二介質流經由第二管路供給至入口。如果例如第二閥關斷而第一閥打開，那么僅僅第一介質流經由所述入口供應給該傳熱器的配屬的管。對于第一閥關斷并且第二閥打開這樣的情況，僅僅使第二介質流經由所述入口供應給該傳熱器的配屬的管。
[0012]與各個可切換的入口相配屬的出口(該出口與該入口經由傳熱器的一個或多個管相連接)同樣具有另一切換器件，從而該出口根據所配屬的入口來切換。為此，該另一切換器件同樣可以具有兩個閥，從而使從出口離開的流能夠分別供應至配屬的出口管路。
[0013]也可以考慮這樣的其它裝置:借助于該其它裝置能夠分別將多個流之一置于入口或置于與該入口相配屬的出口。
[0014]優選地，將所述入口和/或各自配屬的出口分別構造為傳熱器的管接頭。這種管接頭優選從傳熱器的承載壓力的外殼伸出，然而也可以構造在該外殼的內部中或者說設置在外殼空間中。此外，外殼包圍傳熱器的外殼空間，在該外殼空間中設置有傳熱器的所述管，從而能夠使特別是在外殼空間中引導的介質與在各個管中引導的介質進行間接熱交換。
[0015]優選地，傳熱器的各個入口與多個配屬的管相連接，其中，這些管固定在與各個入口或管接頭相配屬的管底部中。
[0016]特別優選地，如上所述，按照本發明的傳熱器構造為纏繞式傳熱器，在這種情況中，所述管分別特別是螺旋形地繞著傳熱器的芯管纏繞，該芯管設置在外殼空間中并且特別是沿著外殼的或傳熱器的縱軸線延伸，該縱軸線(參照常規設置的傳熱器)與垂線重合。傳熱器然而理論上也可以水平地安裝。也可能的是，本發明適用于另外的傳熱器，例如直管傳熱器、板式傳熱器或其它傳熱器。
[0017]按照本發明的傳熱器優選用于天然氣的液化，其中，特別是切換器件構造用于，將入口(或管接頭)之一從天然氣流切換為冷卻劑流或反之亦然。按照本發明的傳熱器自然不限于用于天然氣液化，而是例如也能夠用于低溫甲醇洗設備或者石油化工設備。
[0018]此外，本發明的任務通過具有權利要求10所述特征的方法解決。
[0019]因此規定了，傳熱器具有多個入口，所述入口分別與傳熱器的至少一個配屬的管相連接，其中，與各個入口相配屬的管中的每一個管限定一熱表面，其中，所述入口中的至少一個入口從第一運行狀態切換成第二運行狀態，從而在第一運行狀態下使第一介質流或部分流并且在第二運行狀態下使第二介質流或部分流經由所述至少一個入口導入到至少一個配屬的管中，以便在第二運行狀態下給第二介質流提供較多熱表面而給第一介質流提供相應較少熱表面。
[0020]優選地，在按照本發明的方法中應用按照本發明的傳熱器。
[0021]此外優選地規定了，在第二運行狀態下使第一介質流的一個管、多個管、或者所有管與第二介質流相配屬，從而給該第二介質流提供相應較多熱表面并且給第一介質流提供相應較少熱表面(參見上述)。
【附圖說明】
[0022]通過實施例的以下【附圖說明】根據附圖來闡明本發明的另外的細節和優點。附圖示出:
[0023]圖1:沿著橫向于傳熱器的垂線或縱軸線延伸的橫截面平面按照本發明的傳熱器的示意性截面視圖；以及
[0024]圖2:根據圖1類型的傳熱器的可切換的入口和配屬的可切換的出口以及使該入口與該出口連接的螺旋形管的示意性局部圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1結合圖2示出呈纏繞式傳熱器I形式的按照本發明的傳熱器I。傳熱器I具有承載壓力的外殼10，該外殼的縱軸線Z沿垂線Z延伸。對此備選地，縱軸線Z可以在傳熱器I平放地布置的情況下也沿著水平線延伸。外殼10限定了外殼空間11，在該外殼空間中設置有芯管12，該芯管沿著縱軸線Z延伸，其中，多個管20以多個層地螺旋形地繞芯管12纏繞。在圖2中為了簡化僅僅示出了這種管20。多個管20分別固定在所配屬的管底部40中并且可以經由呈管接頭形式的所配屬的入口 30-36供應該管側流S、S’、S”。在圖2中出于清楚的原因僅僅描繪了一個這種管接頭30。管20從各自在傳熱器I的外殼10的下端部上設置的入口(或管接頭)30-36起以預定方式延伸至呈管接頭形式的所配屬的出口 50，這些出口中的一個在圖2中示例性地示出。而且在此各個管20優選在管底部60中集中。所述的入口 30-36也可以設置在傳熱器I的上部區域上，并且所配屬的出口 50設置在下端部上；于是管側流動從上往下走向并且殼側流動從下往上走向。
[0026]此外，在外殼空間11中，殼側流S”’相對于管側流S、S’、S”逆流地引導，所述殼側流經由入口 71到達外殼空間11中并且經由出口 72從外殼空間72離開。各個管側流S、S’、S”’在此相互間以及與殼側流S”’進行間接熱交換。
[0027]按照圖1，每個傳熱器I具有三個這樣的管接頭30、32、36:所述管接頭30、32、36與管路81、82、83和84連接，其中，經由管路81、83和84使第一介質流S到達傳熱器I的多個與管接頭30、32、36連接的管20的每一個中。此外，傳熱器I還具有兩個管接頭35、33，所述兩個管接頭35、33與管路87、88連接，經由所述管路87、88使第二介質流S’到達多個與管接頭33、35連接的管20的每一個中；以及傳熱器I還具有兩個管接頭31、34，所述管接頭31、34與管路85、86連接，經由所述管路85、86使第三介質流S”供給到傳熱器I的多個與管接頭31、34連接的管20的每一個中。
[0028]現在，