本发明专利技术涉及一种热交换器(1)，该热交换器包括多个板(2)，该多个板彼此平行且平行于纵向方向(z)布置，所述板(2)以间隔开的方式堆叠而在彼此之间限定至少一个第一组通路(10A，10B)和至少一个第二组通路(20)，该第一组通路被配置用于第一流体(F1)总体上沿纵向方向(z)流动，该第二组通路被配置用于第二流体(F2)流动以与第一流体(F1)形成热交换关系，第一组的至少一个第一通路(10A)包括第一混合装置(3A)，并且第一组的至少一个第二通路(10B)包括第二混合装置(3B)，第一混合装置和第二混合装置(3A，3B)中的每一者包括至少一个侧向通道(31A，31B)、一系列纵向通道(32A，32B)以及至少一个开口(34)，该侧向通道被配置用于第一流体(F1)的第一相(61)从至少一个第一入口(311A，311B)流动，该系列纵向通道沿纵向方向(z)延伸并且各自被配置用于第一流体(F1)的第二相(62)从第二入口(321A，321B)流到第二出口(322A，322B)，所述纵向通道沿正交于纵向方向(z)的侧向方向(y)彼此相继，该开口将所述至少一个侧向通道(31A，31B)流体地连接到至少一个纵向通道(32A，32B)，使得第一混合装置和第二混合装置(3A，3B)被配置为通过第二出口(322A，322B)分配第一相(61)和第二相(62)的混合物。根据本发明专利技术，第一混合装置(3A)的纵向通道(32A)至少部分地沿侧向方向(y)布置在与该第二混合装置(3B)的纵向通道(32B)的位置不同的位置处。位置处。位置处。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进了双相混合物分配的混合装置布置的热交换器
[0001]本专利技术涉及一种热交换器，该热交换器包括用于要被带到热交换关系的多种流体中的每一种的多组通路，该热交换器包括一种混合装置布置，该布置被配置为在至少一组通路中更均匀地分配至少一种由液气两相构成的混合物。
[0002]特别地，本专利技术可以应用于热交换器，热交换器使液
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气混合物的至少一个流(特别是具有多种组成元素的液
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气混合物的流，例如包含烃的混合物)通过与至少一种其他流体进行热交换而汽化，该至少一种其他流体例如是冷却或者甚至至少部分地液化的天然气，或者甚至是过冷的液化天然气。
[0003]在使用一个或多个以双相冷却剂(即，处于液/气混合物状态)进行的流体制冷循环的方法之中，已知若干种使天然气流液化以获得液化天然气(LNG)的方法。通常，通过压缩机对冷却流(通常是具有多种组成元素的混合物，比如包含烃的混合物)进行压缩，然后将其引入一个交换器或一系列交换器中，在交换器处，该冷却流被完全液化并过冷到该方法的最冷温度，通常是液化天然气流的最冷温度。在交换器的最冷出口处，冷却流通过形成液相和气相而膨胀。这两个相通过相分离器分离，然后被重新引入交换器中，并且在以液
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气混合物状态(即，双相状态)被重新引入交换器中之前被重新混合。以双相状态引入交换器中的冷却流在其中逆着液化的烃流并且逆着天然气而汽化。文献WO
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A
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2017/081374描述了这些已知方法中的一种方法。
[0004]使用了钎焊板和翅片式铝交换器以允许提供非常紧凑的装置，该装置提供大的交换表面，从而提高方法的能量性能能力，并且是在有限的体积内做到这样。
[0005]这些交换器包括在长度和宽度两个维度上延伸的板堆叠体，因此形成多组彼此上下定位的通路的堆叠体，其中一些通路用于使热传递流体(例如要液化的烃流)循环，并且其他通路用于使冷却剂(例如将汽化的双相冷却流)循环。
[0006]热交换结构(比如热交换波纹)通常布置在交换器的这些通路中。这些结构包括在交换器的板之间延伸的翅片，并且允许交换器的热交换表面增加。它们还起到间隔件的作用，并且有助于通路的机械强度。
[0007]在实施双相性质的冷却流的交换器中会出现一些问题，特别是当它们的汽化发生在上升的竖直流中时。
[0008]实际上，为了确保交换器正确操作，即特别是为了使交换器(特别是对于实施液
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气混合物的交换器)的交换表面的使用最大化，液相和气相的比例在所有通路中必须是相同的，并且在同一通路中必须是均匀的。
[0009]交换器的尺寸是在假设这些相均匀分配并且因此每个通路中液相汽化结束时具有单一温度(等于混合物的露点)的情况下计算的。
[0010]特别是对于具有多种组成元素的混合物，汽化温度的终点将取决于通路中液相和气相的比例，因为这两个相不具有相同的组成。
[0011]在两个相分配不均匀的情况下，第一流体的温度曲线将因此取决于通路而变化和/或在同一通路内变化。由于这种不均匀的分配，与两相混合物具有交换关系的一种或多种流体可能具有高于预期温度的交换器出口温度，这因此降低了热交换器的性能能力。
[0012]一种将混合物的液相和气相尽可能均匀分配的解决方案包括将它们分别引入交换器中，然后仅在它们处于交换器内后将它们混合在一起。
[0013]文献FR
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A
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2563620或WO
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A
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2018/172644描述了这样的交换器，其中，带槽杆被插入一组用于引导两相混合物的通路中。这个混合装置包括一系列用于冷却剂的液相流动的单独通道或凹槽、以及另一系列用于冷却剂的气相流动的单独通道。一个系列的通道经由开口流体地连接到另一个系列的通道，使得液
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气混合物从混合装置朝向热交换区分配。交换器的每个冷却剂通路都设置有这样的装置。
[0014]这种类型的混合装置存在的一个问题是液
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气混合物在交换器通路的宽度上的不均匀分配。
[0015]实际上，两相混合物在进入通路中的通道出口处进行分配。由于通道彼此相隔一定距离布置，所以液
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气混合物跨通路的宽度被离散地引入交换区中。当流体在交换器中沿总体流动方向流动时，特别地借助于这种类型的交换器中通常使用的交换波纹(比如倾向于使一部分流体偏离其流动方向的穿孔波纹或“锯齿状”波纹)可以在正交于总体流动方向的方向上进行分配。
[0016]然而，仅在混合物离开混合装置行进了一定距离之后，才能在交换器的宽度上实现流体分配的均匀化。在这个距离上，取决于在交换器宽度上所考虑的位置，流体以不均匀的质量流量供应给交换区。交换波纹的一些通道可能只有有限的供应或者甚至没有供应。交换器的性能能力降低。在一些构型中，甚至可能无法实现可接受的均匀化。当交换区设置有笔直波纹时，情况尤其如此，在这种情况下，不能通过流体的侧向偏转进行分配。
[0017]在热传递流体与冷却剂流体之间具有低的温度偏差的情况下工作的交换器对这种不良分配现象更加敏感。此外，在冷却剂混合物具有多种组成元素的情况下，不均匀分配的现象更加突出。
[0018]现有的解决方案都不完全令人满意。因此，在混合装置的出口处布置自由空间会引起交换器机械强度方面的问题，并且会导致第一相在该区聚集。在交换器宽度上增加彼此相继的通道的数量将导致每个通道中的流速降低，并且不利于混合物在出口处的适当分配。最后，混合装置出口处的“硬道”型波纹布置或者具有更复杂几何形状的混合装置的布置增加了压力损失，这降低了方法的性能能力。
[0019]本专利技术的目的是解决所有或一些上述问题，特别是通过提出一种提供双相混合物在交换器的宽度上的更均匀分配的混合装置来解决。
[0020]根据本专利技术的解决方案还涉及一种热交换器，该热交换器包括彼此平行且平行于纵向方向布置的多个板，所述板以间隔开的方式堆叠从而一起限定至少一个第一组通路和至少一个第二组通路，该至少一个第一组通路被配置用于第一流体总体上沿纵向方向流动，该至少一个第二组通路被配置用于第二流体流动以与第一流体形成热交换关系，该第一组的至少一个第一通路包括第一混合装置，并且该第一组的至少一个第二通路包括第二混合装置，该第一混合装置和该第二混合装置中的每一者包括：
[0021]‑
至少一个侧向通道，该至少一个侧向通道被配置为使第一流体的第一相从至少一个第一入口流动；
[0022]‑
一系列纵向通道，该一系列纵向通道沿纵向方法延伸，并且每个纵向通道被配置为使第一流体的第二相从第二入口流到第二出口，所述纵向通道沿正交于纵向方向的侧向
方向彼此相继；以及
[0023]‑
至少一个开口，该至少一个开口将所述至少一个侧向通道流体地连接到至少一个纵向通道，使得第一混合装置和第二混合装置被配置为经由它们相应的纵向通道的第二出口分配第一相和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热交换器(1)，该热交换器包括彼此平行且平行于纵向方向(z)布置的多个板(2)，所述板(2)以间隔开的方式堆叠从而一起限定至少一个第一组通路(10A，10B)和至少一个第二组通路(20)，该至少一个第一组通路被配置用于第一流体(F1)总体上沿该纵向方向(z)流动，该至少一个第二组通路被配置用于第二流体(F2)流动以与该第一流体(F1)形成热交换关系，该第一组的至少一个第一通路(10A)包括第一混合装置(3A)，并且该第一组的至少一个第二通路(10B)包括第二混合装置(3B)，该第一混合装置和该第二混合装置(3A，3B)中的每一者包括：
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至少一个侧向通道(31A，31B)，该至少一个侧向通道被配置为使该第一流体(F1)的第一相(61)从至少一个第一入口(311A，311B)流动；
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一系列纵向通道(32A，32B)，该一系列纵向通道沿该纵向方向(z)延伸，并且每个纵向通道被配置为使该第一流体(F1)的第二相(62)从第二入口(321A，321B)流到第二出口(322A，322B)，所述纵向通道沿正交于该纵向方向(z)的侧向方向(y)彼此相继；以及
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至少一个开口(34)，该至少一个开口将该至少一个侧向通道(31A，31B)流体地连接到至少一个纵向通道(32A，32B)，使得该第一混合装置和该第二混合装置(3A，3B)被配置为经由它们相应的纵向通道(32A，32B)的第二出口(322A，322B)分配该第一相(61)和该第二相(62)的混合物，其特征在于该第一混合装置(3A)的纵向通道(32A)至少部分地沿侧向方向(y)布置在与该第二混合装置(3B)的纵向通道(32B)的位置不同的位置处。2.如权利要求1所述的交换器，其特征在于，该第二混合装置(3B)包括平行于该纵向方向(z)延伸的两个纵向边缘(3e)，该第一混合装置(3A)的每个纵向通道(32A)沿该侧向方向(y)插置在该第二混合装置(3B)的两个相继纵向通道(32B)之间、或者插置在该第二混合装置(3B)的纵向通道(32B)与纵向边缘(3e)之间。3.如权利要求2所述的交换器，其特征在于，该第一混合装置(3A)的单一纵向通道(32A)沿该侧向方向(y)插置在该第二混合装置(3B)的两个相继纵向通道(32B)之间、或者插置在该第二混合装置(3B)的纵向通道(32B)与纵向边缘(3e)之间。4.如前述权利要求中任一项所述的交换器，其特征在于，该第一混合装置(3A)的纵向通道(32A)彼此分开第一恒定距离(D
A
)，并且该第二混合装置(3B)的纵向通道(32B)彼此分开第二恒定距离(D
B
)，优选地该第一距离(D
A
)和该第二距离(D
B
)是相等的。5.如权利要求4所述的交换器，其特征在于，该第二混合装置(3B)的该一系列纵向通道(32B)相对于该第一装置(3A)的该一系列纵向通道(32A)偏移了沿该侧向方向(y)测量的偏移距离(D
y
)，优选地该偏移距离(D
y
)在该第一距离(D
A
)的25％与75％之间，优选地...
【专利技术属性】
技术研发人员：马林，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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