本发明专利技术涉及一种钎焊板式换热器，其包括：一堆限定多个大致扁平的流体循环通路的平行板件、界定所述通路的封闭板条、用于向第一系列通路的每个通路分配流体的分配装置、以及用于向第二系列通路输送另一流体的装置；其中，至少一个通路包含结构化的热交换结构（１５），该热交换结构在通路的宽度上形成多个通道（１９），并且还在通路的高度上形成至少三个通道（１９）。本发明专利技术可用于通过低温蒸馏的空气分离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种板翅式换热器(échangeur de chaleur àplaques etailettes)。
技术介绍
存在各种类型的板翅式换热器，每一种适用于特定领域中的应用。具体地，本专利技术有利地应用于一种用于通过低温蒸馏分离空气或H2/CO(氢/一氧化碳)的单元的换热器。 所述换热器可以是空气分离装置的主要的热交换管路、过冷器或蒸发冷凝器，该主要热交换管路通过与源自蒸馏塔的低温产品间接进行热交换来冷却来流空气。 这些换热器中的常用技术是铝制钎焊板翅式换热器技术，该技术使得可以获得具有大的换热面积的非常紧凑的部件。 这些换热器由在其间插入有波纹薄板或翅片的板件组成，从而形成一堆被称为“冷”通路和被称为“热”通路的通路。 通常使用的热交换翅片是直翅片、穿孔翅片和齿形翅片。 这些波纹翅片用如下参数表征 h(mm)波纹翅片的高度(3-10mm) e(mm)波纹翅片的厚度(0.2-0.6mm) n(m-1或inch-1)单位长度上的波纹翅片的数量(每米177-1102个波纹) perf(％)穿孔度(对于穿孔翅片而言为5％) ls(mm)齿形长度(就齿形翅片而言) 这样，在钎焊板翅式换热器中通常使用的翅片的水力直径(Dh)的范围为1至6mm。目前，这些波纹形热交换翅片是冲压成型的。 存在各种增大换热面积的方法。 分隔两流体的换热面积由被称为“主面积”的面积和被称为“第二面积”的面积构成，“主面积”对应于两流体间的平面面积，“第二面积”通常由翅片组成，所述翅片垂直于主面积并从而形成波纹形热交换翅片。所插入的翅片的数量(翅片密度)和翅片的高度使得换热面积增大。 翅片组越密，则换热面积越大。但是，存在制造方面的限制，且存在与方法有关的约束。用于制造波纹翅片组的冲压工具所能实现的最大密度为1023-1102个波纹每米。当偏向于限制压降时，所选择的翅片密度可以更低。另外，在一定的操作条件下、例如在浸没式蒸发冷凝器中，与安全有关的约束将每米的波纹数量限制在远低于在制造中所能达到的最大值的数值。 所述翅片具有温度梯度。当超过一定翅片高度时，翅片的中间区域以及附近的任何地方都不进行热交换。因此，存在对应于最佳翅片系数的最佳翅片高度。通常采用的翅片的高度范围在3mm到10mm之间变化。 还可增大热交换系数。 流体扰动越剧烈，则热交换系数越佳。可通过改变通道的形状或通过插入生成湍流的障碍物(如穿孔的直翅片、齿形翅片、人字形翅片、百叶窗板式翅片或通过插入小型翅片、孔洞等)生成所述湍流。 当流体蒸发时，具有较高数量的成核部位的表面显示出较好的热交换系数。这些成核部位是存在于表面或穿过多孔层的具有多种尺寸和形状的微型空腔(凹状空腔)。 当流体凝结时，液膜厚度对热交换系数具有不利影响。因此，利用沟槽、穿孔或高低起伏将液体排出是有利的。 最近出现了一类被称为微尺度换热器的换热器。 这是一种水力直径小于1毫米的通道的换热器。减小通道的尺寸使得有可能增大换热面积(使该装置更加紧凑)。于是，热交换系数实际上与水力直径成反比。 S.Kandlikar在2003年第一届关于微通道与小型通道的国际会议上“Extending the applicability of the flow boiling correlation to lowReynolds number flows in microchannels(流动沸腾关系式在微通道内低雷诺数流动中的应用)”中基于通道的水力直径提出如下分类 ○1mm＜Dh＜3mm的小型通道(对应于本文波纹翅片组的Dh值) ○200μm＜Dh＜1mm的小型通道 ○Dh＜200μm的微通道 对于小型通道(200μm＜Dh＜3mm)，用于常规管的流体动力学定律仍然适用。 对于微通道(Dh＜200μm)，表面效应相当重要，常规的流体动力学定律不再适用。 EP-A-1008826描述了一种板式换热器，其中，至少一个通路包含管状的封闭的辅助通路，其最大宽度大于两相邻板件之间的距离的50％。 通过换热器交换的(热)通量由下式给出 φ＝k×S×ΔT 对于给定的ΔT，仅通过增大热交换系数(k)和/或通过增大换热面积(S)便可以提高(热)交换。 在钎焊板翅式换热器的情况下，由于制造和/或与方法有关的约束，利用所谓的“第二”面积增大换热面积达到其极限。通过产生湍流来增大热交换系数是有利的，但是具有两个主要的缺陷 ●增加湍流会增大压降； ●由于有关的几何结构的复杂性而使制造成本增加。 因此，创造一种新形状的波纹翅片组不能使热交换系数显著增加到超出现有翅片组所能达到的水平。至于产生成核部位和液体排出部位，这两种方法只涉及特定类型的热交换，主要是蒸发或冷凝。 因此，按照与上文所述相同的路线继续开发，看来将很难使钎焊板翅式换热器有实质性的改进。 另外，微通道类型的技术非常昂贵(通道的微型加工)，且对于尺寸很小的换热器当前尚有所保留它目前不适用于诸如流量和温差很大的空气分离的应用。
技术实现思路
所提出的方案旨在通过向已经存在的(“主”和“第二”)面积中结合以被称为“第三面积”的第三换热面积来增大换热面积。 本专利技术提出了使得向当前用于钎焊板翅式换热器的波纹热交换翅片组增添“第三”面积成为可能的三种设计 ●“多级波纹翅片组”交换通路； ●“小型通道”热交换翅片组，挤制的翅片组； ●“小型通道”热交换翅片组，毛细管。 本专利技术的一个主题涉及一种钎焊板式换热器(échangeur de chaleuràplaques brasées)，该换热器类型包括一堆限定多个具有扁平的总体形状的流体循环通路的平行板件、界定这些通路的封闭板条、以及用于向第一系列通路的每个通路分配流体的分配装置、和用于向第二系列通路输送另一流体的装置；在该换热器中，至少一个通路包含至少一个结构化的(热)交换结构，该热交换结构在通路的宽度上形成多个通道，每个通道或者与至少两个其它通道接触、或者与至少一个其它通道和一个板件接触，该换热器的特征在于，所述结构还在通路的高度上形成至少三个通道、优选地至少五个通道。 优选地，每个通道与至少三个其它通道、或者一个板件和两个其它通道接触。所述板件可以是限定通路的板件，或者是位于通路中的第二板件。 根据其它的可选方面 -所述结构由多个圆筒构成； -在通路内部存在至少一个第二板件，该第二板件具有扁平的总体形状且与限定通路的板件平行； -所述结构由波纹热交换翅片组叠置形成，每一对相邻的波纹热交换翅片组可由第二板件进行分隔； -所述结构由包含多个通道的单一体形成； -通道具有1-6mm的水力直径； -通道具有200μm-1mm的水力直径； -通道具有小于200μm的水力直径； -通路具有3-18mm的高度； -所述通道具有圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形或菱形的横截面。 本专利技术的另一主题是一种包括至少一个如上所述的换热器的低温分离设备。 本专利技术的另一主题是一种空气分离设备，其中，主要热交换管路和/或蒸发冷凝器和/或过冷器是如上所述的换热器。 附图说明 下面将参考附图更加详细地说明本专利技术，其中 图2示出本专利技术所适用的这本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钎焊板式换热器，该类换热器包括：一堆限定多个具有扁平的总体形状的流体循环通路（３，４，５）的平行板件（２）、界定这些通路的封闭板条、用于向第一系列通路（３，５）的每个通路分配流体的分配装置、以及用于向第二系列通路（４）输送另一流体的装置，在该换热器中，至少一个通路（３）包含至少一个结构化的热交换结构（１５，１７，２１），该热交换结构在通路的宽度上形成多个通道（１９），每个通道（１９）或与至少两个其它通道接触，或与至少一个其它通道和一个板件（２，１３）接触，该换热器的特征在于，所述结构还在通路的高度上形成至少三个通道。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F克雷萨克，S德绍特，
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：FR[法国]
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