專(zhuān)利名稱(chēng)：換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)采用豎直板式換熱器與第二流體進(jìn)行熱交換來(lái)使液體汽化。本發(fā)明特別應(yīng)用于常壓蒸餾裝置。
背景技術(shù)：
在雙塔類(lèi)型的常壓蒸餾裝置中，位于低壓塔容器中的液態(tài)氧通過(guò)與中壓塔頂端流出的氣態(tài)氮交換熱量從而被汽化。對(duì)于低壓塔中給定的運(yùn)行壓力而言，由換熱器的結(jié)構(gòu)決定的氧和氮之間的溫差影響中壓塔的運(yùn)行壓力。因此，為了使對(duì)要處理噴入到中壓塔中的空氣進(jìn)行壓縮的費(fèi)用最小，希望所述溫差盡可能地小。這些相變換熱器目前所使用的技術(shù)是釬焊板翅式鋁換熱器的技術(shù)，這使得可以在具有較大換熱表面面積的同時(shí)獲得很緊湊的部件。這些換熱器包括板，在板之間插入波狀件或散熱片，從而形成一堆汽化“通道”和冷凝“通道”。存在有各種類(lèi)型的波狀件，例如直的、穿孔的或局部偏移的(“鋸齒狀的”)波狀件。當(dāng)汽化器在下行膜汽化模式下運(yùn)行時(shí)，一部分裝置用于在汽化通道中以及換熱器波狀件的通路之間分配液體。每種汽化器特有的該分配通常按照FR-A-2M7898中描述的原理執(zhí)行汽化通道通過(guò)冷凝通道的頂部供應(yīng)。隨后，氧流動(dòng)穿過(guò)一排孔口，這確保其主要分配到汽化通道中。 然后，其流經(jīng)具有水平母線的一段波狀件，這確保更精細(xì)的分配——稱(chēng)作二次分配(液體在通路之間的分流)。被汽化的液態(tài)氧包含溶質(zhì)形式的雜質(zhì)。主要的雜質(zhì)是一氧化二氮，(N2O)、二氧化碳(CO2)、碳?xì)浠衔?(2，(3，等)。根據(jù)運(yùn)行條件的不同，這些雜質(zhì)可以沉積在汽化通道上 (以固體或液體形式)。為了防止爆炸的危險(xiǎn)，工業(yè)控制這些固體或液體沉積物的形成是很重要的。在沉積物的形成過(guò)程中，其中一個(gè)重要的參數(shù)是每個(gè)通路的液體流速(或者表示為每米待潤(rùn)濕的周長(zhǎng))。特別地，當(dāng)每個(gè)通路的液體流速不足以潤(rùn)濕壁時(shí)，通過(guò)干蒸形成沉積物。在這種類(lèi)型的汽化器(膜汽化器)中，液態(tài)氧的分配對(duì)其運(yùn)行(性能和安全)起著關(guān)鍵的作用。因此，有必要確保在所有情況下每個(gè)通路內(nèi)部都有良好的液體分配。為此， 通路之間的液體分配必須足夠均勻。不均勻的液體分配可能造成波狀件的潤(rùn)濕不良，特別是在換熱器的底部，相應(yīng)地通過(guò)干蒸形成沉積物。困難在于，確保所有通路具有相等液體流速——考慮到每個(gè)通道和每個(gè)本體的通路數(shù)量(550通路/通道，55000通路/本體)。該液體分配的質(zhì)量取決于分配器的良好結(jié)構(gòu)和尺寸。所謂的二次分配(在通路之間液體的分流)使用具有水平母線和局部偏移的波狀
市ο每個(gè)汽化通道內(nèi)這種波狀件的定位具有兩點(diǎn)不足 由于所用側(cè)桿狀件的(切面)輪廓，在通道的每一側(cè)都存在兩個(gè)節(jié)流孔(自由空間)31(圖 1A)?！ぴ趦蓚€(gè)波狀墊之間的接頭處可能存在間隙31。具體而言，為了蓋住通道整個(gè)寬度，可并排布置幾個(gè)波狀帶(圖2)。這些不足意味著，對(duì)于液體而言，在具有水平母線(“曲折路徑(曲折路徑)”)的該波狀帶中存在有優(yōu)先的通道，造成對(duì)于正好處于其下方的通路液體供應(yīng)過(guò)量，更為重要的是，造成后者外圍通道的液體供應(yīng)不足。圖IA顯示了從上方看到的現(xiàn)有換熱器的一部分。桿狀件7具有由兩層組成的U 型段，外層具有矩形橫截面，而內(nèi)層具有正弦邊緣。在圖IB中，顯示了從正面看到的換熱器的相同部分。具有水平母線的波狀件1位于兩塊板35之間，所述板限定出被桿狀件7封閉的換熱器通道。對(duì)于現(xiàn)有換熱器，波狀件與桿狀件之間的間隙31也在圖2中示出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，桿狀件優(yōu)選由兩層組成，根據(jù)其中移除了 U型段的桿狀件7的形狀， 內(nèi)層具有切口 33或者是平坦部分，這樣使得波狀件1、3能安裝到桿狀件7上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種通過(guò)與第二流體熱交換而使一種液體汽化的換熱器，其包括由一組平行豎板和側(cè)桿狀件形成的平行六面體，豎板之間限定大量扁平通道，所述側(cè)桿狀件使通道與外界隔絕；將所述液體送入通道的第一組通道以及將第二流體送入剩余通道的機(jī)構(gòu)；在所述第一組通道頂端在所述第一組通道的整個(gè)水平長(zhǎng)度上通過(guò)在這些通道的整個(gè)長(zhǎng)度上的精細(xì)分布來(lái)分配液體的填料元件，其特征在于至少其中一根側(cè)桿狀件朝向換熱器內(nèi)部在其大部分長(zhǎng)度上具有倒圓切面(profil bomb6)，在其一部分長(zhǎng)度上具有平坦切面(profil plat)，并且，填料元件的一個(gè)邊緣與平坦切面所在長(zhǎng)度的那部分接觸。根據(jù)另外可選的方面-填料元件安裝在所述側(cè)桿狀件中的至少一根中；-填料元件由至少兩個(gè)波狀件組成，所述波狀件的形狀和波動(dòng)尺寸基本相同，并且具有水平母線，可選地具有局部豎直偏移，優(yōu)選所述至少兩個(gè)波狀件相互接觸，使得波動(dòng)邊緣結(jié)合良好，不在所述波狀件之間留下間隙；-兩個(gè)波狀件互相穿插；-兩個(gè)波狀件具有至少一個(gè)切口，并且，兩個(gè)波狀件的切口具有相配的形狀，并且， 可選地a)每個(gè)波狀件具有L型切口，從而，對(duì)于一個(gè)波狀件而言，波狀件頂部的寬度I小于波狀件其他部位的寬度L，并且，對(duì)于另一個(gè)波狀件而言，底部的寬度I小于波狀件其他部位的寬度L，I和L之和等于通道的總寬度，或者b)每個(gè)波狀件中的切口具有之字形形狀。-至少兩個(gè)波狀件，優(yōu)選至少三個(gè)波狀件疊置，每個(gè)波狀件的寬度大于通道總寬度的一半，并小于通道的總寬度，使得所述波狀件互相搭疊；-波狀件被夾子、鎖鍵和/或彈簧連接在一起；
-波狀件安裝在一起和/或互相配合?？蛇x地，在填料元件下方為具有豎直母線的波狀件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過(guò)蒸餾分離空氣的裝置，其包括在相對(duì)高壓下運(yùn)行的第一蒸餾塔；在相對(duì)低壓下運(yùn)行的第二蒸餾塔；以及換熱器，該換熱器使得可以使第二塔中的容器液體(liquide de cuve)與第一塔中的頂部氣體處于熱交換關(guān)系，其特征在于該換熱器如上所述形成，并且，所述裝置包括用于向換熱器供給所述容器液體的供應(yīng)機(jī)構(gòu)以及用于向換熱器通道供應(yīng)氣體的機(jī)構(gòu)。對(duì)于已知部件而言，這種用于分離空氣的裝置相當(dāng)于一種稱(chēng)作雙塔裝置的分離裝置——在傳統(tǒng)的著作例如“Tieftemperaturtechnikt低溫技術(shù)]”或Kerry的“工業(yè)氣體手冊(cè)”中公知。這使得波狀件1的本身平坦的邊緣的整個(gè)表面能與桿狀件的表面接觸，如圖3A和 3B所示。所提出的這種解決方案目的在于消除或者大幅減小目前使用的具有水平母線 (“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀件的區(qū)域中的自由空間。為此，提出了在具有水平母線(“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀件高度上方去掉側(cè)桿狀件異形(profil)(見(jiàn)圖7)。而且，必須注意，帶水平母線(“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀墊之間的接頭首尾相連，除非在通道的整個(gè)寬度上方使用單個(gè)波狀件段。在兩種小型液體分配模式下對(duì)液氮進(jìn)行了測(cè)試，使得可以可視地區(qū)分離開(kāi)具有水平母線(“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀件的液體的分配。第一模式配備了兩根傳統(tǒng)側(cè)桿狀件(具有倒圓切面)，第二模式配備了兩個(gè)側(cè)桿狀件——其空區(qū)已填充有鋁以獲得平坦的切面。液氮的流速大約為每個(gè)通路0. 71/h，略小于所采用的傳統(tǒng)流速。觀察結(jié)果如下所示 模式，桿狀件具有現(xiàn)有技術(shù)的倒圓切面大多數(shù)流量穿過(guò)側(cè)桿狀件的自由節(jié)流孔口(圖 4A)。 模式，桿狀件被本發(fā)明的平坦切面(輪廓)阻斷流量似乎均勻，并且，在具有水平母線(“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀件的上方觀察到了一定程度的液體(以黑色顯示)(圖4B)。假如，由于異形側(cè)桿狀件，孔口造成在20mm寬度的空間上液體供應(yīng)不足，這相應(yīng)于1米通道有2女20或40mm，或者通路的4%供應(yīng)不足。如果在具有水平母線(“曲折路徑”)的局部偏移(“鋸齒狀的”)波狀墊之間具有空隙，那么必定已增加有其他通路。


參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，附圖中，圖3A顯示了從上方看到的本發(fā)明的換熱器的一部分；從圖3B開(kāi)始，除了圖12B之外，所有的附圖都顯示了從正面看到的本發(fā)明的換熱器的一部分，圖12B顯示了從側(cè)面看到的本發(fā)明的換熱器的填料元件 (garnissage)0
具體實(shí)施例方式在圖5中，換熱器由阻斷通道的桿狀件5、7分開(kāi)的一組平行豎板組成。所述板在它們之間限定出大量扁平通道。為了在氣體分離裝置中分配液氧，在通道的頂部設(shè)置填料元件，填料元件由第一和第二波狀件1、3組成，每個(gè)波狀件都是具有水平母線(相對(duì)于液氧的流動(dòng)稱(chēng)為“曲折路徑”的布置)的未穿孔的鋁板。以規(guī)則的間隔，波狀件1、3的每個(gè)水平或擬水平的小面25上設(shè)置向上偏移波距的四分之一的裂縫(未示出)。沿著波狀件的母線測(cè)量得到的裂縫寬度和將它們中的每一個(gè)與位于相同小面上的兩個(gè)相鄰裂縫分離的距離處于相同的數(shù)量級(jí)。液氧以一流速穿過(guò)填料元件上方設(shè)置的通孔，流速由經(jīng)所述通孔的流動(dòng)橫截面和在所述填料元件上方的液體高度限定。因此，所述通孔確保液氧全部沿著通道大致重新分配，因此，預(yù)分配的液氧在波狀件1、3上方出發(fā)，這確保了在每個(gè)通道的整個(gè)長(zhǎng)度上液態(tài)氧的精細(xì)分配。因此，液氧通過(guò)以非常一致的方式在所分配的通道的所有壁上向下流動(dòng)，到達(dá)具有豎直母線9的下部波狀件，也就是說(shuō)，在這些壁上形成連續(xù)下行膜。同時(shí)，氣態(tài)氮通過(guò)分配波狀件到達(dá)換熱器，隨后沿著其他通道向下流動(dòng)。在這種情況下，其逐漸將熱量傳給相鄰?fù)ǖ?未示出)中的液態(tài)氧，從而，氧汽化，同時(shí)，氮冷凝。兩個(gè)波狀件1、3應(yīng)該在形狀和尺寸上具有相同的構(gòu)造，并且布置成使它們的邊緣接觸良好，從而防止液體泄漏。目前，還不可以制造足夠長(zhǎng)的波狀件來(lái)蓋住換熱器的整個(gè)寬度。因此，有必要使用兩個(gè)波狀件1、3。桿狀件7形成有切口，從而波狀件1在左側(cè)進(jìn)入桿狀件中的開(kāi)口，波狀件3在右側(cè)進(jìn)入桿狀件中的開(kāi)口。為此，由波狀件形成的填料元件的整個(gè)長(zhǎng)度必須大于桿狀件的兩個(gè)內(nèi)緣之間的距離。具有水平母線(“曲折路徑”)的波狀件1、3相互靠接，但是，由于需要在每個(gè)側(cè)桿狀件7上具有間隙以允許在波狀件的公差和桿狀件的公差之間調(diào)節(jié)，因此，在釬焊過(guò)程中， 存在波狀件移動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。從圖6可以看出，波狀件可以通過(guò)附著于上部桿狀件5上的部件11的鎖鍵相互連接。圖7顯示了被夾子13夾在一起的波狀件。在圖8中，兩個(gè)波狀件在厚度方向上沿著之字形切割，從而兩個(gè)切口配合良好，在所述波狀件之間沒(méi)有間隙。為了實(shí)現(xiàn)更好的密封，可以使用寬波狀件并使它們搭疊。在圖5中，具有三個(gè)疊置的波狀件1、3和17，其中，波狀件3和17接觸換熱器的一個(gè)邊緣，波狀件1接觸另一個(gè)邊緣。每個(gè)波狀件由兩個(gè)波動(dòng)組成，并且具有相同的寬度，其寬度值在通道總寬度的1/2和1 之間。在這種情況下，波狀件搭疊形成具有六個(gè)波動(dòng)厚度的中央部。波狀件1、3可以由設(shè)在桿狀件5和各波狀件之間的楔形物21鎖緊在一起，如圖6 所示。在圖11中，可以看出兩個(gè)波狀件1、3安裝在一起并且相互配合。圖12A和12B顯示了圖7的細(xì)節(jié)，從該圖可以看出，夾子13安裝在局部偏移波狀件的切口內(nèi)。圖13顯示了通過(guò)彈簧23連接的波狀件1、3，彈簧安裝在每個(gè)局部偏移波狀件的若干切口中。
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)與第二流體熱交換來(lái)使一種液體汽化的換熱器0)，該換熱器包括 由一組平行豎板(4)和側(cè)桿狀件(7)形成的平行六面體，豎板之間限定大量扁平的通道 (17，18)，所述側(cè)桿狀件使所述通道與外界隔絕；將所述液體送入通道的第一組通道(17) 以及將第二流體送入剩余通道(18)的機(jī)構(gòu)；在所述第一組通道(17)頂端在所述第一組通道的整個(gè)水平長(zhǎng)度上通過(guò)在這些通道的整個(gè)長(zhǎng)度上的精細(xì)分布來(lái)分配液體的填料元件(1， 3)，其特征在于至少其中一根側(cè)桿狀件朝向換熱器內(nèi)部在其大部分長(zhǎng)度上具有倒圓切面， 在其一部分長(zhǎng)度上具有平坦切面，并且，所述填料元件的一個(gè)邊緣與其中存在平坦切面的那部分長(zhǎng)度接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器，其特征在于所述填料元件(1，3)安裝在至少一根側(cè)桿狀件(7)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器，其特征在于所述填料元件(1，；3)包括至少兩個(gè)波狀件，該波狀件的形狀和波動(dòng)尺寸基本相同，并且具有水平母線，可選地具有局部豎直偏移，優(yōu)選所述至少兩個(gè)波狀件相互接觸，使得波動(dòng)邊緣結(jié)合良好，不在波狀件之間留下間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱器，其特征在于兩個(gè)波狀件(1，；3)互相穿插。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的換熱器，其特征在于兩個(gè)波狀件(1，3)具有至少一個(gè)切口， 并且，兩個(gè)波狀件的切口具有相配的形狀，可選地a)每個(gè)波狀件具有L型切口，使得，對(duì)于一個(gè)波狀件而言，波狀件頂部的寬度I小于波狀件其他部位的寬度L，并且，對(duì)于另一個(gè)波狀件而言，底部的寬度I小于波狀件其他部位的寬度L，I和L之和等于通道的總寬度，或者b)每個(gè)波狀件的切口具有之字形形狀。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的換熱器，其特征在于至少兩個(gè)波狀件(1，3)，優(yōu)選至少三個(gè)波狀件疊置，每個(gè)波狀件的寬度大于通道總寬度的一半，但小于通道的總寬度，使得所述波狀件互相搭疊。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的換熱器，其特征在于所述波狀件(1，；3)通過(guò)夾子、鎖鍵和/或彈簧(13，2 連接在一起。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的換熱器，其特征在于所述波狀件(1，；3)安裝在一起和/或互相配合。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的換熱器，其特征在于包括位于填料元件下方的具有豎直母線的波狀件。
10.一種通過(guò)蒸餾分離空氣的裝置，其包括在相對(duì)高壓下運(yùn)行的第一蒸餾塔；在相對(duì)低壓下運(yùn)行的第二蒸餾塔；以及換熱器，該換熱器使第二塔中的容器液體能與第一塔中的頂部氣體發(fā)生熱交換關(guān)系，其特征在于所述換熱器如上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)形成，并且，所述裝置包括用于向所述換熱器供給所述容器液體的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和用于向所述換熱器通道供應(yīng)氣體的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)與第二流體熱交換來(lái)使液體汽化的換熱器(2)，包括由一組平行豎板(4)和側(cè)桿狀件(7)形成的平行六面體，豎板之間限定大量扁平的通道(17，18)，所述側(cè)桿狀件使通道與外界隔絕；將所述液體送入第一組通道(17)以及將第二流體送入剩余通道(18)的機(jī)構(gòu)；在所述第一組通道(17)頂端在所述第一組通道的整個(gè)水平長(zhǎng)度上通過(guò)在這些通道的整個(gè)長(zhǎng)度上的精細(xì)分布來(lái)分配液體的填料元件(1，3)，至少其中一根側(cè)桿狀件的大部分長(zhǎng)度上具有倒圓切面，一部分長(zhǎng)度上具有平坦切面，并且，填料元件的一個(gè)邊緣與其中存在平坦切面的那部分長(zhǎng)度接觸。
文檔編號(hào)F25J3/04GK102334002SQ200980146908
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者F·克雷薩克, F·魯索, M·瓦格納 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開(kāi)發(fā)液化空氣有限公司