[发明专利]低温换热器

说明书

技术领域

本发明涉及换热器领域，尤其涉及一种应用于低温条件下的换热器。

背景技术

目前，低温贮运技术，如乙烯的低温贮运技术因为其贮运成本低、贮运安全性高、操作方便等优点，得到越来越广泛的应用。其中，乙烯的液化是实现这一技术的重要前提。现有的低温换热主要采用传统管壳式换热器进行，换热效果差，液氮的挥发严重，乙烯液化效果不好，造成能源的巨大浪费。并且换热管韧性差，低温易脆化而造成断管，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为克服现有换热器结构不合理、换热效果差等不足，而对现有换热器进行改进设计，得到一种换热效率高、安全性能好、适用于超低温工况的低温换热器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，提供一种低温换热器，包括换热芯，设置在换热芯上侧面的乙烯进口，设置在该换热芯左侧面的上部的氮气出口，以及分别设置在该热芯左右侧面的下部的乙烯出口和氮气进口。其中，换热芯为铝制板翅式换热芯。乙烯进口的直径大于乙烯出口的直径，氮气出口的直径大于氮气进口的直径。

本发明的第一优选方案为，乙烯进口的直径为乙烯出口的直径的7～7.5倍。

本发明的第二优选方案为，氮气出口的直径为氮气进口的直径的6～7倍。

本发明的技术优势在于：由于该发动机换热器采用的是板翅式换热芯进行换热，换热面积大，换热系数高，有利于换热效率的提高。又因为采用的是铝作为换热器的材料，铝在低温环境中的机械性能和强度仍旧很好，甚至有所提高。当换热器完成初始温度为-195℃低温液氮与初始温度为37.8℃的乙烯的低温换热时，不会出现一般碳钢的低温脆性问题，换热性能和安全性能均得到有效提高。换热后，氮气由液态变为气态，体积由小变大，乙烯由气态变为液态，体积由大变小。当乙烯进口的直径大于乙烯出口的直径，氮气出口的直径大于氮气进口的直径时，则可以有效保持换热芯内部压强的恒定，保证氮气和乙烯在换热芯中能够完成充分的热交换以及顺利流通。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明低温换热器实施例的主视图。

图2是本发明低温换热器实施例的左视图。

具体实施方式

由图1所示的低温换热器的主视图以及图2所示的低温换热器的左视图可知，一种低温换热器包括换热芯1，设置在该换热芯1上侧面的乙烯进口4，设置在该换热芯1左侧面的上部的氮气出口3，以及分别设置在该换热芯1左右侧面的下部的乙烯出口5和氮气进口2。其中，换热芯1为铝制板翅式换热芯，乙烯进口4的直径大于乙烯出口5的直径，氮气出口3的直径大于氮气进口2的直径。

此外，当乙烯进口4的直径为乙烯出口5的直径的7～7.5倍，氮气出口3的直径为氮气进口2的直径的6～7倍时，低温氮气与乙烯进行热交换后，均发生相变，这样的进出口设计可以有效保证氮气和乙烯在换热芯1中的充分热交换以及保持换热芯1内压强恒定，不会使换热器产生变形和泄漏。

使用设备时，温度为-195℃低温液氮从位于换热芯1右侧面的下部的氮气进口2进入换热芯1中，而温度为37.8℃的乙烯从位于换热芯1上侧面的乙烯进口4进入换热芯1中。两者在换热芯1中进行热交换后，液氮吸热汽化成温度为-68℃的氮气从换热芯1左侧面的上部的氮气出口3流出，气态乙烯的热量被液氮吸收后液化成温度为-120℃的液态乙烯从换热芯1左侧面的下部的乙烯出口5流出。由于换热芯1采用的是铝制板翅式换热芯，使得在这样的超低温环境下，换热芯1仍然具有较高的机械性能和强度，换热效率高，安全性能好。

本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本技术领域人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。