[发明专利]变流路的微通道扁管缠绕式换热器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种低温热交换技术领域的装置，具体是一种变流路的微通道扁管缠绕式换热器。

背景技术

缠绕管式换热器是大型陆上天然气液化工厂的首选主低温换热器。据统计，90%的大型陆上天然气液化工厂采用了缠绕管式换热器。缠绕管式换热器是由多个圆管围绕中心筒一层层缠绕而成。圆管内流动的介质与腔体内流动的介质进行热交换。这种缠绕管式换热器在以下的公开文件中都有所描述：Hausen/Linde，《低温技术》（1985年第二版，第471-475页）；-顾安忠，《液化天然气技术手册》（2012年第一版，第484-485页）。在这些公开的文件中，缠绕式换热器主流是采用等管径的绕管。天然气在管内流动时，流体在换热器管内侧从气体状态逐步冷凝为过冷液体，使得流速从开始段比较大而后逐渐下降。由于大的流速对应着大的压降与大的传热系数，因此这种缠绕式换热器存在进口气管段压降偏大而出口液管段传热性能偏差的问题。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101233378，公开日2008-07-30，记载了一种缠绕式换热器，其具有多个绕一芯管缠绕的管及具有一个壳，该壳构成一围绕这些管的外腔的边界，其中第一管组的管具有第一内径和第一外径，第二管组的管具有第二内径和第二外径。该第二内径与第一内径不同和/或该第二外径与第二外径不同。但该现有技术并没有解决同一流路中进口段压降偏大而出口段传热性能偏差的问题；即使在同一流路中采用变管径，由于管径的变化范围有限，并不能有效解决同一流路中进口段压降偏大而出口段传热性能偏差的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种变流路的微通道扁管缠绕式换热器，使得流体从气相向液相转变过程中所流经管道的横截面积降低，既降低前期气管段内气体的流阻，又增强了后期液管段内液体的换热效果。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：微通道扁管、集流管、中心筒、进口管和出口管，其中：微通道扁管缠绕中心筒设置，且气管段和液管段分别与进口管和出口管相连，微通道扁管包括若干支流，液管段的支流数量小于气管段的支流数量，两边的支流由集流管相连通，通过改变流体所流经的支流的数量来改变流路，继而减少流体从气相向液相转变过程中所流经管道的横截面积，避免同一流路中气管段压降大而液管段传热性能差的问题。

所述的集流管为封闭的圆管，侧面两端开有与两边支流相对应的接口槽，使得两边的支流与集流管内部相连通，中部横截面处竖直设置有均流板，该均流板上均匀开有若干小孔，气管段的支流中的流体经过均流板上的小孔流入液管段的支流中。

所述的集流管的圆管直径为5mm～500mm。

所述的均流板的小孔直径为0.1mm～3.0mm。

所述的微通道扁管的液管段的支流与气管段的支流结构不同，具体是指：液管段和气管段的微通道支流结构不同，两边的支流的螺旋升角和各支流之间的间距不同。根据需要调节螺旋升角和间距使得支流的布置更加紧凑。

所述的微通道扁管的竖直方向上设有支架，该支架将各个支流隔开固定。

所述的微通道扁管的外部设有壳体。

所述的微通道扁管的数量为2层以上，各层自中心筒由内向外层叠绕制。

所述的微通道扁管的各个支流的直径为0.1mm～5.0mm。

本发明通过微通道扁管来代替传统圆管，并通过设置集流管改变流体所流经的微通道扁管的数目来改变流路。因此可以将在流体从气相向液相转变过程中所流经管道的横截面积降低，既降低前期气管段内气体的流阻，又增强了后期液管段内液体的换热效果。此外，通过集流管可以调整相连接的微通道扁管数目、微通道扁管的结构、扁管缠绕的螺旋升角以及扁管间距，避免了因微通道管数变化所带来的管间距变大的问题，使换热器结构更加紧凑。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为集流管的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1