[发明专利]热交换器

说明书

本文描述的是一种热交换器（1；1*；100），包括：‑管束（8），每个管在相应伸长方向（X1）上延伸并且限定沿着所述伸长方向延伸的用于工作流体的流动路径，其中，管束的每个管（8）能够供应有工作流体；‑由热传导材料制成的基体（6），所述基体（6）容纳所述束的管（8）并且构造成在使用中促进流动通过所述束的对应管（8）的工作流体之间的热交换；以及‑由布置在所述基体（6）周围的热绝缘材料制成的壳（4），其中：所述基体（6）由多个部段（10；10*）组成，所述多个部段（10；10*）布置成沿所述伸长方向（X1）对齐并且与横向于所述伸长方向（X1）延伸的热中断部（12）交替。

技术领域

本发明涉及热交换器。具体地，已经参照用于携带侵略性化学物种（例如，有毒和/或腐蚀性物种）的高压和高温流体的热交换器来研发本发明。

现有技术和一般技术问题

高压和高温流体（可能携带侵略性化学物种）需要明显专门构造的热交换器，通常是基于所谓的双管技术。

上述技术设想了生产具有一对管状元件的热交换器，一个管状元件在另一个管状元件内部，热流体和冷流体在其中流动。然而，该技术很可能需要大量经济资源来生产和安装热交换器并且同样导致采用非常复杂的技术方案来补偿根据哪个流体通过每个管而导致的在内管和外管的轴向方向上的不同热膨胀。

在传统双管热交换器或者管壳式热交换器（其在流体的高温条件下操作）的情况下，这会导致需要提供用于将内管和外管连接至将流体携带至热交换器的膨胀接头，或者否则需要提供昂贵的和复杂的浮动头。

应该注意的是，热交换器必须由能够承受极高结构应力（热应力和机械应力）以及同时承受相同程度的化学性质的应力（腐蚀和脆化）的材料制成。

因此，这些装置的生产并不完全简单并且在经济上甚至更为不利，因为仅对结构强度的保证就会使得需要采用非常大的壁厚，因此由于必须使用高强度钢，所以材料的成本成倍增加。由于需要采用高强度合金（诸如，Inconel 825或者AISI 316L钢）以便能够承受被暴露于遍布在流体流中的侵略性化学物种，所以热交换器在任何情况下均具有异常高的固有成本。

此外，大的壁厚会使得需要通过如下方式来获得热交换器的管：通过移除单个铸造块的原料来进行机加工，或者否则通过研磨拉制的圆柱形管状元件。

在任一种情况下，除了所有上述构造的复杂问题之外，所使用的材料和所涉及的壁厚很可能会影响机加工过程的成本到达如下的程度：对使用热交换器的工厂的总体经济具有不可忽略的影响。

发明目的

本发明的目的是克服先前提到的技术问题。

具体地，本发明的目的是简化用于由侵略性化学物种组成的处于高压和高温下的流体的热交换器的生产，从而降低其生产成本并且防止由于热膨胀引起的失效。

发明内容

本发明的目的由具有形成所附权利要求的主题的特征的热交换器来实现，其构成本文所提供的关于本发明的技术教导的整体部分。

本发明的目的由热交换器来实现，该热交换器包括：

-管束，每个管在相应伸长方向上延伸并且限定在所述伸长方向上扩展的用于工作流体的流动路径，其中，所述束中的每个管可以供应有工作流体；

-由热传导材料制成的基体（matrix），该基体容纳所述束的管并且构造成在使用中促进流动通过所述束的对应管的工作流体之间的热交换；以及

-由布置在所述基体周围的热绝缘材料制成的壳，

其中：

所述基体由多个部段组成，该多个部段与横向于所述伸长方向延伸的热中断部交替。

附图说明