CN105190214A - 换热器组件 - Google Patents

换热器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN105190214A
CN105190214A CN201380048482.1A CN201380048482A CN105190214A CN 105190214 A CN105190214 A CN 105190214A CN 201380048482 A CN201380048482 A CN 201380048482A CN 105190214 A CN105190214 A CN 105190214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat exchanger
joint face
fluid
main
exchanger assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380048482.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105190214B (zh
Inventor
J-P·特拉尼耶
M·瓦格纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of CN105190214A publication Critical patent/CN105190214A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105190214B publication Critical patent/CN105190214B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F25J5/002Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants for continuously recuperating cold, i.e. in a so-called recuperative heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04187Cooling of the purified feed air by recuperative heat-exchange; Heat-exchange with product streams
    • F25J3/04236Integration of different exchangers in a single core, so-called integrated cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/32Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/40Vertical layout or arrangement of cold equipments within in the cold box, e.g. columns, condensers, heat exchangers etc.
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/44Particular materials used, e.g. copper, steel or alloys thereof or surface treatments used, e.g. enhanced surface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本发明涉及包含两个换热器(10,50)的换热器组件(1),每一换热器(10,50)包括限定彼此相邻的第一连接面和第二连接面的平行板(12,52)的堆垛。换热器组件(1)还包括:在第一连接面和第二连接面之间的箱体(30),在箱体内的用于将主流体输送通过第一连接面和第二连接面的主腔室(30P),以及在箱体内用于输送次流体的次腔室。

Description

换热器组件
技术领域
本发明涉及换热器组件,用于形成主流体与次流体之间没有接触的热传递单元,例如基于低温的气体分离单元。此外,本发明涉及包含该换热器组件的基于低温的气体分离装置。
本发明尤其适用于气体分离领域,例如采用低温的空气分离。
背景技术
在已有技术中,基于低温的空气分离单元通常包括带有钎焊板的主换热器,主换热器形成基于低温的空气分离单元的主换热路径。
这些热交换器使处于室温的空气与来自一个或多个精馏塔的低温流***于热交换关系中。在此换热器的输出端,空气具有的温度为-175℃量级的,而被再加热流体大致处于室温(大约25℃)。因而在换热器的入口和出口之间的温度梯度约为200K,平均对数温差在2K至10K之间。
每一换热器包括一堆限定流体通道的平行板,隔板或者换热波(波状件)限定用于这些流体的通路。***封闭条确保流体通路的密封严密性。
本身众所周知的,这种换热器整体形式为长方体。该换热器的长度典型为从4至8m,它的宽度从1至1.5m,它的高度为1至2m。
根据惯例,换热器的长度为限定流体通道的平行板的最大尺寸。换热器的宽度沿着垂直于长度的方向测量。换热器高度沿着板的堆叠方向测量。
另外,已知通过组装(例如通过并排焊接)若干单独钎焊的换热器来实现该换热器的高度的增加,该方法不能用于增加长度或宽度。
该换热器的技术现状为流体流动方向在长度方向上逆流换热来从最大尺寸中获利以换热。
FR-A-2844040提出了具有流体流动方向为宽度方向的换热器,以此来显著减少待并行布置的换热器的数目(通常减少到1/4至1/6)。
然而,为了能够利用低的温差和最有效的换热隔板-波状件(例如具有短的锯齿长度和很高密度的所谓的锯齿波)实现200K量级的热梯度,必须将换热器的宽度增加至2.5m或者3.5m。现在这种换热器宽度与已有的所有钎焊炉不兼容。另外,增加钎焊炉的尺寸会导致技术可行性问题。
为了克服这个问题,WO-A-2007149345描述了包括两个并列放置的换热器的换热器组件。在这种情况下,待钎焊的换热器的数目减少到1/2至1/3,该减少系数也非常显著。
另外,WO-A-2007149345中的换热器组件包括用于流体连接并列放置的换热器的装置。在恰当的例子中,主流体为高压压缩空气,次流体为低压双氮。
然而,在WO-A-2007149345的换热器之间,主流体通过倾斜的所谓的分配隔板收集,分配隔板将次流体引入至两个侧向的供给箱(在换热器的各侧有一个供给箱),分配隔板具有产生显著的压头损失的小的排出截面。类似地,主流体通过两个侧向的供给箱和倾斜的分配隔板供给至第二换热器中,产生了显著的压头损失。
因此,为了抵消压头损失的这种增加,有必要增加换热截面。然而,换热器的尺寸受到其中制造换热器的钎焊炉的尺寸的限制。因此这种换热器组件使得必须钎焊更多的换热器和增加制造它们所需要的材料量。
本发明尤其用于全部或部分地解决上述的问题。
发明内容
为此,本发明的主题为换热器组件,用于形成在主流体与次流体之间没有接触的热传递单元,换热器组件包括两个换热器,即第一换热器和第二换热器,第一换热器和第二换热器适用于至少一种主流体例如高压压缩空气与至少一种次流体例如低压双氮之间的换热。
–各换热器包括在所谓的堆叠方向彼此平行放置的数个板构成的堆垛,用以至少限定出:i)设置为用于主流体流动的主通道和ii)设置为用于次流体流动的次通道,主通道和次通道根据预先确定的堆叠模式一个接一个。
–第一换热器的板堆定义出与第一换热器主通道流体连接的第一连接面,第二换热器的板堆定义出与第二换热器主通道流体连接的第二连接面;
–换热器组件的特征在于第一换热器与第二换热器布置为第一连接面与第二连接面相邻;和
其中它还包括:
–由第一连接面、第二连接面、在第一连接面与第二连接面之间延伸的箱容积限定出的至少一个箱体,
–在箱容积内设置的至少一个主腔室,用来在第一换热器与第二换热器之间将全部或部分主流体输送通过第一连接面和第二连接面,
–在容积箱内设置的区别于所述至少一个主腔室的至少一个次腔室,用来在第一换热器和第二换热器之间将全部或部分次流体输送通过第一连接面和第二连接面。
换句话说,本发明涉及通过使主流体通过与次流体相同的连接面来增加主流体供给箱的个数(数目严格大于2)。
在本申请中,术语“相邻”表示元件位于另一元件的附近,因而靠近这另一元件或在这另一元件旁边。特别地,两个连接面当它们沿着各自的边或者各自的部分接触时相邻。
在本申请中,术语“低压双氮”指的是与空气相比富氮的流体,其在比进入换热器的空气压力显著低的压力下制造。
典型地,预先确定的堆叠模式可包括其中主通道“P”被两个次通道“S”包围的“-S-P-S-”序列,在相应的换热器的整个高度上重复这种堆叠模式。
可替换地,预先确定的堆叠模式可包括由一个主通道“P”与一个次通道“S”构成的序列,除了端部的次通道外,次通道的高度大于主通道的高度,以避免在端部处热交换不平衡。在端部处,序列模式为:
“S’-P-S-P-S-P-S-”和“-S-P-S-P-S”。
这样,主腔室和次腔室能够将全部的主流体和全部的次流体通过第一连接面和第二连接面从一个换热器输送至相邻的换热器。因此,该热交换器组件可以增加主流体和次流体之间的换热表面面积,而不需要更改制造工具,尤其是钎焊炉。
根据本发明的一个变型,箱容积由包络箱容积的箱体壁限定。
因而,该箱体壁限定了密封的或准密封的箱容积。
在本申请中,术语“准密封”限定泄漏率可接受(即低于5%,甚至低于引入流体整个容积的1%)的容积。
根据本发明的一个实施例,第一连接面整体为平面,并且与第一换热器的所述板垂直,第二连接面整体为平面,并且与第二换热器的板垂直。
换句话说,每一换热器整体为长方体形式。
因而,该换热器具有相对容易制造的形状。
根据本发明的一个实施例,第一连接面整体为平面,并且与第一换热器的所述板垂直,第二连接面整体为平面,并且与第二换热器的板垂直。
根据本发明的一个实施例,第一连接面与第二连接面平行并且相对设置。
这样,该换热器组件可以非常紧凑,其具有最小的箱容积,使得能够减少主流体和次流体流动中的压头损失。
根据本发明的一个实施例,第一换热器和第二换热器并排设置,第一连接面和第二连接面定向成各自的法线方向基本平行,第一连接面和第二连接面优选设置成具有相邻边或共同边。
换句话说,箱体整体为半圆柱形或者半圆环形。这样,该换热器组件可以在与第一和第二连接面垂直的方向上具有相对较小的尺寸。另外,换热器的该布置简化了换热器组件的制造,因为具有更多的用于焊接和连接换热器的空间。
根据本发明的一个实施例,第一连接面和第二连接面基本彼此正交,第一连接面和第二连接面优选设置成具有相邻边或共同边。
换句话说,箱体整体为四分之一圆柱或四分之一圆环形状。因此,该换热器组件可具有适于特定应用的体积。另外,换热器的该布置简化了换热器组件的制造,因为具有更多的用于焊接和连接换热器的空间。
根据本发明的一个实施例,箱容积构成次腔室。
因此,不需要提供用于输送次流体的任何特殊导管,简化了热交换器组件的结构。
根据该实施例的一个变型,热交换器组件包括在箱体与第一连接面和第二连接面之间的密封装置。因此,该密封装置保证了箱体的密封严密性。
根据本发明的一个实施例,第一连接面整体为长方形,长方形的边由第一换热器的堆叠方向上的长和高限定,第二连接面整体为长方形,长方形的边由第二换热器的堆叠方向上的长和高限定。
换句话说,每一换热器整体为长方体形状。因而,该换热器具有相对容易制造的形状。
根据本发明的一个实施例,对于每一个换热器而言,长度比在堆叠方向测得的高度大很多,优选为大于四的倍数。
因此,该尺寸使得能够减少换热器的个数。
根据本发明的一个实施例,主腔室由各自在连接面之间延伸并与堆叠方向平行的主导管构成,主导管在横向于堆叠方向的方向上以预先确定的间隔(优选为规则间隔)分布,主导管与每一换热器的主通道流体连接,以允许换热器之间的主流体流动;各次腔室由箱体壁和相继的两个主导管的壁构成。
因此,该主腔室和次腔室的这种布置使得能够限制待组装的零件的个数。典型地,主导管设置为用于高压流体的流动,而次腔室用于低压流体的流动。
根据本发明的一个变型,主导管包括:i)优选具有环形截面的管状的纵向歧管,和ii)将歧管与第一连接面和第二连接面流体连接的主管。因此,该主导管使得能够在第一换热器和第二换热器之间有效输送主流体。
根据本发明的一个实施例,每一主导管为具有长方形底部的棱柱形状或者具有曲线形底部的圆柱状,主导管的母线方向与堆叠方向平行。
换句话说,主导管的壁为平面且与堆叠方向平行。因而,该长方形截面限制了在主腔室和次腔室中的压头损失。
根据本发明的一个实施例,各主导管包括通过机械固定装置固定在一起的至少两部分,机械固定装置优选选自由螺钉、法兰、铆钉、压接元件、嵌入元件、卡扣连接元件、预紧装配元件和例如燕尾榫的互补形式元件构成的组中。
因此,该布置使得能够在限制由主流体和次流体的流动方向改变所引起的压头损失的同时获得扩展的换热表面面积。
根据本发明的一个实施例,在各次通道中,在相应的主导管上放置阻塞构件,用来阻止次流体在所述主导管中流动。
因此,换热器组件的组装相对快速完成。
根据本发明的一个变型,每一个换热器的整体形状为长方体,每一连接面的整体形状为长方形,所谓的堆叠方向平行于长方体的高度方向,隔板平行于长方体长度方向延伸,每一连接面整体形成与所述所谓堆叠方向垂直且与长方体的长度和宽度平行的平面。
如此,这样的几何形状使得在限制由主流体和次流体的流动方向改变所引起的压头损失的同时获得扩展的换热表面面积成为可能。另外,这样的几何形状使得可以最大化换热器组件的尺寸,因为它最大化了钎焊炉的占用。
根据本发明的一个实施例,主腔室和次腔室完全或部分地由由柔性材料制成的壁限定,柔性材料优选选自由不锈钢、铝、铝合金、在低温时具有柔性的有机材料例如聚四氟乙烯构成的组。
因此,这种柔性壁使得可以最大化密封严密性(超稳***),限制在每一换热器结构上的应力集中,这对于大尺寸尤为重要。
根据本发明的一个实施例,根据本发明的换热器组件还包括被称为是过冷却器的另外的换热器,过冷却器与并排放置的换热器中的一个流体连接。
如此,该过冷却器使得可以增加换热器组件的效率,因为它使得可以利用与塔输出端处的残余低温氮换热来实现流体的二次冷却。残余氮的流动方向为横向,也就是说与换热器宽度相对应的方向。对于液体而言,流动方向可以为交叉流或逆流。
根据本发明的一个实施例,每一换热器在其***包括主供给箱和次供给箱,主供给箱和次供给箱设置为分别向主通道或次通道中引入或从主通道或次通道排出主流体或次流体,主供给箱和次供给箱优选设置为主流体的流动方向与次流体的流动方向相反。
如此,主供给箱和次供给箱实现了尤为有效的所谓的“逆流”换热。
根据本发明的一实施例,每一换热器包括限定主通道和次通道的隔板,隔板由锯齿型的热交换波状件形成,锯齿形的热交换波状件每单元长度密度大于800个波每米,具有小于5mm的锯齿长度,具有在3mm到20mm之间的优选为5mm到15mm之间的波高。
如此,所述隔板赋予热交换器组件高的热交换效率。
根据本发明的一实施例,每一换热器设置为在每一换热器中主流体和次流体的流动方向为沿着换热器内的宽度方向的横向。
另外,本发明的主题是基于低温的空气分离装置,其包括根据本发明的至少一个换热器组件,主流体为高压压缩空气,次流体为低压双氮。
如此,该单元使得可以通过低温大量地分离空气。
上述的本发明的实施例和变形可以单独或者以任何技术上可能的结合的方式实施。
附图说明
根据单独地给出作为非限制性例子的下面描述和参照附图,本发明将很好理解,其优点也会显现,其中:
图1:是根据本发明的第一实施例的换热器组件的立体示意图;
图2:沿着图1中平面Ⅱ的截面图;
图3:沿着图1中平面Ⅲ的截面图;
图4:图2中的细节Ⅳ的局部放大图;
图5:图3中的细节Ⅴ的局部放大图;
图6:图4的可替代实施例中与图4相类似的视图;
图7:图4的可替代实施例中与图4相类似地视图;
图8:沿着线Ⅷ-Ⅷ的截面图;
图9:根据本发明的第二实施例的换热器组件的立体示意图;
图10:根据本发明的第三实施例的换热器组件的立体示意图;
图11:图10中的平面ⅩI的横截面图;和
图12:根据本发明的第四实施例的换热器组件的立体示意图。
具体实施方式
图1、2和3示出了一换热器组件1,用于形成主流体与次流体之间无接触的热传递单元5。
在图1至3的例子中,单元5旨在结合在基于低温的空气分离装置中,基于低温的空气分离装置包括换热器组件1,在基于低温的空气分离装置中主流体为高压压缩空气,次流体为低压双氮(四氧化二氮)。压缩空气为生热流体,双氮为冷却剂。然而,主流体和次流体可以为其他流体,其取决于热传递单元的应用。
根据本发明的另一实施例,换热器组件包括数种生热流体和/或数种冷却剂。
换热器组件1包括通过相邻表面11和51并排放置的两个换热器10和50。相邻表面11和51为平面的。
换热器10包括数个板12的堆垛,图1中用标号12示意性地表示出了数个板中的一些。类似地,换热器50包括数个板的堆垛,图1中用标号52示意性地表示出了数个板中的一些。
板12在所谓的堆叠方向Z上彼此平行设置,以用来限定出i)设置用于主流体流动的主通道12P,和ii)设置用于次流体流动的次通道12S。主通道12P和次通道12S根据预先设定的堆叠模式一个接一个(这里为“-主-次-主-”)。
在图1至3所示的例子中,每一主通道12P与次通道12S交替。可替换地,堆叠模式可以为两个次通道包围一个主通道的模式(“-次-主-次-”)。
类似地,板52沿着所谓的堆叠方向Z彼此平行放置,以用来限定:i)设置用于主流体流动的主通道52P,和ii)设置用于次流体流动的次通道52S。主通道52P和次通道52S按照预先确定的堆叠模式一个接一个。在图1至3的例子中,每一主通道52P与次通道52S交替。
第一换热器10的板12的堆垛限定了与第一换热器10的主通道12P流体连接的第一连接面12F。类似地,第二换热器50的板52的堆垛限定了与第二换热器50的主通道52S流体连接的第二连接面52F。
本身已知地,换热器10或50整体形状为长方体。
这里换热器10或50的宽度和长度分别沿着X轴和Y轴方向测量。
在图1至3的例子中,第一连接面12F和第二连接面52F各自整体为长方形。第一换热器10和第二换热器50各自整体为长方体形。
第一换热器10和第二换热器50设置成第一连接面12F与第二连接面52F相邻。在图1至3的例子中,第一连接面12F和第二连接面52F平行并且相对设置。
第一连接面12F整体为平面且垂直于第一换热器10的板12。类似地,第二连接面52F整体为平面且垂直于第二换热器50的板52。
另外,换热器10包括在板12之间延伸的隔板(间隔件)14,以限定i)设置为用于主流体流动的主通路14P。在(图2中没有的)另外两个相继的板12之间,隔板14限定ii)未显示的设置用于次流体流动的次通路。隔板14通常称为热交换波或“翅片”。
类似地,换热器50包括在板52之间延伸的隔板54,以限定i)设置为用于主流体流动的主通路54P,或在图2中未显示的次通路。
如下面的详细描述中,换热器10包含用于流体连接换热器10和50的装置。
每一换热器10或50整体形状为长方体形。堆叠方向Z平行于长方体的高度方向。隔板14或54沿着平行于长方体的长度方向延伸。
第一连接面12F的整体形状为长方形,长方形的边由第一换热器10沿纵向X的长度和沿堆叠方向Z的高度决定。
第二连接面52F的整体形状为长方形,长方形的边由第二换热器50沿纵向X的长度和沿堆叠方向Z的高度决定。
第一连接面12F和第二连接面52F各自整体构成平坦表面11或51,平坦表面11或51与堆叠方向Z垂直,并且平行于第一或第二换热器10或50构成的长方体的长度(方向X)和宽度(方向Y)。
每一换热器10或50包括,在其***的,主供给箱16或56和次供给箱18或58。主供给箱16或56和次供给箱18或58设置为将主流体或次流体引入或导出主通道12P或次通道12S。主供给箱16或56和次供给箱18或58在此设置成主流体的流动方向与次流体的流动方向相反,换句话说“逆流”。
单元5还包括主歧管6和次歧管7。主歧管6输送处于高压的全部或部分主流体,次歧管7输送处于低压的全部或部分次流体。
如图2、3、4和5所示,在两个相继的板12或52之间,设置一系列的隔板14或54以用于形成至少一个相应的分配空间21P,21S或61P,61S。分配空间21P,21S或者61P,61S没有隔板14或54,其是由两个相继的板12或52和相应的连接面12或52限定(围成),这样使得该分配空间21P,21S或61P,61S与全部或部分主通路14P或次通路14S流体连接,主通路14P和次通路14S由该系列隔板14或54限定。分配空间在纵向X方向的尺寸典型地在50mm至100mm的数量级。
替代地,一个或多个分配空间可以没有任何隔板或者包括所谓的分配隔板——那也就是说允许朝向主供给箱16或56和/或次供给箱18或58的流体循环——或者甚至可以包括一机械支撑装置,其允许在保持在通道平面内流体横向自由循环的同时钎焊。例如,分配空间可以包括固态泡沫铝、用于在承受压力的同时最大限度地去除材料的机加工的杆、销或具有销钉的钢板。
更为具体地,分配空间21P或61P与主通路14P流体连接,而分配空间21S或61S与全部或部分次通路14S流体连接。
在图1至3的例子中,每一系列隔板包括设置在相继两个板12或52之间的所有隔板14或54。换句话说,分配空间21P或61P具有与相应的主通道12P或52P相同的排出断面。分配空间21P或61P可以具有比相应的主通道12P或52P更大的排出断面。类似地,分配空间21S或61S具有与相应的次通道12S或52S相同的排出断面。
另外,换热器组件1包括由第一连接面12F、第二连接面52F和在第一连接面12F和第二连接面52F之间延伸的箱容积V30限定出的箱体30。箱容积V30由包络箱容积的箱体壁确定。
箱体30具有在方向Y上一个接一个的主腔室30P和次腔室30S,方向Y横向于堆叠方向Z。
另外,换热器组件1包括主腔室30P,主腔室30P设置在箱容积V30内用来在第一换热器10和第二换热器50之间将部分或全部主流体输送通过第一连接面12F和第二连接面52F。
类似地,换热器组件1包括与主腔室30P不同的次腔室30S。次腔室30S设置在箱容积V30内用来在第一换热器10和第二换热器50之间将部分或全部次流体输送通过第一连接面12F和第二连接面52F。
各主腔室30P与分别属于两个换热器10和50的两个相应主通道12P和52P流体连接,以实现在换热器10和50之间的主流体流动,如由图2或4中箭头示意性表示的。
类似地,每个次腔室30S流体连接到分别属于两个换热器10和50的两个相应次通道12S和52S,以允许换热器10和50之间的次流体的流动,如图3或5中的箭头示意性表示的。
如图4所示,主腔室30P通过主导管31P形成,每一主导管31P在相邻表面11和51之间延伸并且平行于堆叠方向Z。如图2所示,主导管31P在方向Y上以规则间隔分布,方向Y横向于堆叠方向Z。
主导管31P与每一换热器10或50的主通道12P和52P流体连接,以实现在换热器10和50之间的主流体的流动。
在图1至3的例子中,每一次腔室30S通过箱体30的壁和两个相继主导管31P的壁形成。
如图4所示,每一主导管31P形状为具有长方形底部的棱柱,棱柱的母线平行于堆叠方向Z。因而,主导管31P的壁为平面的,并且平行于堆叠方向Z。
如图2和图5所示,在每一个次通道12S和52S中,一个阻塞元件122S或162S放置在相应的主导管131P上,用以阻止次流体在该主导管131P内的流动。
图6示出了根据本发明的一个变形实施例的换热器组件101的部分。因为换热器组件101与换热器组件1类似,除了下面列出的显著不同,上面与图1至4关联给出的关于换热器1的描述可以应用到换热器组件101上。
结构或功能上与换热器组件1的构件相同或相当的换热器组件101的构件采用相同的数值标记增加100来标记。因而,这里定义了隔板114和154、分配空间121P和161P、主腔室130P和次腔室130S、主导管131P。
换热器组件101与换热器组件1的区别在于每一主导管131P由通过互补形式固定在一起的三部分组成,在这例子中为燕尾榫133。
图7和图8示出了根据本发明的另一变形实施例的换热器组件的部分,其与换热器组件101的区别在于通过可以定义卡扣连接元件的互补形式固定在一起的部分。
图9示出了根据发明的第二个实施例的换热器组件301。因为换热器组件301与换热器组件1类似,除了下面列出的显著不同,上面与图1至4关联给出的关于换热器组件1的描述可以应用到换热器组件301上。
结构或功能上与换热器组件1的构件相同或相当的换热器组件301的构件采用相同数值标记增加300来标记。因而,定义出了换热器310和350。
换热器组件101与换热器组件1的区别在于换热器组件101包括被称为是过冷却器370的另外的换热器。过冷却器370与换热器350流体连接。
图10和11示出了根据本发明的第三个实施例的换热器组件401。因为换热器组件401与换热器组件1类似,除了下面列出的显著不同,上面与图1至4关联给出的关于换热器组件1的描述可以应用到换热器组件401上。
结构或功能上与换热器组件1的构件相同或相当的换热器组件401的构件采用相同数值标记增加400来标记。因而这里定义出了第一换热器410和第二换热器450、第一连接面412F和第二连接面452F、箱体430、主导管431P、主歧管406、次歧管407和次供给箱418或458。
如图10和11所示,换热器组件401与换热器组件1的区别主要在于第一换热器410和第二换热器450并排布置。第一连接面412F和第二连接面452F定向成各自的法线方向N412F和N452F相互平行。因此,箱体430和其箱体容积整体为半圆柱状。
另外,与换热器组件1不同,第一连接面412F和第二连接面452F设置为具有共同的边,如图10和11所示。
而且,与换热器组件1不同,主导管431P包括i)具有环形横截面的管状纵向歧管431C和ii)将歧管431C与第一连接面412F和第二连接面452F流体连接的主管431T。
另外,换热器组件401与换热器组件1的区别在于箱体430和因而箱体容积形成了整个次腔室。该次腔室因而绕着由主导管431P所形成的主腔室延伸。换热器组件401包括密封装置,密封装置在箱体与第一连接面和第二连接面之间密封。
图12示出了根据本发明的第四实施例的换热器组件501。因为换热器组件501与换热器组件1类似,除了下面列出的显著不同,上面与图1至4关联给出的关于换热器组件1的描述可以应用到换热器组件501上。
结构或功能上与换热器组件1的构件相同或相当的换热器组件501的构件采用相同数值标记增加500来标记。因而这里定义出了第一换热器510和第二换热器550、第一连接面512F和第二连接面552F、箱体530和主导管531P。
如图12所示,换热器组件501与换热器组件1的区别主要在于第一连接面512F和第二连接面552F相互垂直。
第一连接面512F和第二连接面552F设置为具有共同的边。因而,箱体530整体为四分之一圆柱形。

Claims (17)

1.换热器组件(1;101;301;401;501),用于形成在主流体和次流体之间无接触的热传递单元(5),换热器组件(1)包括适于用于例如高压压缩空气的至少一个主流体与例如低压二氮的至少一个次流体之间换热的两个换热器(10,50;410;550;510,550),即第一换热器(10;410;510)和第二换热器(50;450;550),
-每一换热器(10,50)包括在所谓的堆叠方向(Z)上互相平行布置的数个板(12,52)的堆垛,以至少限定出i)设置为用于主流体流动的主通道(12P,52P)和ii)设置为用于次流体流动的次通道(12S,52S),主通道(12P,52P)和次通道(12S,52S)按照预先设定的堆叠模式一个接一个,
-第一换热器(10;410;510)的板(12)的堆垛限定了与第一换热器(10;410;510)的主通道(12P)流体连接的第一连接面(12F;412F;512F),第二换热器(50;450;550)的板(52)的堆垛限定了与第二换热器(50;450;550)的主通道(52P)流体连接的第二连接面(52F;452F;552F);
-换热器组件(1;101;301;401;501)的特征在于:第一换热器(10)和第二换热器(50)布置为第一连接面(12F)与第二连接面(52F)相邻;和
其中,换热器组件还包括:
-由第一连接面、第二连接面、在第一连接面(12F;412F;512F)和第二连接面(52F;452F;552F)之间延伸的箱容积(V30)限定出的箱体(30;430;530),
-设置在箱容积(V30)内的用以在第一换热器(10)和第二换热器(50)之间将全部或部分主流体输送通过第一连接面(12F;412F;512F)和第二连接面(52F;452F;552F)的至少一个主腔室(30P),
-与所述至少一个主腔室(30P)不同的至少一个次腔室,其设置在箱容积(V30)内用以在第一换热器(10)和第二换热器(50)之间将全部或部分次流体输送通过第一连接面(12F;412F;512F)和第二连接面(52F;452F;552F)。
2.根据权利要求1所述的换热器组件(1;101;301;401;501),其中,第一连接面(12F;412F;512F)整体为平面并且垂直于第一换热器的所述板(12),第二连接面(52F;452F;552F)整体为平面并且垂直于第二换热器的所述板(52)。
3.根据权利要求2所述的换热器组件(1),其中,第一连接面(12F)和第二连接面(52F)平行并且相对放置。
4.根据权利要求2所述的换热器组件(401),其中,第一换热器(410)和第二换热器(450)并排设置,第一连接面(412F)和第二连接面(452F)在基本平行的各自的法线方向上定向,第一连接面(412F)和第二连接面(452F)优选设置为具有相邻或共同的边。
5.根据权利要求2所述的换热器组件(501),其中,第一连接面(512F)和第二连接面(552F)基本相互垂直,第一连接面(552F)和第二连接面(552F)优选设置为具有相邻或共同的边。
6.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,箱容积(V30)形成次腔室。
7.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,第一连接面(12F)整体为长方形,该长方形的边由第一换热器(10)的长度和在堆叠方向上的高度确定,并且其中第二连接面(52F)整体为长方形,该长方形的边由第二换热器(50)的长度和在堆叠方向上的高度确定。
8.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,对于每一换热器(10,50),长度比在堆叠方向上测量的高度大很多,优选为大于4的倍数。
9.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,主腔室(30P)由各在连接面(12,52)之间延伸的并且与堆叠方向(Z)平行的主导管(31P)形成,主导管(31P)在横向于堆叠方向(Z)的方向(Y)上以预先确定的间隔,优选为规则间隔分布,主导管(31P)与每一换热器(101)的主通道(12P,52P)流体连接,以实现在换热器(10,50)之间的主流体流动;和
其中各次腔室(30S)由箱体(30)的壁和两个相继的主导管(31P)的壁形成。
10.根据权利要求3所述的换热器组件(1),其中,每一主导管(31P)的形状为具有长方形底部的棱柱或具有曲线形底部的圆柱,其母线平行于堆叠方向(Z)。
11.根据权利要求3或4所述的换热器组件(1;101),其中,各主导管(31P;131P;231P)由通过机械固定装置(133,233)固定在一起的至少两部分组成,机械固定装置优选选自由螺钉、法兰、铆钉、压接元件、嵌入元件、卡扣连接元件、预紧装配元件和例如燕尾榫的互补形式元件构成的组。
12.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,在各次通道(12S,52S)中,阻塞元件(122S,162S)放置在相应的主导管(31P)上,以阻止次流体在所述主导管(31P)中流动。
13.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件,其中,主腔室和次腔室完全或部分地由柔性材料制成的壁限定,柔性材料优选选自由不锈钢、铝、铝合金、在低温时具有柔性的有机材料例如聚四氟乙烯构成的组。
14.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(301),其还包括被称为是过冷却器(370)的另外的换热器,过冷却器(370)与并排放置的换热器(310,350)中的一个流体连接。
15.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,每一换热器(10,50)在其***包括主供给箱(16,56)和次供给箱(18,58),主供给箱和次供给箱构造用于分别将主流体或次流体引入到主通道(12P,52P)或次通道(12S,52S)中或从主通道(12P,52P)或次通道(12S,52S)排出,主供给箱(16,56)和次供给箱(18,58)优选设置成主流体的流动方向与次流体的流动方向相反。
16.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,每一换热器包括限定出主通道或次通道的隔板,隔板由锯齿型的热交换波状件形成,锯齿形的热交换波状件每单元长度的密度大于800个波每米,具有小于5mm的锯齿长度,具有在3mm到20mm之间,优选为5mm到15mm之间的波高。
17.根据前面任一项权利要求所述的换热器组件(1),其中,每一换热器设置为在每一换热器中主流体和次流体的流动方向为沿着换热器内的宽度方向延伸的横向(Y)。
CN201380048482.1A 2012-09-19 2013-09-19 换热器组件 Active CN105190214B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1258783 2012-09-19
FR1258783A FR2995671B1 (fr) 2012-09-19 2012-09-19 Ensemble d'echangeurs de chaleur et unite de separation comprenant un tel ensemble d'echangeurs de chaleur
PCT/FR2013/052168 WO2014044979A2 (fr) 2012-09-19 2013-09-19 Ensemble d'échangeurs de chaleur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105190214A true CN105190214A (zh) 2015-12-23
CN105190214B CN105190214B (zh) 2018-01-05

Family

ID=47295006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380048482.1A Active CN105190214B (zh) 2012-09-19 2013-09-19 换热器组件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10330391B2 (zh)
EP (1) EP2898279B1 (zh)
JP (1) JP6309525B2 (zh)
CN (1) CN105190214B (zh)
ES (1) ES2649940T3 (zh)
FR (1) FR2995671B1 (zh)
WO (1) WO2014044979A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112041630A (zh) * 2017-05-30 2020-12-04 国际壳牌研究有限公司 使用间接换热器的方法和包含此类换热器的用于处理液化天然气的设备
WO2023029533A1 (zh) * 2021-09-06 2023-03-09 浙江吉利控股集团有限公司 用于非热泵热管理集成模块的集成通道装置及电动车

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2402989Y (zh) * 1999-12-24 2000-10-25 四平市北方压力容器制造厂 空气热交换器
US20030041619A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-06 Yingzhong Lu Integrated gas dehydrator
CN101071047A (zh) * 2006-04-20 2007-11-14 株式会社聚源 热交换器制造方法
US20070295027A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Henry Edward Howard Plate-fin heat exchanger
WO2007149345A2 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Praxair Technology, Inc. Plate -fin heat exchanger

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1875128A (en) * 1931-09-02 1932-08-30 Int Comb Eng Corp Air heater
DE1152432B (de) * 1962-04-21 1963-08-08 Linde Eismasch Ag Platten-Kondensator-Verdampfer, insbesondere fuer Gas- und Luftzerleger
US3266568A (en) * 1964-01-21 1966-08-16 Trane Co Connecting means for heat exchanger cores
US3552488A (en) * 1968-12-27 1971-01-05 Pall Corp Plate-fin heat exchanger
US3860065A (en) * 1970-04-08 1975-01-14 Trane Co Distributor for plate type heat exchanger having side headers
DE2048386C3 (de) * 1970-10-01 1974-01-10 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Plattenwärmetauscher
JPS50144351U (zh) * 1974-05-16 1975-11-28
US4116271A (en) * 1975-02-04 1978-09-26 Guido Amandus De Lepeleire Counter-current bumped plates heat exchanger
JPS59130963U (ja) * 1983-02-18 1984-09-03 株式会社神戸製鋼所 連結型プレ−トフイン式熱交換器
US5029639A (en) * 1988-08-15 1991-07-09 The Air Preheater Company, Inc. High efficiency folded plate heat exchanger
FR2796137B1 (fr) * 1999-07-07 2001-09-14 Air Liquide Vaporiseur-condenseur a bain a plaques brasees et son application a un appareil de distillation d'air
FR2844040A1 (fr) 2002-08-28 2004-03-05 Air Liquide Echangeur de chaleur a plaques brasees et installation correspondante
US6834515B2 (en) * 2002-09-13 2004-12-28 Air Products And Chemicals, Inc. Plate-fin exchangers with textured surfaces
US20110139417A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Uop Llc Method for making brazed aluminum heat exchanger and apparatus
US8572862B2 (en) * 2010-10-25 2013-11-05 Battelle Memorial Institute Open-loop heat-recovery dryer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2402989Y (zh) * 1999-12-24 2000-10-25 四平市北方压力容器制造厂 空气热交换器
US20030041619A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-06 Yingzhong Lu Integrated gas dehydrator
CN101071047A (zh) * 2006-04-20 2007-11-14 株式会社聚源 热交换器制造方法
WO2007149345A2 (en) * 2006-06-19 2007-12-27 Praxair Technology, Inc. Plate -fin heat exchanger
US20070295027A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Henry Edward Howard Plate-fin heat exchanger

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112041630A (zh) * 2017-05-30 2020-12-04 国际壳牌研究有限公司 使用间接换热器的方法和包含此类换热器的用于处理液化天然气的设备
CN112041630B (zh) * 2017-05-30 2022-06-07 国际壳牌研究有限公司 使用间接换热器的方法和包含此类换热器的用于处理液化天然气的设备
WO2023029533A1 (zh) * 2021-09-06 2023-03-09 浙江吉利控股集团有限公司 用于非热泵热管理集成模块的集成通道装置及电动车

Also Published As

Publication number Publication date
FR2995671B1 (fr) 2014-10-03
EP2898279B1 (fr) 2017-11-08
WO2014044979A3 (fr) 2016-01-07
FR2995671A1 (fr) 2014-03-21
US10330391B2 (en) 2019-06-25
JP2016506487A (ja) 2016-03-03
CN105190214B (zh) 2018-01-05
ES2649940T3 (es) 2018-01-16
WO2014044979A2 (fr) 2014-03-27
US20150233645A1 (en) 2015-08-20
EP2898279A2 (fr) 2015-07-29
JP6309525B2 (ja) 2018-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5755280A (en) Plate-type heat exchanger
US9746256B2 (en) Shell and tube heat exchanger with a vapor port
US8028410B2 (en) Gas turbine regenerator apparatus and method of manufacture
US20200041212A1 (en) Counter flow heat exchanger
US20150083379A1 (en) Plate heat exchanger and refrigeration cycle system including the same
US20140246185A1 (en) Heat Exchanger With Stacked Plates
JP2019518925A (ja) 熱交換器および熱交換モジュール
EP3183528A1 (en) Low refrigerant charge microchannel heat exchanger
RU2760724C2 (ru) Способ использования непрямого теплообменника и установки для переработки сжиженного природного газа, содержащей такой теплообменник
US20170157722A1 (en) Cross flow ceramic heat exchanger and method for manufacturing
US20180142956A1 (en) Single pass cross-flow heat exchanger
CN105190214A (zh) 换热器组件
US20180120033A1 (en) Heat exchanger with stacked plates
US10197341B2 (en) Heat exchanger for motor vehicle
US20130062039A1 (en) System and method for exchanging heat
CN103650260A (zh) 具有热交换器的气体激光器
EP1998131B1 (en) Gas cooler for hot-water supply system
US20220357110A1 (en) Heat exchanger module of the type having plates comprising channels incorporating at least one fluid supply and distribution zone formed by studs
EP3719431A2 (en) Charge air cooler
US11879691B2 (en) Counter-flow heat exchanger
RU2395775C1 (ru) Коллекторный пластинчатый теплообменник
KR20190075679A (ko) 쉘앤플레이트 열교환기용 쉘 및 이를 구비한 쉘앤플레이트 열교환기
CN219677372U (zh) 一种换热装置及电池换热***
RU203282U1 (ru) Конструкция спирального теплообменника
JP4549228B2 (ja) プレート熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant