JP2021517232A - Heat exchanger with improved liquid / gas mixer - Google Patents
Heat exchanger with improved liquid / gas mixer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021517232A JP2021517232A JP2020547200A JP2020547200A JP2021517232A JP 2021517232 A JP2021517232 A JP 2021517232A JP 2020547200 A JP2020547200 A JP 2020547200A JP 2020547200 A JP2020547200 A JP 2020547200A JP 2021517232 A JP2021517232 A JP 2021517232A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel
- phase
- orifice
- fluid
- distance
- 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
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 142
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 150
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 40
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 24
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 14
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 6
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012455 biphasic mixture Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- -1 but not limited to Chemical class 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 2
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-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
- F28D9/0062—Heat-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 spaced plates with inserted elements
- F28D9/0068—Heat-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 spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/048—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of ribs integral with the element or local variations in thickness of the element, e.g. grooves, microchannels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
- F25J2290/32—Details on header or distribution passages of heat exchangers, e.g. of reboiler-condenser or plate heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
- F28F2250/108—Particular pattern of flow of the heat exchange media with combined cross flow and parallel flow
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
本発明は、少なくとも１種の第１の流体（Ｆ１）を流すための第１の一連の通路（１０）と、少なくとも前記第１の流体（Ｆ１）と熱交換関係に置かれる少なくとも１種の第２の流体（Ｆ２）を流すための第２の一連の通路（２０）とを画定するように、平行及び縦方向（ｚ）に平行に配置された複数のプレート（２）と、第１の一連の前記少なくとも１つの通路（１０）に提供された混合装置（３）であって、縦方向（ｚ）に流体（Ｆ１）の第１の相（６１）が流れるための少なくとも１つの第１のチャネル（３１）と、流体（Ｆ１）の第２の相（６２）が流れるための少なくとも１つの第２のチャネル（３２）と、第１のチャネル（３１）及び第２のチャネル（３２）の間の流体接続を確立する複数の開口部（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）であって、縦方向（ｚ）に連続した位置（ｚｉ、ｚｉ＋１、…）を占める複数の開口部（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）とを備える混合装置（３）とを備える熱交換器（１）に関する。本発明によれば、縦方向（ｚ）に平行に測定された、２つの連続する位置（ｚｉ、ｚｉ＋１、…）間の距離は可変である。【選択図】図３The present invention comprises a first series of passages (10) for flowing at least one first fluid (F1) and at least one that is placed in a heat exchange relationship with at least the first fluid (F1). A plurality of plates (2) arranged in parallel and parallel to the longitudinal direction (z) so as to define a second series of passages (20) for flowing a second fluid (F2), and a first. The mixing device (3) provided in the series of at least one passage (10) of the above, at least one first phase (61) for the flow of the first phase (61) of the fluid (F1) in the longitudinal direction (z). One channel (31), at least one second channel (32) for the flow of the second phase (62) of the fluid (F1), and a first channel (31) and a second channel (32). ), Which occupy a plurality of openings (34i, 34i + 1, ...) That occupy continuous positions (zi, zi + 1, ...) In the vertical direction (z). , ...) The present invention relates to a heat exchanger (1) including a mixing device (3) and. According to the present invention, the distance between two consecutive positions (zi, zi + 1, ...) Measured in parallel in the longitudinal direction (z) is variable. [Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、熱交換関係に置かれる各流体用の一連の通路を備える熱交換器に関し、熱交換器は、少なくとも１種類の二相の液体／気体混合物を一連の通路の１つに分配するための少なくとも１つの混合装置を含む。 The present invention relates to a heat exchanger having a series of passages for each fluid placed in a heat exchange relationship, in which the heat exchanger distributes at least one two-phase liquid / gas mixture into one of the series of passages. Includes at least one mixer for.
特に、本発明は、液体−気体混合物の少なくとも１種の流れ、特に多成分混合物、例えば炭化水素の混合物の流れを、少なくとも１つの他の流体、例えば天然ガスとの熱交換を介して蒸発させる熱交換器に適用することができる。 In particular, the present invention evaporates at least one stream of a liquid-gas mixture, particularly a stream of a multi-component mixture, eg, a mixture of hydrocarbons, via heat exchange with at least one other fluid, eg, a natural gas. It can be applied to heat exchangers.
交換器に一般的に使用される技術は、アルミニウム製のろう付けされたプレート及びフィンの交換器の技術であり、これにより非常にコンパクトで熱交換表面積が大きい装置を得ることが可能になる。 A commonly used technique for exchangers is the technique of aluminum brazed plate and fin exchangers, which makes it possible to obtain devices that are very compact and have a large heat exchange surface area.
これらの熱交換器は、一連のフィン又は波形の脚で形成された熱交換波形部品が間に挿入され、かくして蒸発通路及び凝縮通路のスタックを構成するプレートを備え、前者は冷媒液体を蒸発させることを目的とし、後者は熱産生ガスを凝縮することを目的としている。流体間の熱の交換は相変化を伴って又は伴わずに起こり得る。 These heat exchangers are interspersed with heat exchange corrugated components formed of a series of fins or corrugated legs, thus comprising plates that form a stack of evaporation and condensing passages, the former evaporating the refrigerant liquid. The latter aims to condense the heat-producing gas. Heat exchange between fluids can occur with or without phase change.
液体−気体混合物を使用する交換器の正しい動作を保証するために、液相と気相の比率は全ての通路で同じでなければならず、同一通路内で均一でなければならない。 To ensure the correct operation of the exchanger using the liquid-gas mixture, the ratio of liquid phase to gas phase must be the same in all aisles and must be uniform in the same aisle.
交換器の寸法は、相の均一な分布を仮定して、したがって、混合物の露点温度に等しい、液相の蒸発の終わりの単一温度を仮定して計算される。 The dimensions of the exchanger are calculated assuming a uniform distribution of phases and therefore a single temperature at the end of evaporation of the liquid phase, which is equal to the dew point temperature of the mixture.
多成分混合物の場合、蒸発の終わりの温度は、通路内の液相と気相の比率に依存する。 For multi-component mixtures, the temperature at the end of evaporation depends on the ratio of the liquid phase to the vapor phase in the passage.
２つの相の不均等な分布の場合、第１の流体の温度プロファイルは、通路ごとに変化するか、又は同一通路内でさえ変化する。この不均一な分布により、二相混合物と熱交換関係にある流体は、意図されるよりも高い交換器出口温度を有し得、その結果、熱交換器の性能が低下する可能性がある。 In the case of an uneven distribution of two phases, the temperature profile of the first fluid varies from passage to passage, or even within the same passage. Due to this non-uniform distribution, the fluid in a heat exchange relationship with the two-phase mixture can have a higher than intended exchanger outlet temperature, which can result in poor heat exchanger performance.
混合物の液相及び気相をできるだけ均等に分布させる１つの解決策は、それらを別々に熱交換器に導入し、次にそれらが熱交換器内に入った時点でのみそれらを混合することである。 One solution to distribute the liquid and gas phases of the mixture as evenly as possible is to introduce them separately into the heat exchanger and then mix them only when they enter the heat exchanger. is there.
文献ＦＲ−Ａ−２５６３６２０号は、二相混合物を流すことを意図した一連の通路に溝付きバーが挿入されているそのような交換器を記載している。この混合装置は、液相用及び気相用の別々のチャネルと、液体−ガス混合物を熱交換ゾーンに分配するための出口とを備えている。 Reference FR-A-25663620 describes such an exchanger in which a grooved bar is inserted in a series of passages intended to flow a two-phase mixture. The mixer is equipped with separate channels for the liquid and gas phases and an outlet for distributing the liquid-gas mixture to the heat exchange zone.
このタイプの混合装置で発生する問題は、混合装置を組み込んだ通路の幅における液体−気体混合物の分配に関係する。２つの相を混合するために、混合装置は一般に、１つの相の流れのための第１のチャネルを備える。このチャネルは、チャネルに沿って配置された一連のオリフィスを備え、各オリフィスは、他の相の流れのために第２のチャネルと流体連通している。第１のチャネルへの入口に流体が供給されると、流体がチャネルに沿って流れるにつれて、流体の流量は減少する傾向がある。これは、オリフィスが供給されるので流体の流れが減少するためである。 The problem that arises with this type of mixer is related to the distribution of the liquid-gas mixture in the width of the passage in which the mixer is incorporated. To mix the two phases, the mixer generally comprises a first channel for the flow of one phase. This channel comprises a series of orifices arranged along the channels, each orifice fluid communicating with a second channel for flow of other phases. When fluid is supplied to the inlet to the first channel, the flow rate of the fluid tends to decrease as the fluid flows along the channel. This is because the orifice is supplied, which reduces the flow of fluid.
ここでオリフィスは一般に、流体の流れの方向に対して垂直に機械加工され、したがって、流体の速度が高い場合、十分に供給されない。したがって、チャネルの入口の側に配置されたオリフィスは供給不足になる傾向があり、チャネルの底部に配置されたオリフィスは供給過剰になる。これにより、それぞれの相が他の相のチャネルに不均一に導入され、かくして熱交換器の通路の幅に液体−気体混合物が不均一に分配される。 Here the orifices are generally machined perpendicular to the direction of fluid flow and are therefore not adequately supplied at high fluid velocities. Therefore, the orifices located on the inlet side of the channel tend to be undersupplied and the orifices located at the bottom of the channel are oversupplied. This causes each phase to be introduced non-uniformly into the channels of the other phase, thus causing the liquid-gas mixture to be non-uniformly distributed across the width of the heat exchanger passages.
この現象を最小限に抑えるための１つの解決策は、該当するチャネルに、チャネルの２つの反対側の入口を介して供給することである。しかしながら、これは交換器を複雑にし、不均一な分配の問題は少なくともチャネルの中央部に残っている。 One solution to minimize this phenomenon is to feed the channel in question through two opposite inlets of the channel. However, this complicates the switch and the problem of non-uniform distribution remains at least in the middle of the channel.
チャネルの数を増やすことは、装置の機械的強度及びろう付けの観点から、同じく理想的な解決策ではない。 Increasing the number of channels is also not an ideal solution in terms of device mechanical strength and brazing.
別の既知の解決策は、チャネルに沿って異なる直径を有する円筒形のオリフィスを配置することである。しかしながら、この解決策は特定のプロセスでは不十分であることを証明する可能性がある。 Another known solution is to place cylindrical orifices with different diameters along the channel. However, this solution may prove inadequate for certain processes.
本発明の目的は、特に混合物の液相及び気相の分配が可能な限り均一である熱交換器を提案することにより、前述の問題を完全に又は部分的に解決すること、及び、交換器の構造の複雑さを過度に増すことも、そのサイズを増大することもなくそれを実行することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems completely or partially by proposing a heat exchanger in which the distribution of the liquid phase and the gas phase of the mixture is as uniform as possible, and the exchanger. To do so without over-increasing the structural complexity of the or increasing its size.
したがって本発明による解決策は、少なくとも１種の他の流体と熱交換関係に置かれる少なくとも１種の流体を流すためのいくつかの通路を画定するように、互いに及び縦方向に平行に配置されたいくつかのプレートと、少なくとも１つの通路に配置され、
− 縦方向に平行な流体の第１の相の流れのための少なくとも１つの第１のチャネル、
− 流体の第２の相の流れのための少なくとも１つの第２のチャネル、及び
− 第１のチャネルを第２のチャネルに流体的に接続する複数のオリフィスであって、縦方向に連続した位置を占める、複数のオリフィス、
を備える混合装置とを備える熱交換器であって、
縦方向に平行に測定された連続する位置間の距離が可変であることを特徴とする、熱交換器である。
Therefore, the solution according to the invention is arranged parallel to each other and in the longitudinal direction so as to define some passages for flowing at least one fluid that is placed in a heat exchange relationship with at least one other fluid. Placed in at least one aisle with several plates,
-At least one first channel for the flow of the first phase of fluid parallel to the longitudinal direction,
-At least one second channel for the flow of the second phase of the fluid, and-a plurality of orifices that fluidly connect the first channel to the second channel, in longitudinally contiguous positions. Occupy, multiple orifices,
A heat exchanger equipped with a mixing device comprising
It is a heat exchanger characterized in that the distance between continuous positions measured in parallel in the vertical direction is variable.
場合によっては、本発明の交換器は、以下の技術的特徴のうちの１つ又は複数を含み得る：
− 連続する位置間の距離が、縦方向において単調又はほぼ単調に変化する。
− 混合装置が、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の増大を示す。
− 混合装置が、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の減少を示す。
− 混合装置が、縦方向において、少なくとも第１の部分と第２の部分とに分割され、第１の部分は、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の増大を示し、第２の部分は、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の減少を示す。
− 混合装置が、第１の相及び第２の相を、それぞれ少なくとも１つの第１のチャネル及び少なくとも１つの第２のチャネルに別々に導入するように構成され、第１のチャネルは、前記第１のチャネルに第１の流体の第１の相を供給するように設計された第１の入口と、前記少なくとも１つの第２のチャネルに第１の流体の第２の相を供給するように設計された、第１の入口とは別個の第２の入口とを備える。
− 第１のチャネル及び／又は第２のチャネルの形状が直線的である。
− 混合装置が、前記少なくとも１つの第１のチャネルに流体の第１の相を供給するように設計された第１の入口と追加の第１の入口とを備え、第１の部分は第１の入口の側に位置し、第２の部分は追加の第１の入口の側に位置する。
− 混合装置が、いくつかの第１のチャネルといくつかの第２のチャネルとを備え、各第１のチャネルは、前記第１のチャネルを所与の第２のチャネルに流体的に接続する少なくとも１つのオリフィスを備える。
− 混合装置が、縦方向に直交する横方向において互いに連続するいくつかの第１のチャネルを備える。
− 第２のチャネルが、縦方向に直交する横方向に延びる。
In some cases, the exchangers of the present invention may include one or more of the following technical features:
-The distance between consecutive positions changes monotonically or almost monotonously in the vertical direction.
-The mixer shows an increase in the distance between two contiguous positions in the vertical direction.
-The mixer shows a decrease in the distance between two consecutive positions in the vertical direction.
-The mixing device is divided into at least a first part and a second part in the vertical direction, the first part showing an increase in the distance between two consecutive positions in the vertical direction, and a second part. The portion indicates a decrease in the distance between two contiguous positions in the vertical direction.
-The mixer is configured to introduce the first phase and the second phase separately into at least one first channel and at least one second channel, respectively, with the first channel being the first channel. A first inlet designed to supply the first phase of the first fluid to one channel and a second phase of the first fluid to the at least one second channel. It has a designed second entrance separate from the first entrance.
-The shape of the first channel and / or the second channel is linear.
-The mixer comprises a first inlet and an additional first inlet designed to supply the first phase of the fluid to the at least one first channel, the first portion being the first. The second part is located on the side of the additional first entrance.
-The mixer comprises several first channels and several second channels, each of which fluidly connects the first channel to a given second channel. It has at least one orifice.
-The mixing device comprises several first channels that are continuous with each other in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
-The second channel extends in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
さらに、本発明は、本発明による交換器において二相の液体／気体混合物を分配する方法に関し、前記方法は、以下のステップを含む：
ｉ）交換器の少なくとも１つの通路に混合装置を配置するステップ、
ｉｉ）混合装置の前記第１のチャネルに第１の流体の第１の相を供給するステップ、
ｉｉｉ）混合装置の前記第２のチャネルに、第１の相（６１）とは異なる第１の流体（Ｆ１）の第２の相（６２）を供給するステップ、
ｉｖ）第１の相と第２の相との間の混合が混合装置内で起こるように、オリフィスを介して第１のチャネルと第２のチャネルとの間の流体連通を確立するステップ、及び
混合装置の出口で、第１の相と第２の相の混合物を分配するステップ。
Further, the present invention relates to a method of partitioning a two-phase liquid / gas mixture in a switch according to the invention, the method comprising:
i) The step of placing the mixing device in at least one passage of the exchanger,
ii) The step of supplying the first phase of the first fluid to the first channel of the mixer,
iii) A step of supplying a second phase (62) of a first fluid (F1) different from the first phase (61) to the second channel of the mixer.
iv) Steps to establish fluid communication between the first and second channels through the orifice so that mixing between the first and second phases occurs in the mixer, and At the outlet of the mixer, the step of distributing the mixture of the first phase and the second phase.
別の態様によれば、本発明は、本発明による交換器内に配置された混合装置のオリフィスの位置を調整するための方法に関し、前記方法は以下のステップを含む：
ａ）オリフィスの連続した位置が所定の距離だけ離されるようにオリフィスを位置づけるステップ、
ｂ）第１のチャネルに流体の第１の相を供給して、流体の第１の相が縦方向に流れるようにするステップ、
ｃ）各オリフィスを流れる第１の相の質量流量を決定するステップ、
ｄ）各オリフィスについて、所定の距離の平均に補正係数を掛けた値に等しい修正距離だけオリフィスから分離されるように次のオリフィスを再位置決めするステップであって、前記補正係数はオリフィスを流れる質量流量に基づいて決定されるステップ。
− 補正係数は、オリフィスを流れる質量流量と全てのオリフィスの平均質量流量との間の比の関数である。
− 前記関数は、オリフィスを流れる質量流量と全てのオリフィスの平均質量流量との間の比の多項式関数であり、好ましくは前記比のアフィン関数である。
− この方法は、ステップｄ）で修正された距離を所定の距離として定義するステップｅ）をさらに含み、ステップｃ）〜ｄ）は、少なくとも１回、好ましくは１〜５回、さらに好ましくは最大２回繰り返される。
− 混合装置はいくつかの第１のチャネルを備え、方法は、ステップａ）の前に、同一の第１のチャネルに配置されたオリフィスのサブセットを選択する少なくとも１つのステップを含み、ステップａ）〜ｅ）は前記サブセットに適用される。
According to another aspect, the present invention relates to a method for adjusting the position of an orifice of a mixer disposed in a exchanger according to the present invention, the method comprising:
a) The step of positioning the orifice so that the continuous positions of the orifice are separated by a predetermined distance,
b) A step of supplying the first phase of the fluid to the first channel so that the first phase of the fluid flows in the longitudinal direction.
c) The step of determining the mass flow rate of the first phase flowing through each orifice,
d) For each orifice, the step of repositioning the next orifice so that it is separated from the orifice by a correction distance equal to the mean of a predetermined distance multiplied by a correction factor, wherein the correction factor is the mass flowing through the orifice. Steps determined based on flow rate.
-The correction factor is a function of the ratio between the mass flow rate through the orifices and the average mass flow rate of all orifices.
-The function is a polynomial function of the ratio between the mass flow rate through the orifice and the average mass flow rate of all orifices, preferably the Affin function of the ratio.
− This method further comprises step e) defining the distance modified in step d) as a predetermined distance, with steps c) to d) at least once, preferably 1-5 times, more preferably maximum. Repeated twice.
-The mixer comprises several first channels, the method comprising at least one step of selecting a subset of orifices located in the same first channel prior to step a), step a). ~ E) applies to the subset.
本発明は、少なくとも１種の他の流体、例えば天然ガスとの熱交換を介して、液体−気体混合物の少なくとも１種の流れ、特に多成分混合物、例えば炭化水素の混合物の流れを蒸発させる熱交換器に適用され得る。 The present invention heats to evaporate at least one flow of a liquid-gas mixture, especially a flow of a multi-component mixture, such as a mixture of hydrocarbons, through heat exchange with at least one other fluid, such as natural gas. Can be applied to exchangers.
「天然ガス」という表現は、少なくともメタンを含む、炭化水素を含む任意の組成物を指す。これには、「粗」組成物（任意の処理又は洗浄前）、並びに、限定されないが、硫黄、二酸化炭素、水、水銀、及び特定の重及び芳香族炭化水素を含む１つ又は複数の化合物の低減及び／又は排除のために部分的、実質的又は完全に処理された任意の組成物が含まれる。 The expression "natural gas" refers to any composition comprising hydrocarbons, including at least methane. This includes "crude" compositions (before any treatment or washing), and one or more compounds including, but not limited to, sulfur, carbon dioxide, water, mercury, and certain heavy and aromatic hydrocarbons. Includes any composition that has been partially, substantially or completely treated for reduction and / or elimination of.
本発明は、非限定的な例としてのみ与えられ、添付の図面を参照して作成された以下の記載によって、より深く理解されるであろう。 The present invention is given only as a non-limiting example and will be understood more deeply by the following description made with reference to the accompanying drawings.
図１は、縦方向ｚ及び横方向ｙによって定義される平面に平行な２次元内に広がるプレート２（図示せず）のスタックを備える熱交換器１を示す。プレート２は、間隔を置いて互いに平行に上下に配置され、したがって、前記プレートを介して間接的な熱交換関係にある流体のための複数の通路を形成する。
FIG. 1 shows a
好ましくは、各通路は平らな平行六面体の形状を有する。２つの連続するプレート間の分離は、各通路の横方向ｙで測定された長さ及び縦方向ｚで測定された幅と比較して小さい。 Preferably, each passage has the shape of a flat parallelepiped. The separation between the two consecutive plates is small compared to the length measured in the lateral y and the width measured in the longitudinal z of each passage.
交換器１は、２０を超える、又は１００を超える多数のプレートを備えることができ、それらの間に少なくとも１種の第１の流体Ｆ１を流すための第１の一連の通路１０と、少なくとも１種の第２の流体Ｆ２を流すための第２の一連の通路２０（図１では見えない）とを画定し、前記流体の流れは総じてｙ方向にある。第１の一連の通路１０は、全体的又は部分的に、第２の一連の通路２０の全部又は一部と交互に、又は隣接して配置することができる。
The
それ自体既知の方法で、交換器１は、様々な流体を通路１０、２０に選択的に分配し、前記流体を前記通路１０、２０から排出するように構成された分配及び排出手段４０、５２、４５、５４、５５を備える。
By a method known per se, the
プレート２の縁に沿った通路１０、２０の密閉は、プレート２に取り付けられた横方向及び縦方向の密閉ストリップ４によって概してもたらされる。横方向密閉ストリップ４は、通路１０、２０を完全には塞がず、通路の対角に位置する流体の入口及び出口開口部を有利に残す。
Sealing of
第１の一連の通路１０の開口部は、上下に一致して配置され、一方、第２の一連の通路２０の開口部は、対角に配置される。上下に配置された開口部は、それぞれ、流体の分配及び排出が行われる半管状のマニホルド４０、４５、５０、５５で一体化される。
The openings of the first series of
図１の表現では、半管状マニホルド５０、４５は、流体を交換器１に導入するために使用され、半管状マニホルド４０、５５は、これらの流体を交換器１から排出するために使用される。
In the representation of FIG. 1,
この変形実施形態では、一方の流体を供給するマニホルド及び他方の流体を排出するマニホルドは、交換器の同一端部に位置し、したがって流体Ｆ１、Ｆ２は向流的に交換器１内を流れる。
In this modified embodiment, the manifold that supplies one fluid and the manifold that drains the other fluid are located at the same end of the exchanger, so that the fluids F1 and F2 flow countercurrently through the
別の変形実施形態によれば、第１及び第２の流体は並流的に等しく循環することもでき、一方の流体を供給するための手段及び他方の流体を排出するための手段は、交換器１の反対側の端部に位置する。
According to another variant, the first and second fluids can also circulate equally in parallel, and the means for supplying one fluid and the means for draining the other fluid are interchangeable. It is located at the opposite end of the
好ましくは、交換器１が作動しているとき、方向ｙは垂直に向けられる。第１の流体Ｆ１は、ほぼ垂直に、その方向の上向きに流れる。本発明の範囲から逸脱することなく、流体Ｆ１、Ｆ２の流れの他の方向及び向きが可能であることは言うまでもない。
Preferably, when the
本発明の文脈において、異なる特性の１つ又は複数の第１の流体Ｆ１及び１つ又は複数の第２の流体Ｆ２が、同一交換器の第１及び第２の一連の通路１０、２０内を流れ得ることに留意されたい。
In the context of the present invention, one or more first fluids F1 and one or more second fluids F2 with different properties enter the first and second series of
好ましくは、第１の流体Ｆ１は冷媒流体であり、第２の流体Ｆ２は熱産生流体である。 Preferably, the first fluid F1 is a refrigerant fluid and the second fluid F2 is a heat producing fluid.
交換器の分配及び排出手段は、入口及び出口開口部から延びる、波形シートの形態の２つの連続するプレート２の間に配置された分配波形部品５１、５４を有利に備える。分配波形部品５１、５４は、通路１０、２０の全幅にわたって流体の均一な分配及び回収を保証する。
Distributing and discharging means of the exchanger advantageously comprises distribution corrugated
さらに、通路１０、２０は、プレート２の間に配置された熱交換構造を有利に備える。これらの構造の目的は、交換器の熱交換表面を増加させること、及び、流れをより乱流にすることによって流体間の交換係数を高めることである。具体的に、熱交換構造は、通路を循環する流体と接触し、熱流束を伝導によって隣接プレート２に伝達する。熱交換構造は隣接プレート２にろう付けによって取り付けることができ、それにより交換器の機械的強度が向上する。
Further, the
熱交換構造はまた、特に交換器がろう付けによって組み立てられている間、及び圧力下にある流体の使用中にプレートの変形を防ぐために、プレート２の間のスペーサとして機能する。それらはまた、交換器の通路における流体の流れの案内を提供する。 The heat exchange structure also acts as a spacer between the plates 2 to prevent deformation of the plates, especially while the exchanger is assembled by brazing and during the use of fluid under pressure. They also provide guidance for the flow of fluid in the passage of the exchanger.
好ましくは、これらの構造は、通路１０、２０の長さに沿った分配波形部品の延長において、プレート２に平行な通路１０、２０の幅及び長さを横切って有利に延びる熱交換波形部品１１を備える。したがって、交換器の通路１０、２０は、熱交換構造でカバーされた本来の熱交換部を構成するそれらの長さの主要部を示し、前記主要部は、分配波形部品５１、５４でカバーされた分配部によって境界を定められている。
Preferably, these structures favorably extend across the width and length of the
図１は、二相性混合物とも呼ばれる二相混合物の形態の第１の流体Ｆ１を分配するように構成された第１の一連１の通路１０を示す。第１の流体Ｆ１は、別個の第１のマニホルド３０及び第２のマニホルド５０を介して熱交換器１に別々に導入される第１の相６１及び第２の相６２に分離装置６で分離される。次に、第１及び第２の相６１、６２は通路１０に配置された混合装置３によって混合される。有利には、第１の一連のいくつかの通路１０、又は全ての通路１０でさえ、混合装置３を備える。図１に示す例では、第１の相６１は液体であり、第２の相６２は気体である。
FIG. 1 shows a first series of
図２は、通路１０内に収容された、有利にはバー又はロッドを備える混合装置３の、図１の平面に垂直な平面における概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a
混合装置３は、好ましくは、通路１０の高さのほぼ全て、又は全てにわたって通路１０の断面に延在し、その結果、混合装置は、通路１０を形成する各プレート２と接触する。
The
混合装置３は、有利には、ろう付けによってプレート２に固定される。
The
混合装置３は、有利には、概ね平行六面体の形状である。
The
好ましくは、混合装置３はモノリシックな構成要素である、すなわち、１つのブロックとして又は単一部品として形成される。混合装置３は、横方向ｙに平行に、２０〜２００ｍｍの間の第１の寸法と、縦方向ｚに平行に、１００〜１４００ｍｍの間の第２の寸法とを有し得る。
Preferably, the
好ましくは、第１のチャネル３１は、第２の寸法全体にわたって延び、及び／又は第２のチャネルは、第１の寸法全体にわたって延びる。
Preferably, the
混合装置３は、縦方向ｚに平行な第１の相６１の流れのための少なくとも第１のチャネル３１と、第２の相６２の流れのための少なくとも第２のチャネル３２とを備える。前記第１のチャネル３１は縦方向ｚに平行に延びる。好ましくは、第１のチャネル３１及び／又は第２のチャネルは、直線形状である。好ましくは、第２のチャネル３２は、縦方向ｚに直交しプレート２に平行な横方向ｙに平行に延びる。
The
複数のオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…が、少なくとも第１のチャネル３１を、第２の相６２の流れのために設計された少なくとも第２のチャネル３２と流体的に接続するように、混合装置３上に分配される。混合装置３は、第１の相６１が第１のチャネル３１に沿って流れ、第２の相６２が第２のチャネル３２に沿って流れるとき、二相液体／気体混合物Ｆ１が出口で混合装置３から分配されるように構成される。
Mixer such that a plurality of
好ましくは、混合装置３は、第１のマニホルド３０と流体連通する少なくとも１つの第１の入口３１１と、第２のマニホルド５０と流体連通する第１の入口３１１とは別個の第２の入口３２１とを備える。第１のマニホルド３０は、第１の相６１の供給源に流体接続され、第２のマニホルド５０は、第２の相６２の別の供給源に流体接続される。前記少なくとも１つの第１の入口３１１及び前記少なくとも１つの第２の入口３２１は、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を介して流体連通した状態に置かれる。
Preferably, the
好ましくは、混合装置３は、オリフィス３４ｉを通る第１の相６１の流れの方向に従った場合、オリフィス３４ｉの下流の第２のチャネル３２に配置された混合容積を備える。二相液体／気体混合物は、第２のチャネル３２の第２の出口３２２を通して分配される。
Preferably, the
第１及び第２のチャネル３１、３２は、有利には、混合装置３に形成された縦方向の凹部の形態をとる。
The first and
オリフィス３４は、有利には、装置３の材料内に作製され、第１のチャネル３１と第２のチャネル３２との間で、好ましくは垂直方向ｘに延びるボア３４である。好ましくは、オリフィス３４は円筒対称である。
The
好ましくは、前記少なくとも１つの第１のチャネル３１は底壁３ｃを備え、前記少なくとも１つの第２のチャネルは底壁３ｃに面する上壁３ｄを備え、オリフィス３４は第１のチャネル３１の壁底に穿孔され、第２のチャネル３２の上壁に開口する。
Preferably, the at least one
図３は、図２の混合装置３の三次元図であり、図２は、縦方向ｚに直交し、オリフィス３４を通る断面の平面で装置３を概略的に示す。
FIG. 3 is a three-dimensional view of the
図３に見られるように、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、縦方向ｚにおいて、連続的な位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…を占める。各オリフィス３４ｉは、縦方向ｚに平行に測定されたｄｉで示される距離だけ、後続のオリフィス３４ｉ＋１から分離されている。
As can be seen in FIG. 3, the
従来技術による装置では、オリフィスは、互いに等しい距離に配置された連続的な位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…を占める。ここで第１の相６１は、縦方向ｚの長さに沿って異なる速度で第１のチャネル３１に沿って流れ、各オリフィスを流れる第１の相６１の流れは、考慮されるオリフィスの位置ｚｉにおいて第１の相６１の流れの速さに従って変化する。
In accordance apparatus prior art, orifice, successive positions z i arranged in equal distances from each other, z i + 1, occupies .... Here, the
この問題を解決するために、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離が可変である混合装置３が提案されている。換言すると、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離は全て同じではない。連続するオリフィスの少なくとも１つの対は、連続するオリフィスの別の対のそれと異なる２つの連続する位置間の距離を示す。
To solve this problem, two successive positions z i, z i + 1, ... are mixing
オリフィス間の距離を縦方向ｚにおいて変化させることにより、混合装置３の幅を横切るオリフィス３４の分配を適合させることによって、縦方向ｚの単位長さあたり、つまり、交換器の通路幅の単位あたりの流量の不均一性を補償することができる。「単位長さあたりの流量」は、通常、あるオリフィスによって分配された流れを、このオリフィスと次のオリフィスとの間の距離で割ったものを意味する。例えば、第１の相６１の流体の流れで過給される傾向があるオリフィス間により長い距離を残すことができ、これは、オリフィスによって分配される単位幅あたりの流量を局所的に低減する効果を有する。実際、その目的は、オリフィス３４又は第１のチャネル３１の構成を調整することにより、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…のそれぞれを通過する流体の流れを均質化することではなく、縦方向ｚの単位長さあたりの第１の相６１の流量を均質化するように、流体がオリフィス３４によって分配される地点の分配を適合させることである。
By varying the distance between the orifices in the longitudinal direction z to adapt the distribution of the
したがって、この結果、液体−気体混合物のより均一な分布が通路１０の幅にわたってもたらされる。この解決策は、実装が簡単で、交換器のサイズを変更せず、その構造を複雑にしないという利点を提供する。
Thus, this results in a more uniform distribution of the liquid-gas mixture over the width of the
一実施形態によれば、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離は、縦方向ｚにおいて単調又はほぼ単調に変化する。換言すると、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の変化の方向は、縦方向ｚの長さに沿って一定又はほぼ一定である。 According to one embodiment, the position z i consecutive, z i + 1, ... distance between varies monotonically or near monotonically in the longitudinal direction z. In other words, the direction of change of the continuous positions z i , z i + 1 , ... Is constant or almost constant along the length of the vertical direction z.
一実施形態によれば、混合装置３は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…間の距離の増加を示す。このような構成は、図３の例に示すように、混合装置３が第１の入口３１１を介して第１の相６１を供給され、第１の相が縦方向ｚに流れる場合に実装される。入口３１１の側に位置するオリフィスは、第１の相６１の流れの方向に従った場合にさらに下流に位置するオリフィスとの比較において、供給不足になる傾向を有する。
According to one embodiment, the
実施形態の変形（図示せず）によれば、混合装置３は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の減少を示す。このような構成は、第１の相６１が縦方向ｚと平行であるが反対の向きに流れるように配置された追加の第１の入口３１２を介して混合装置３が第１の相６１を供給される場合に実装される。
According to a variant embodiment (not shown), mixing
図４は、混合装置３が第１の相６１の供給のための２つの入口を有するときに特に有利である本発明の別の実施形態を示す。より正確には、混合装置３は、第１の入口３１１と追加の第１の入口３１２を介して第１の相６１を供給される。混合装置３は、縦方向ｚにおいて、少なくとも第１の部分３０１と第２の部分３０２とに分割され、第１の部分３０１は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の増加を示し、第２の部分３０２は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の減少を示す。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention that is particularly advantageous when the
この実施形態は、オリフィス３４の下流に分配された第１の相６１の流れが縦方向ｚの長さに沿ってさらにより均質化されることを可能にする。
This embodiment allows the flow of the
好ましくは、第１の入口及び追加の第１の入口３１１、３１２は、混合装置３の２つの反対側の端部に配置される。第１の相６１の第１の流れは、第１の入口３１１によって分配され、流れ方向ｚに流れ、第１の相６１の第２の流れは、追加の第１の入口３１２によって分配され、縦方向ｚと平行であるが反対の向きに流れる。
Preferably, the first inlet and the additional
有利には、第１の部分３０１は第１の入口３１１の側に位置し、第２の部分３０２は追加の第１の入口３１２の側に位置する。
Advantageously, the
好ましくは、第１及び第２の部分３０１、３０２は、混合装置３の中心に対して対称的に配置される。しかしながら、前記部分は、異なる数で配置されてもよく、混合装置３の中心の両側で連続するオリフィス間の距離の変動の振幅を示してもよい。
Preferably, the first and
有利には、本発明による混合装置３は、以下に記載するステップに従ってオリフィス３４の位置を調整することによって構成することができる。これらのステップの全て又は一部は、多数のシミュレーションによって、例えば、計算流体力学（ＣＦＤ：Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を用いて、又は第１のチャネル３１に沿った圧力降下とオリフィス３４の相関関係によって、又は実際の測定等によって実行できることに留意されたい。
Advantageously, the
混合装置３の初期状態は、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…が、所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…によって分離された連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…に配置されていると定義される。好ましくは、初期状態では、所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…は同一である。
The initial state of the
第１のチャネル３１は、第１の相６１が縦方向ｚに流れるように供給される。混合装置３の各オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を流れる第１の相６１の質量流量Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…が決定され、オリフィスは、各オリフィス３４ｉについて、次のオリフィス３４ｉ＋１が、次式で表される修正された距離ｄｉだけ前のオリフィス３４ｉから離れて配置されるように再配置される：
ｄｉ＝Ｆｉ×ｄｍ
式中、ｄｍは所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…の平均であり、Ｆｉは、オリフィス３４ｉを流れる流量Ｑｉの関数として各オリフィスについて決定された補正係数である。
The
d i = F i × d m
Wherein the d m predetermined distance d i, d i + 1, ... it is the average of, F i is a correction coefficient determined for each orifice as a function of the flow rate Q i through the
好ましくは、初期状態では、オリフィス間の平均距離は、全てのオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を分離する同一の距離に一致することに留意されたい。 Preferably, it should be noted that in the initial state, the average distance between the orifices coincides with the same distance separating all the orifices 34 i , 34 i + 1, ....
有利には、補正係数Ｆｉは、オリフィス３４ｉを流れる質量流量Ｑｉと、全てのオリフィスにわたって平均された質量流量Ｑｍとの間の比Ｑｉ／Ｑｍの関数である。
Advantageously, the correction factor F i is a function of the ratio Q i / Q m between the mass flow rate Q i flowing through the
好ましくは、この関数は、比Ｑｉ／Ｑｍの多項式関数であり、より好ましくは、比Ｑｉ／Ｑｍのアフィン関数であり、次のように表される：
流量Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…の決定において第１のチャネル３１の供給の構成が関与しているので、上記の調整方法は、第１のチャネル３１の第１の相６１の供給の構成に関係なく適用できることが強調される。
Since the configuration of the supply of the
考慮される交換方法と、第１の流体Ｆ１の相の不均等な分配に対するその感度とに応じて、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を再配置する単一のステップは、混合装置３の幅にわたり第１の相の分配を均一化するのに十分であり得る。
A single step of rearranging the orifices 34 i , 34 i + 1 , ... Depending on the exchange method considered and its sensitivity to the uneven distribution of the phases of the first fluid F1, is the width of the
任意選択的に、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を再配置するステップは、少なくとも１回、好ましくは１〜５回、より好ましくは最大２回、繰り返すことができる。調整方法は次に、所定の距離として以前に修正された距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…を定めるステップを含む。再配置された各オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を流れる第１の相６１の新しい質量流量Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…が決定される。オリフィス間の平均距離ｄｍとオリフィスを流れる平均流量Ｑｍとを計算し、上記の式を用いて新しい修正された距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…を決定する。
Optionally, the step of rearranging the orifices 34 i , 34 i + 1 , ... Can be repeated at least once, preferably 1-5 times, more preferably up to 2 times. Adjustment method then distance was fixed previously as a predetermined distance d i, d i + 1, comprising the step of determining a .... Each orifice 34 has been relocated i, 34 i + 1, a new mass flow rate Q i of the
複数の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合、本調整方法は、これらのオリフィスが同一の第１のチャネル３１又は異なる第１のチャネル３１に配置されているかどうかにかかわらず、連続する２つのオリフィス間の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…を考慮することによって、一般に全ての第１のチャネル３１において一緒に実行することができる。
In the case of a
或いは、この方法は、各第１のチャネル３１を個別に考慮することによって実行され得る。これを行うために、方法は、任意選択的に、ステップａ）の前に、同一の第１のチャネル３１に配置されたオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…のサブセットを選択する少なくとも１つのステップを含むことができ、ステップａ）〜ｅ）は前記サブセットについて実行される。次に、別の第１のチャネル３１に配置されたオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…の少なくとも１つの他のサブセットを選択し、この他のサブセットに対してステップａ）〜ｅ）が実行される。
Alternatively, this method can be performed by considering each
本発明の有効性を実証するために、ＣＦＤシミュレーションを、図４に示されるような混合装置３を用いて実行した。一連の３つの第１のチャネル３１に、２つの反対側の入口３０１、３０２を介して液体状態の第１の相６１を供給した。オリフィス３４は円筒形であり、垂直方向ｘに延ばされた。シミュレーションを簡略化するために、第１の相６１のみが考慮され、気体の第２の相６２は、各オリフィス３４を通る液体の第１の相６１の分散に無視できる影響を有すると考えられた。
To demonstrate the effectiveness of the present invention, CFD simulations were performed using a
これらのシミュレーションの結果は、等距離のオリフィスを有する混合装置３（本発明外）と、縦方向ｚにおいて２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１の間の増大を示す第１の部分３０１、及び縦方向ｚにおいて２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１の間の距離の減少を示す第２の部分３０２を備える混合装置３（本発明）との比較とともに、図５及び６に示されている。図５は、縦方向ｚにおけるオリフィス間の距離の変化を示す。初期状態では、オリフィスは等距離である（本発明外）。図６に見られるように、縦方向ｚにおける第１の相６１の流量の不均一性の現象は、本発明による装置によって大幅に低減される。典型的には、オリフィスによって分配される流量の不均一性は、様々なオリフィスの流量間で１０％未満の変動を観察するように低減される。
The results of these simulations, a
本発明の文脈内で、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の変化は、実際の、測定された、又はシミュレートされた値の変化と照らし合わせて、又は、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の実際の変化の数学的調整から構築された、いわゆる「調整された」又は「平滑な」変化と照らし合わせて評価することができる。 Within the context of the present invention, two successive positions z i, z i + 1, ... are changes in the distance between the actual, measured, or against the variation of the simulated value, or, 2 It can be evaluated against so-called "tuned" or "smooth" changes constructed from mathematical adjustments of the actual changes in the distance between two consecutive positions z i , z i + 1, ....
したがって、「増加」又は「減少」という用語は、図５に示すような単調な変動、又はほぼ単調な変動、つまり実際の、測定された、又はシミュレートされた値を考慮するときに、全体的な変動の方向とは異なる変動の方向を局所的に示す変動をカバーする。例えば、図７は、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の増加を全体的にもたらすシミュレーションの結果を概略的に示すが、特定の点について、１つのオリフィスと次のオリフィスとの間の距離の減少を示している。点線の曲線（−−−−）で表されるこの変化の数学的調整により、前記距離の単調な増加がもたらされる。場合によっては、オリフィス３４ｉは、連続するオリフィス３４ｉ＋１と同じ第１のチャネル３１に配置され得る（特に単一の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合）、又は別の第１のチャネル３１に配置され得ることに留意されたい。複数の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合、第１のチャネル３１の連続するオリフィス３４ｉ＋１は、好ましくは、オリフィス３４ｉとは異なる第１のチャネル３１に配置される。オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、横方向ｙの同一位置に配置される必要はなく、位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…に配置される。
Therefore, the term "increase" or "decrease" is used as a whole when considering monotonous or near monotonous fluctuations, i.e. actual, measured or simulated values, as shown in FIG. It covers fluctuations that locally indicate the direction of fluctuation that is different from the direction of fluctuation. For example, FIG. 7, two successive positions z i, z i + 1, ... show schematically the results increase the simulation result generally of the distance between, for a particular point, the one orifice and the following It shows a decrease in the distance to the orifice. The mathematical adjustment of this change, represented by the dotted curve (---), results in a monotonous increase in the distance. In some cases, the
装置３は、装置３内で連続的に配置されたいくつかの第１のチャネル３１及び／又はいくつかの第２のチャネル３２を備えることができ、第１及び／又は第２のチャネル３１、３２は、好ましくは互いに平行である。
The
好ましくは、第１のチャネル３１及び第２のチャネル３２は、プレート２に平行に延在する。図３に示す実施形態によれば、第１のチャネル３１は横方向ｙにおいて互いに連続し、第２のチャネル３２は縦方向ｚにおいて互いに連続する。
Preferably, the
チャネル３１及び３２は、同じ又は異なる形状及び数を有し得ることが強調される。第１の連続するチャネル３１間の距離及び第２の連続するチャネル３２間の距離もまた変化し得る。好ましくは、縦方向ｚの方向で測定されたチャネル３２間の距離は、オリフィス３４の位置に応じて調整される。
It is emphasized that
図３〜４は、バーの形態の混合装置３の例を示し、円筒形状の開口部３４がいくつかの第１のチャネル３１の底部に穿孔されている。
3-4 show an example of a
この実施形態では、混合装置３は、交換器の１つのプレート２に面して配置されることが意図される第１の表面３ａと、別のプレート２に面して配置される第２の表面３ｂとによって特に範囲を定められる平行六面体を全体的に形成する。第１及び第２の表面３ａ、３ｂは、好ましくは、プレート２と概ね平行に広がる。混合装置３は、第１及び第２の表面３ａ、３ｂがプレート２と接触するように通路１０内に配置されることが好ましい。
In this embodiment, the
チャネル３１、３２は、有利には、混合装置３内に形成された凹部の形態をとる。それらは、表面３ａ及び／又は３ｂで開口してもしなくてもよい。
The
オリフィス３４は、有利には、装置３の材料内に作製され、第１のチャネル３１と第２のチャネル３２との間で、好ましくは垂直方向ｘに延びるボア３４である。好ましくは、オリフィス３４は円筒対称である。
The
オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、必ずしも同じ形状又は同じ寸法を有さないことに留意されたい。同一の第１のチャネル３１内の、又はいくつかの第１のチャネル３１間のオリフィスの異なる形状の数、寸法及び分布は、オリフィス３４を通る流体の流量のはるかにより細かい調整を達成するように、液体−気体混合物の所望の分散に応じて変わり得る。特に、入口３１１を有する第１のチャネルの場合、第１の相６１の速度がより速い第１のチャネル３１の上流に、より大きな断面のオリフィスを配置することができ、より小さい入口断面のオリフィスを第１のチャネル３１の下流に配置することができる。第１及び／又は第２のチャネル３１、３２の形状及び寸法はまた、方向ｙ及び／又はｚに沿って、及び１つのチャネル３１、３２から別のチャネルへ変化し得る。
Note that the
本発明は本出願に記載及び図示された特定の例に限定されないことは言うまでもない。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者の手の届く範囲内の他の代替の形態又は実施形態も想定され得る。 It goes without saying that the present invention is not limited to the specific examples described and illustrated in this application. Other alternative embodiments or embodiments within the reach of those skilled in the art can be envisioned without departing from the scope of the invention.
例えば、本発明による交換器は、通路１０、２０が横方向ｙに延び、第１の縦方向チャネル３１が流れ方向ｚに延び、横方向チャネル３２が方向ｚに直交する横方向ｙに延びる場合について主に記載される。逆もまた考えられ、例えば、第１の縦方向チャネル３１が横方向ｙに延び、横方向チャネル３２が流れ方向ｚに延びる。方向ｙ及びｚは互いに直交しなくてもよい。
For example, in the exchanger according to the present invention, when the
本発明は、熱交換関係に置かれる各流体用の一連の通路を備える熱交換器に関し、熱交換器は、少なくとも１種類の二相の液体／気体混合物を一連の通路の１つに分配するための少なくとも１つの混合装置を含む。 The present invention relates to a heat exchanger having a series of passages for each fluid placed in a heat exchange relationship, in which the heat exchanger distributes at least one two-phase liquid / gas mixture into one of the series of passages. Includes at least one mixer for.
特に、本発明は、液体−気体混合物の少なくとも１種の流れ、特に多成分混合物、例えば炭化水素の混合物の流れを、少なくとも１つの他の流体、例えば天然ガスとの熱交換を介して蒸発させる熱交換器に適用することができる。 In particular, the present invention evaporates at least one stream of a liquid-gas mixture, particularly a stream of a multi-component mixture, eg, a mixture of hydrocarbons, via heat exchange with at least one other fluid, eg, a natural gas. It can be applied to heat exchangers.
交換器に一般的に使用される技術は、アルミニウム製のろう付けされたプレート及びフィンの交換器の技術であり、これにより非常にコンパクトで熱交換表面積が大きい装置を得ることが可能になる。 A commonly used technique for exchangers is the technique of aluminum brazed plate and fin exchangers, which makes it possible to obtain devices that are very compact and have a large heat exchange surface area.
これらの熱交換器は、一連のフィン又は波形の脚で形成された熱交換波形部品が間に挿入され、かくして蒸発通路及び凝縮通路のスタックを構成するプレートを備え、前者は冷媒液体を蒸発させることを目的とし、後者は熱産生ガスを凝縮することを目的としている。流体間の熱の交換は相変化を伴って又は伴わずに起こり得る。 These heat exchangers are interspersed with heat exchange corrugated components formed of a series of fins or corrugated legs, thus comprising plates that form a stack of evaporation and condensing passages, the former evaporating the refrigerant liquid. The latter aims to condense the heat-producing gas. Heat exchange between fluids can occur with or without phase change.
液体−気体混合物を使用する交換器の正しい動作を保証するために、液相と気相の比率は全ての通路で同じでなければならず、同一通路内で均一でなければならない。 To ensure the correct operation of the exchanger using the liquid-gas mixture, the ratio of liquid phase to gas phase must be the same in all aisles and must be uniform in the same aisle.
交換器の寸法は、相の均一な分布を仮定して、したがって、混合物の露点温度に等しい、液相の蒸発の終わりの単一温度を仮定して計算される。 The dimensions of the exchanger are calculated assuming a uniform distribution of phases and therefore a single temperature at the end of evaporation of the liquid phase, which is equal to the dew point temperature of the mixture.
多成分混合物の場合、蒸発の終わりの温度は、通路内の液相と気相の比率に依存する。 For multi-component mixtures, the temperature at the end of evaporation depends on the ratio of the liquid phase to the vapor phase in the passage.
２つの相の不均等な分布の場合、第１の流体の温度プロファイルは、通路ごとに変化するか、又は同一通路内でさえ変化する。この不均一な分布により、二相混合物と熱交換関係にある流体は、意図されるよりも高い交換器出口温度を有し得、その結果、熱交換器の性能が低下する可能性がある。 In the case of an uneven distribution of two phases, the temperature profile of the first fluid varies from passage to passage, or even within the same passage. Due to this non-uniform distribution, the fluid in a heat exchange relationship with the two-phase mixture can have a higher than intended exchanger outlet temperature, which can result in poor heat exchanger performance.
混合物の液相及び気相をできるだけ均等に分布させる１つの解決策は、それらを別々に熱交換器に導入し、次にそれらが熱交換器内に入った時点でのみそれらを混合することである。 One solution to distribute the liquid and gas phases of the mixture as evenly as possible is to introduce them separately into the heat exchanger and then mix them only when they enter the heat exchanger. is there.
文献ＦＲ−Ａ−２５６３６２０号は、二相混合物を流すことを意図した一連の通路に溝付きバーが挿入されているそのような交換器を記載している。この混合装置は、液相用及び気相用の別々のチャネルと、液体−ガス混合物を熱交換ゾーンに分配するための出口とを備えている。 Reference FR-A-25663620 describes such an exchanger in which a grooved bar is inserted in a series of passages intended to flow a two-phase mixture. The mixer is equipped with separate channels for the liquid and gas phases and an outlet for distributing the liquid-gas mixture to the heat exchange zone.
このタイプの混合装置で発生する問題は、混合装置を組み込んだ通路の幅における液体−気体混合物の分配に関係する。２つの相を混合するために、混合装置は一般に、１つの相の流れのための第１のチャネルを備える。このチャネルは、チャネルに沿って配置された一連のオリフィスを備え、各オリフィスは、他の相の流れのために第２のチャネルと流体連通している。第１のチャネルへの入口に流体が供給されると、流体がチャネルに沿って流れるにつれて、流体の流量は減少する傾向がある。これは、オリフィスが供給されるので流体の流れが減少するためである。 The problem that arises with this type of mixer is related to the distribution of the liquid-gas mixture in the width of the passage in which the mixer is incorporated. To mix the two phases, the mixer generally comprises a first channel for the flow of one phase. This channel comprises a series of orifices arranged along the channels, each orifice fluid communicating with a second channel for flow of other phases. When fluid is supplied to the inlet to the first channel, the flow rate of the fluid tends to decrease as the fluid flows along the channel. This is because the orifice is supplied, which reduces the flow of fluid.
ここでオリフィスは一般に、流体の流れの方向に対して垂直に機械加工され、したがって、流体の速度が高い場合、十分に供給されない。したがって、チャネルの入口の側に配置されたオリフィスは供給不足になる傾向があり、チャネルの底部に配置されたオリフィスは供給過剰になる。これにより、それぞれの相が他の相のチャネルに不均一に導入され、かくして熱交換器の通路の幅に液体−気体混合物が不均一に分配される。 Here the orifices are generally machined perpendicular to the direction of fluid flow and are therefore not adequately supplied at high fluid velocities. Therefore, the orifices located on the inlet side of the channel tend to be undersupplied and the orifices located at the bottom of the channel are oversupplied. This causes each phase to be introduced non-uniformly into the channels of the other phase, thus causing the liquid-gas mixture to be non-uniformly distributed across the width of the heat exchanger passages.
この現象を最小限に抑えるための１つの解決策は、該当するチャネルに、チャネルの２つの反対側の入口を介して供給することである。しかしながら、これは交換器を複雑にし、不均一な分配の問題は少なくともチャネルの中央部に残っている。 One solution to minimize this phenomenon is to feed the channel in question through two opposite inlets of the channel. However, this complicates the switch and the problem of non-uniform distribution remains at least in the middle of the channel.
チャネルの数を増やすことは、装置の機械的強度及びろう付けの観点から、同じく理想的な解決策ではない。 Increasing the number of channels is also not an ideal solution in terms of device mechanical strength and brazing.
別の既知の解決策は、チャネルに沿って異なる直径を有する円筒形のオリフィスを配置することである。しかしながら、この解決策は特定のプロセスでは不十分であることを証明する可能性がある。 Another known solution is to place cylindrical orifices with different diameters along the channel. However, this solution may prove inadequate for certain processes.
本発明の目的は、特に混合物の液相及び気相の分配が可能な限り均一である熱交換器を提案することにより、前述の問題を完全に又は部分的に解決すること、及び、交換器の構造の複雑さを過度に増すことも、そのサイズを増大することもなくそれを実行することである。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems completely or partially by proposing a heat exchanger in which the distribution of the liquid phase and the gas phase of the mixture is as uniform as possible, and the exchanger. To do so without over-increasing the structural complexity of the or increasing its size.
したがって本発明による解決策は、少なくとも１種の他の流体と熱交換関係に置かれる少なくとも１種の流体を流すためのいくつかの通路を画定するように、互いに及び縦方向に平行に配置されたいくつかのプレートと、少なくとも１つの通路に配置され、
− 縦方向に平行な流体の第１の相の流れのための少なくとも１つの第１のチャネル、
− 流体の第２の相の流れのための少なくとも１つの第２のチャネル、及び
− 第１のチャネルを第２のチャネルに流体的に接続する複数のオリフィスであって、縦方向に連続した位置を占める、複数のオリフィス、
を備える混合装置とを備える熱交換器であって、
縦方向に平行に測定された連続する位置間の距離が可変であることを特徴とする、熱交換器である。Therefore, the solution according to the invention is arranged parallel to each other and in the longitudinal direction so as to define some passages for flowing at least one fluid that is placed in a heat exchange relationship with at least one other fluid. Placed in at least one aisle with several plates,
-At least one first channel for the flow of the first phase of fluid parallel to the longitudinal direction,
-At least one second channel for the flow of the second phase of the fluid, and-a plurality of orifices that fluidly connect the first channel to the second channel, in longitudinally contiguous positions. Occupy, multiple orifices,
A heat exchanger equipped with a mixing device comprising
It is a heat exchanger characterized in that the distance between continuous positions measured in parallel in the vertical direction is variable.
場合によっては、本発明の交換器は、以下の技術的特徴のうちの１つ又は複数を含み得る：
− 連続する位置間の距離が、縦方向において単調又はほぼ単調に変化する。
− 混合装置が、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の増大を示す。
− 混合装置が、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の減少を示す。
− 混合装置が、縦方向において、少なくとも第１の部分と第２の部分とに分割され、第１の部分は、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の増大を示し、第２の部分は、縦方向において、２つの連続する位置間の距離の減少を示す。
− 混合装置が、第１の相及び第２の相を、それぞれ少なくとも１つの第１のチャネル及び少なくとも１つの第２のチャネルに別々に導入するように構成され、第１のチャネルは、前記第１のチャネルに第１の流体の第１の相を供給するように設計された第１の入口と、前記少なくとも１つの第２のチャネルに第１の流体の第２の相を供給するように設計された、第１の入口とは別個の第２の入口とを備える。
− 第１のチャネル及び／又は第２のチャネルの形状が直線的である。
− 混合装置が、前記少なくとも１つの第１のチャネルに流体の第１の相を供給するように設計された第１の入口と追加の第１の入口とを備え、第１の部分は第１の入口の側に位置し、第２の部分は追加の第１の入口の側に位置する。
− 混合装置が、いくつかの第１のチャネルといくつかの第２のチャネルとを備え、各第１のチャネルは、前記第１のチャネルを所与の第２のチャネルに流体的に接続する少なくとも１つのオリフィスを備える。
− 混合装置が、縦方向に直交する横方向において互いに連続するいくつかの第１のチャネルを備える。
− 第２のチャネルが、縦方向に直交する横方向に延びる。In some cases, the exchangers of the present invention may include one or more of the following technical features:
-The distance between consecutive positions changes monotonically or almost monotonously in the vertical direction.
-The mixer shows an increase in the distance between two contiguous positions in the vertical direction.
-The mixer shows a decrease in the distance between two consecutive positions in the vertical direction.
-The mixing device is divided into at least a first part and a second part in the vertical direction, the first part showing an increase in the distance between two consecutive positions in the vertical direction, and a second part. The portion indicates a decrease in the distance between two contiguous positions in the vertical direction.
-The mixer is configured to introduce the first phase and the second phase separately into at least one first channel and at least one second channel, respectively, with the first channel being the first channel. A first inlet designed to supply the first phase of the first fluid to one channel and a second phase of the first fluid to the at least one second channel. It has a designed second entrance separate from the first entrance.
-The shape of the first channel and / or the second channel is linear.
-The mixer comprises a first inlet and an additional first inlet designed to supply the first phase of the fluid to the at least one first channel, the first portion being the first. The second part is located on the side of the additional first entrance.
-The mixer comprises several first channels and several second channels, each of which fluidly connects the first channel to a given second channel. It has at least one orifice.
-The mixing device comprises several first channels that are continuous with each other in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
-The second channel extends in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction.
さらに、本発明は、本発明による交換器において二相の液体／気体混合物を分配する方法に関し、前記方法は、以下のステップを含む：
ｉ）交換器の少なくとも１つの通路に混合装置を配置するステップ、
ｉｉ）混合装置の前記第１のチャネルに第１の流体の第１の相を供給するステップ、
ｉｉｉ）混合装置の前記第２のチャネルに、第１の相（６１）とは異なる第１の流体（Ｆ１）の第２の相（６２）を供給するステップ、
ｉｖ）第１の相と第２の相との間の混合が混合装置内で起こるように、オリフィスを介して第１のチャネルと第２のチャネルとの間の流体連通を確立するステップ、及び
混合装置の出口で、第１の相と第２の相の混合物を分配するステップ。Further, the present invention relates to a method of partitioning a two-phase liquid / gas mixture in a switch according to the invention, the method comprising:
i) The step of placing the mixing device in at least one passage of the exchanger,
ii) The step of supplying the first phase of the first fluid to the first channel of the mixer,
iii) A step of supplying a second phase (62) of a first fluid (F1) different from the first phase (61) to the second channel of the mixer.
iv) Steps to establish fluid communication between the first and second channels through the orifice so that mixing between the first and second phases occurs in the mixer, and At the outlet of the mixer, the step of distributing the mixture of the first phase and the second phase.
別の態様によれば、本発明は、本発明による交換器内に配置された混合装置のオリフィスの位置を調整するための方法に関し、前記方法は以下のステップを含む：
ａ）オリフィスの連続した位置が所定の距離だけ離されるようにオリフィスを位置づけるステップ、
ｂ）第１のチャネルに流体の第１の相を供給して、流体の第１の相が縦方向に流れるようにするステップ、
ｃ）各オリフィスを流れる第１の相の質量流量を決定するステップ、
ｄ）各オリフィスについて、所定の距離の平均に補正係数を掛けた値に等しい修正距離だけオリフィスから分離されるように次のオリフィスを再位置決めするステップであって、前記補正係数はオリフィスを流れる質量流量に基づいて決定されるステップ。
− 補正係数は、オリフィスを流れる質量流量と全てのオリフィスの平均質量流量との間の比の関数である。
− 前記関数は、オリフィスを流れる質量流量と全てのオリフィスの平均質量流量との間の比の多項式関数であり、好ましくは前記比のアフィン関数である。
− この方法は、ステップｄ）で修正された距離を所定の距離として定義するステップｅ）をさらに含み、ステップｃ）〜ｄ）は、少なくとも１回、好ましくは１〜５回、さらに好ましくは最大２回繰り返される。
− 混合装置はいくつかの第１のチャネルを備え、方法は、ステップａ）の前に、同一の第１のチャネルに配置されたオリフィスのサブセットを選択する少なくとも１つのステップを含み、ステップａ）〜ｅ）は前記サブセットに適用される。According to another aspect, the present invention relates to a method for adjusting the position of an orifice of a mixer disposed in a exchanger according to the present invention, the method comprising:
a) The step of positioning the orifice so that the continuous positions of the orifice are separated by a predetermined distance,
b) A step of supplying the first phase of the fluid to the first channel so that the first phase of the fluid flows in the longitudinal direction.
c) The step of determining the mass flow rate of the first phase flowing through each orifice,
d) For each orifice, the step of repositioning the next orifice so that it is separated from the orifice by a correction distance equal to the mean of a predetermined distance multiplied by a correction factor, wherein the correction factor is the mass flowing through the orifice. Steps determined based on flow rate.
-The correction factor is a function of the ratio between the mass flow rate through the orifices and the average mass flow rate of all orifices.
-The function is a polynomial function of the ratio between the mass flow rate through the orifice and the average mass flow rate of all orifices, preferably the Affin function of the ratio.
− This method further comprises step e) defining the distance modified in step d) as a predetermined distance, with steps c) to d) at least once, preferably 1-5 times, more preferably maximum. Repeated twice.
-The mixer comprises several first channels, the method comprising at least one step of selecting a subset of orifices located in the same first channel prior to step a), step a). ~ E) applies to the subset.
本発明は、少なくとも１種の他の流体、例えば天然ガスとの熱交換を介して、液体−気体混合物の少なくとも１種の流れ、特に多成分混合物、例えば炭化水素の混合物の流れを蒸発させる熱交換器に適用され得る。 The present invention heats to evaporate at least one flow of a liquid-gas mixture, especially a flow of a multi-component mixture, such as a mixture of hydrocarbons, through heat exchange with at least one other fluid, such as natural gas. Can be applied to exchangers.
「天然ガス」という表現は、少なくともメタンを含む、炭化水素を含む任意の組成物を指す。これには、「粗」組成物（任意の処理又は洗浄前）、並びに、限定されないが、硫黄、二酸化炭素、水、水銀、及び特定の重及び芳香族炭化水素を含む１つ又は複数の化合物の低減及び／又は排除のために部分的、実質的又は完全に処理された任意の組成物が含まれる。 The expression "natural gas" refers to any composition comprising hydrocarbons, including at least methane. This includes "crude" compositions (before any treatment or washing), and one or more compounds including, but not limited to, sulfur, carbon dioxide, water, mercury, and certain heavy and aromatic hydrocarbons. Includes any composition that has been partially, substantially or completely treated for reduction and / or elimination of.
本発明は、非限定的な例としてのみ与えられ、添付の図面を参照して作成された以下の記載によって、より深く理解されるであろう。 The present invention is given only as a non-limiting example and will be understood more deeply by the following description made with reference to the accompanying drawings.
本発明の様々な実施形態による混合装置を示す三次元概略図である。It is a three-dimensional schematic diagram which shows the mixing apparatus by various embodiments of this invention.
本発明による混合装置及び本発明外の混合装置を用いて実行されたシミ
ュレーションの結果を示す。The results of the simulation performed using the mixer according to the present invention and the mixer outside the present invention are shown.
図１は、縦方向ｚ及び横方向ｙによって定義される平面に平行な２次元内に広がるプレート２（図示せず）のスタックを備える熱交換器１を示す。プレート２は、間隔を置いて互いに平行に上下に配置され、したがって、前記プレートを介して間接的な熱交換関係にある流体のための複数の通路を形成する。 FIG. 1 shows a
好ましくは、各通路は平らな平行六面体の形状を有する。２つの連続するプレート間の分離は、各通路の横方向ｙで測定された長さ及び縦方向ｚで測定された幅と比較して小さい。 Preferably, each passage has the shape of a flat parallelepiped. The separation between the two consecutive plates is small compared to the length measured in the lateral y and the width measured in the longitudinal z of each passage.
交換器１は、２０を超える、又は１００を超える多数のプレートを備えることができ、それらの間に少なくとも１種の第１の流体Ｆ１を流すための第１の一連の通路１０と、少なくとも１種の第２の流体Ｆ２を流すための第２の一連の通路２０（図１では見えない）とを画定し、前記流体の流れは総じてｙ方向にある。第１の一連の通路１０は、全体的又は部分的に、第２の一連の通路２０の全部又は一部と交互に、又は隣接して配置することができる。 The
それ自体既知の方法で、交換器１は、様々な流体を通路１０、２０に選択的に分配し、前記流体を前記通路１０、２０から排出するように構成された分配及び排出手段４０、５２、４５、５４、５５を備える。 By a method known per se, the
プレート２の縁に沿った通路１０、２０の密閉は、プレート２に取り付けられた横方向及び縦方向の密閉ストリップ４によって概してもたらされる。横方向密閉ストリップ４は、通路１０、２０を完全には塞がず、通路の対角に位置する流体の入口及び出口開口部を有利に残す。 Sealing of
第１の一連の通路１０の開口部は、上下に一致して配置され、一方、第２の一連の通路２０の開口部は、対角に配置される。上下に配置された開口部は、それぞれ、流体の分配及び排出が行われる半管状のマニホルド４０、４５、５０、５５で一体化される。 The openings of the first series of
図１の表現では、半管状マニホルド５０、４５は、流体を交換器１に導入するために使用され、半管状マニホルド４０、５５は、これらの流体を交換器１から排出するために使用される。 In the representation of FIG. 1,
この変形実施形態では、一方の流体を供給するマニホルド及び他方の流体を排出するマニホルドは、交換器の同一端部に位置し、したがって流体Ｆ１、Ｆ２は向流的に交換器１内を流れる。 In this modified embodiment, the manifold that supplies one fluid and the manifold that drains the other fluid are located at the same end of the exchanger, so that the fluids F1 and F2 flow countercurrently through the
別の変形実施形態によれば、第１及び第２の流体は並流的に等しく循環することもでき、一方の流体を供給するための手段及び他方の流体を排出するための手段は、交換器１の反対側の端部に位置する。 According to another variant, the first and second fluids can also circulate equally in parallel, and the means for supplying one fluid and the means for draining the other fluid are interchangeable. It is located at the opposite end of the
好ましくは、交換器１が作動しているとき、方向ｙは垂直に向けられる。第１の流体Ｆ１は、ほぼ垂直に、その方向の上向きに流れる。本発明の範囲から逸脱することなく、流体Ｆ１、Ｆ２の流れの他の方向及び向きが可能であることは言うまでもない。 Preferably, when the
本発明の文脈において、異なる特性の１つ又は複数の第１の流体Ｆ１及び１つ又は複数の第２の流体Ｆ２が、同一交換器の第１及び第２の一連の通路１０、２０内を流れ得ることに留意されたい。 In the context of the present invention, one or more first fluids F1 and one or more second fluids F2 with different properties enter the first and second series of
好ましくは、第１の流体Ｆ１は冷媒流体であり、第２の流体Ｆ２は熱産生流体である。 Preferably, the first fluid F1 is a refrigerant fluid and the second fluid F2 is a heat producing fluid.
交換器の分配及び排出手段は、入口及び出口開口部から延びる、波形シートの形態の２つの連続するプレート２の間に配置された分配波形部品５１、５４を有利に備える。分配波形部品５１、５４は、通路１０、２０の全幅にわたって流体の均一な分配及び回収を保証する。 Distributing and discharging means of the exchanger advantageously comprises distribution corrugated
さらに、通路１０、２０は、プレート２の間に配置された熱交換構造を有利に備える。これらの構造の目的は、交換器の熱交換表面を増加させること、及び、流れをより乱流にすることによって流体間の交換係数を高めることである。具体的に、熱交換構造は、通路を循環する流体と接触し、熱流束を伝導によって隣接プレート２に伝達する。熱交換構造は隣接プレート２にろう付けによって取り付けることができ、それにより交換器の機械的強度が向上する。 Further, the
熱交換構造はまた、特に交換器がろう付けによって組み立てられている間、及び圧力下にある流体の使用中にプレートの変形を防ぐために、プレート２の間のスペーサとして機能する。それらはまた、交換器の通路における流体の流れの案内を提供する。 The heat exchange structure also acts as a spacer between the plates 2 to prevent deformation of the plates, especially while the exchanger is assembled by brazing and during the use of fluid under pressure. They also provide guidance for the flow of fluid in the passage of the exchanger.
好ましくは、これらの構造は、通路１０、２０の長さに沿った分配波形部品の延長において、プレート２に平行な通路１０、２０の幅及び長さを横切って有利に延びる熱交換波形部品１１を備える。したがって、交換器の通路１０、２０は、熱交換構造でカバーされた本来の熱交換部を構成するそれらの長さの主要部を示し、前記主要部は、分配波形部品５１、５４でカバーされた分配部によって境界を定められている。 Preferably, these structures favorably extend across the width and length of the
図１は、二相性混合物とも呼ばれる二相混合物の形態の第１の流体Ｆ１を分配するように構成された第１の一連１の通路１０を示す。第１の流体Ｆ１は、別個の第１のマニホルド３０及び第２のマニホルド５０を介して熱交換器１に別々に導入される第１の相６１及び第２の相６２に分離装置６で分離される。次に、第１及び第２の相６１、６２は通路１０に配置された混合装置３によって混合される。有利には、第１の一連のいくつかの通路１０、又は全ての通路１０でさえ、混合装置３を備える。図１に示す例では、第１の相６１は液体であり、第２の相６２は気体である。 FIG. 1 shows a first series of
図２は、通路１０内に収容された、有利にはバー又はロッドを備える混合装置３の、図１の平面に垂直な平面における概略断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a
混合装置３は、好ましくは、通路１０の高さのほぼ全て、又は全てにわたって通路１０の断面に延在し、その結果、混合装置は、通路１０を形成する各プレート２と接触する。 The
混合装置３は、有利には、ろう付けによってプレート２に固定される。 The
混合装置３は、有利には、概ね平行六面体の形状である。 The
好ましくは、混合装置３はモノリシックな構成要素である、すなわち、１つのブロックとして又は単一部品として形成される。混合装置３は、横方向ｙに平行に、２０〜２００ｍｍの間の第１の寸法と、縦方向ｚに平行に、１００〜１４００ｍｍの間の第２の寸法とを有し得る。 Preferably, the
好ましくは、第１のチャネル３１は、第２の寸法全体にわたって延び、及び／又は第２のチャネルは、第１の寸法全体にわたって延びる。 Preferably, the
混合装置３は、縦方向ｚに平行な第１の相６１の流れのための少なくとも第１のチャネル３１と、第２の相６２の流れのための少なくとも第２のチャネル３２とを備える。前記第１のチャネル３１は縦方向ｚに平行に延びる。好ましくは、第１のチャネル３１及び／又は第２のチャネルは、直線形状である。好ましくは、第２のチャネル３２は、縦方向ｚに直交しプレート２に平行な横方向ｙに平行に延びる。 The
複数のオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…が、少なくとも第１のチャネル３１を、第２の相６２の流れのために設計された少なくとも第２のチャネル３２と流体的に接続するように、混合装置３上に分配される。混合装置３は、第１の相６１が第１のチャネル３１に沿って流れ、第２の相６２が第２のチャネル３２に沿って流れるとき、二相液体／気体混合物Ｆ１が出口で混合装置３から分配されるように構成される。Mixer such that a plurality of
好ましくは、混合装置３は、第１のマニホルド３０と流体連通する少なくとも１つの第１の入口３１１と、第２のマニホルド５０と流体連通する第１の入口３１１とは別個の第２の入口３２１とを備える。第１のマニホルド３０は、第１の相６１の供給源に流体接続され、第２のマニホルド５０は、第２の相６２の別の供給源に流体接続される。前記少なくとも１つの第１の入口３１１及び前記少なくとも１つの第２の入口３２１は、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を介して流体連通した状態に置かれる。Preferably, the
好ましくは、混合装置３は、オリフィス３４ｉを通る第１の相６１の流れの方向に従った場合、オリフィス３４ｉの下流の第２のチャネル３２に配置された混合容積を備える。二相液体／気体混合物は、第２のチャネル３２の第２の出口３２２を通して分配される。Preferably, the
第１及び第２のチャネル３１、３２は、有利には、混合装置３に形成された縦方向の凹部の形態をとる。 The first and
オリフィス３４は、有利には、装置３の材料内に作製され、第１のチャネル３１と第２のチャネル３２との間で、好ましくは垂直方向ｘに延びるボア３４である。好ましくは、オリフィス３４は円筒対称である。 The
好ましくは、前記少なくとも１つの第１のチャネル３１は底壁３ｃを備え、前記少なくとも１つの第２のチャネルは底壁３ｃに面する上壁３ｄを備え、オリフィス３４は第１のチャネル３１の壁底に穿孔され、第２のチャネル３２の上壁に開口する。 Preferably, the at least one
図３は、図２の混合装置３の三次元図であり、図２は、縦方向ｚに直交し、オリフィス３４を通る断面の平面で装置３を概略的に示す。 FIG. 3 is a three-dimensional view of the
図３に見られるように、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、縦方向ｚにおいて、連続的な位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…を占める。各オリフィス３４ｉは、縦方向ｚに平行に測定されたｄｉで示される距離だけ、後続のオリフィス３４ｉ＋１から分離されている。As can be seen in FIG. 3, the
従来技術による装置では、オリフィスは、互いに等しい距離に配置された連続的な位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…を占める。ここで第１の相６１は、縦方向ｚの長さに沿って異なる速度で第１のチャネル３１に沿って流れ、各オリフィスを流れる第１の相６１の流れは、考慮されるオリフィスの位置ｚｉにおいて第１の相６１の流れの速さに従って変化する。In accordance apparatus prior art, orifice, successive positions z i arranged in equal distances from each other, z i + 1, occupies .... Here, the
この問題を解決するために、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離が可変である混合装置３が提案されている。換言すると、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離は全て同じではない。連続するオリフィスの少なくとも１つの対は、連続するオリフィスの別の対のそれと異なる２つの連続する位置間の距離を示す。To solve this problem, two successive positions z i, z i + 1, ... are mixing
オリフィス間の距離を縦方向ｚにおいて変化させることにより、混合装置３の幅を横切るオリフィス３４の分配を適合させることによって、縦方向ｚの単位長さあたり、つまり、交換器の通路幅の単位あたりの流量の不均一性を補償することができる。「単位長さあたりの流量」は、通常、あるオリフィスによって分配された流れを、このオリフィスと次のオリフィスとの間の距離で割ったものを意味する。例えば、第１の相６１の流体の流れで過給される傾向があるオリフィス間により長い距離を残すことができ、これは、オリフィスによって分配される単位幅あたりの流量を局所的に低減する効果を有する。実際、その目的は、オリフィス３４又は第１のチャネル３１の構成を調整することにより、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…のそれぞれを通過する流体の流れを均質化することではなく、縦方向ｚの単位長さあたりの第１の相６１の流量を均質化するように、流体がオリフィス３４によって分配される地点の分配を適合させることである。By varying the distance between the orifices in the longitudinal direction z to adapt the distribution of the
したがって、この結果、液体−気体混合物のより均一な分布が通路１０の幅にわたってもたらされる。この解決策は、実装が簡単で、交換器のサイズを変更せず、その構造を複雑にしないという利点を提供する。 Thus, this results in a more uniform distribution of the liquid-gas mixture over the width of the
一実施形態によれば、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離は、縦方向ｚにおいて単調又はほぼ単調に変化する。換言すると、連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の変化の方向は、縦方向ｚの長さに沿って一定又はほぼ一定である。According to one embodiment, the position z i consecutive, z i + 1, ... distance between varies monotonically or near monotonically in the longitudinal direction z. In other words, the direction of change of the continuous positions z i , z i + 1 , ... Is constant or almost constant along the length of the vertical direction z.
一実施形態によれば、混合装置３は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…間の距離の増加を示す。このような構成は、図３の例に示すように、混合装置３が第１の入口３１１を介して第１の相３１を供給され、第１の相が縦方向ｚに流れる場合に実装される。入口３１１の側に位置するオリフィスは、第１の相６１の流れの方向に従った場合にさらに下流に位置するオリフィスとの比較において、供給不足になる傾向を有する。According to one embodiment, the
実施形態の変形（図示せず）によれば、混合装置３は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の減少を示す。このような構成は、第１の相６１が縦方向ｚと平行であるが反対の向きに流れるように配置された追加の第１の入口３１２を介して混合装置３が第１の相６１を供給される場合に実装される。According to a variant embodiment (not shown), mixing
図４は、混合装置３が第１の相６１の供給のための２つの入口を有するときに特に有利である本発明の別の実施形態を示す。より正確には、混合装置３は、第１の入口３１１と追加の第１の入口３１２を介して第１の相６１を供給される。混合装置３は、縦方向ｚにおいて、少なくとも第１の部分３０１と第２の部分３０２とに分割され、第１の部分３０１は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の増加を示し、第２の部分３０２は、縦方向ｚにおいて、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の減少を示す。FIG. 4 shows another embodiment of the invention that is particularly advantageous when the
この実施形態は、オリフィス３４の下流に分配された第１の相６１の流れが縦方向ｚの長さに沿ってさらにより均質化されることを可能にする。 This embodiment allows the flow of the
好ましくは、第１の入口及び追加の第１の入口３１１、３１２は、混合装置３の２つの反対側の端部に配置される。第１の相６１の第１の流れは、第１の入口３１１によって分配され、流れ方向ｚに流れ、第１の相６１の第２の流れは、追加の第１の入口３１２によって分配され、縦方向ｚと平行であるが反対の向きに流れる。 Preferably, the first inlet and the additional
有利には、第１の部分３０１は第１の入口３１１の側に位置し、第２の部分３０２は追加の第１の入口３１２の側に位置する。 Advantageously, the
好ましくは、第１及び第２の部分３０１、３０２は、混合装置３の中心に対して対称的に配置される。しかしながら、前記部分は、異なる数で配置されてもよく、混合装置３の中心の両側で連続するオリフィス間の距離の変動の振幅を示してもよい。 Preferably, the first and
有利には、本発明による混合装置３は、以下に記載するステップに従ってオリフィス３４の位置を調整することによって構成することができる。これらのステップの全て又は一部は、多数のシミュレーションによって、例えば、計算流体力学（ＣＦＤ：Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）を用いて、又は第１のチャネル３１に沿った圧力降下とオリフィス３４の相関関係によって、又は実際の測定等によって実行できることに留意されたい。 Advantageously, the
混合装置３の初期状態は、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…が、所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…によって分離された連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…に配置されていると定義される。好ましくは、初期状態では、所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…は同一である。The initial state of the
第１のチャネル３１は、第１の相６１が縦方向ｚに流れるように供給される。混合装置３の各オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を流れる第１の相６１の質量流量Ｑｉ、Ｑｉ ＋１、…が決定され、オリフィスは、各オリフィス３４ｉについて、次のオリフィス３４ｉ＋１が、次式で表される修正された距離ｄｉだけ前のオリフィス３４ｉから離れて配置されるように再配置される：
ｄｉ＝Ｆｉ×ｄｍ
式中、ｄｍは所定の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…の平均であり、Ｆｉは、オリフィス３４ｉを流れる流量Ｑｉの関数として各オリフィスについて決定された補正係数である。The
d i = F i × d m
Wherein the d m predetermined distance d i, d i + 1, ... it is the average of, F i is a correction coefficient determined for each orifice as a function of the flow rate Q i through the
好ましくは、初期状態では、オリフィス間の平均距離は、全てのオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を分離する同一の距離に一致することに留意されたい。Preferably, it should be noted that in the initial state, the average distance between the orifices coincides with the same distance separating all the orifices 34 i , 34 i + 1, ....
有利には、補正係数Ｆｉは、オリフィス３４ｉを流れる質量流量Ｑｉと、全てのオリフィスにわたって平均された質量流量Ｑｍとの間の比Ｑｉ／Ｑｍの関数である。Advantageously, the correction factor F i is a function of the ratio Q i / Q m between the mass flow rate Q i flowing through the
好ましくは、この関数は、比Ｑｉ／Ｑｍの多項式関数であり、より好ましくは、比Ｑｉ／Ｑｍのアフィン関数であり、次のように表される：
流量Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…の決定において第１のチャネル３１の供給の構成が関与しているので、上記の調整方法は、第１のチャネル３１の第１の相６１の供給の構成に関係なく適用できることが強調される。Since the configuration of the supply of the
考慮される交換方法と、第１の流体Ｆ１の相の不均等な分配に対するその感度とに応じて、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を再配置する単一のステップは、混合装置３の幅にわたり第１の相の分配を均一化するのに十分であり得る。 A single step of rearranging the orifices 34 i , 34 i + 1 , ... Depending on the exchange method considered and its sensitivity to the uneven distribution of the phases of the first fluid F1, is the width of the
任意選択的に、オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を再配置するステップは、少なくとも１回、好ましくは１〜５回、より好ましくは最大２回、繰り返すことができる。調整方法は次に、所定の距離として以前に修正された距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…を定めるステップを含む。再配置された各オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…を流れる第１の相６１の新しい質量流量Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…が決定される。オリフィス間の平均距離ｄｍとオリフィスを流れる平均流量Ｑｍとを計算し、上記の式を用いて新しい修正された距離ｄｉ、ｄｉ ＋１、…を決定する。Optionally, the step of rearranging the orifices 34 i , 34 i + 1 , ... Can be repeated at least once, preferably 1-5 times, more preferably up to 2 times. Adjustment method then distance was fixed previously as a predetermined distance d i, d i + 1, comprising the step of determining a .... Each orifice 34 has been relocated i, 34 i + 1, a new mass flow rate Q i of the
複数の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合、本調整方法は、これらのオリフィスが同一の第１のチャネル３１又は異なる第１のチャネル３１に配置されているかどうかにかかわらず、連続する２つのオリフィス間の距離ｄｉ、ｄｉ＋１、…を考慮することによって、一般に全ての第１のチャネル３１において一緒に実行することができる。In the case of a
或いは、この方法は、各第１のチャネル３１を個別に考慮することによって実行され得る。これを行うために、方法は、任意選択的に、ステップａ）の前に、同一の第１のチャネル３１に配置されたオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…のサブセットを選択する少なくとも１つのステップを含むことができ、ステップａ）〜ｅ）は前記サブセットについて実行される。次に、別の第１のチャネル３１に配置されたオリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…の少なくとも１つの他のサブセットを選択し、この他のサブセットに対してステップａ）〜ｅ）が実行される。Alternatively, this method can be performed by considering each
本発明の有効性を実証するために、ＣＦＤシミュレーションを、図４に示されるような混合装置３を用いて実行した。一連の３つの第１のチャネル３１に、２つの反対側の入口３０１、３０２を介して液体状態の第１の相６１を供給した。オリフィス３４は円筒形であり、垂直方向ｘに延ばされた。シミュレーションを簡略化するために、第１の相６１のみが考慮され、気体の第２の相６２は、各オリフィス３４を通る液体の第１の相６１の分散に無視できる影響を有すると考えられた。 To demonstrate the effectiveness of the present invention, CFD simulations were performed using a
これらのシミュレーションの結果は、等距離のオリフィスを有する混合装置３（本発明外）と、縦方向ｚにおいて２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１の間の増大を示す第１の部分３０１、及び縦方向ｚにおいて２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１の間の距離の減少を示す第２の部分３０２を備える混合装置３（本発明）との比較とともに、図５及び６に示されている。図５は、縦方向ｚにおけるオリフィス間の距離の変化を示す。初期状態では、オリフィスは等距離である（本発明外）。図６に見られるように、縦方向ｚにおける第１の相６１の流量の不均一性の現象は、本発明による装置によって大幅に低減される。典型的には、オリフィスによって分配される流量の不均一性は、様々なオリフィスの流量間で１０％未満の変動を観察するように低減される。The results of these simulations, a
本発明の文脈内で、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の変化は、実際の、測定された、又はシミュレートされた値の変化と照らし合わせて、又は、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の実際の変化の数学的調整から構築された、いわゆる「調整された」又は「平滑な」変化と照らし合わせて評価することができる。Within the context of the present invention, two successive positions z i, z i + 1, ... are changes in the distance between the actual, measured, or against the variation of the simulated value, or, 2 It can be evaluated against so-called "tuned" or "smooth" changes constructed from mathematical adjustments of the actual changes in the distance between two consecutive positions z i , z i + 1, ....
したがって、「増加」又は「減少」という用語は、図５に示すような単調な変動、又はほぼ単調な変動、つまり実際の、測定された、又はシミュレートされた値を考慮するときに、全体的な変動の方向とは異なる変動の方向を局所的に示す変動をカバーする。例えば、図７は、２つの連続する位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…の間の距離の増加を全体的にもたらすシミュレーションの結果を概略的に示すが、特定の点について、１つのオリフィスと次のオリフィスとの間の距離の減少を示している。点線の曲線（−−−−）で表されるこの変化の数学的調整により、前記距離の単調な増加がもたらされる。場合によっては、オリフィス３４ｉは、連続するオリフィス３４ｉ＋１と同じ第１のチャネル３１に配置され得る（特に単一の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合）、又は別の第１のチャネル３１に配置され得ることに留意されたい。複数の第１のチャネル３１を有する混合装置３の場合、第１のチャネル３１の連続するオリフィス３４ｉ＋１は、好ましくは、オリフィス３４ｉとは異なる第１のチャネル３１に配置される。オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、横方向ｙの同一位置に配置される必要はなく、位置ｚｉ、ｚｉ＋１、…に配置される。Therefore, the term "increase" or "decrease" is used as a whole when considering monotonous or near monotonous fluctuations, i.e. actual, measured or simulated values, as shown in FIG. It covers fluctuations that locally indicate the direction of fluctuation that is different from the direction of fluctuation. For example, FIG. 7, two successive positions z i, z i + 1, ... show schematically the results increase the simulation result generally of the distance between, for a particular point, the one orifice and the following It shows a decrease in the distance to the orifice. The mathematical adjustment of this change, represented by the dotted curve (---), results in a monotonous increase in the distance. In some cases, the
装置３は、装置３内で連続的に配置されたいくつかの第１のチャネル３１及び／又はいくつかの第２のチャネル３２を備えることができ、第１及び／又は第２のチャネル３１、３２は、好ましくは互いに平行である。 The
好ましくは、第１のチャネル３１及び第２のチャネル３２は、プレート２に平行に延在する。図３に示す実施形態によれば、第１のチャネル３１は横方向ｙにおいて互いに連続し、第２のチャネル３２は縦方向ｚにおいて互いに連続する。 Preferably, the
チャネル３１及び３２は、同じ又は異なる形状及び数を有し得ることが強調される。第１の連続するチャネル３１間の距離及び第２の連続するチャネル３２間の距離もまた変化し得る。好ましくは、縦方向ｚの方向で測定されたチャネル３２間の距離は、オリフィス３４の位置に応じて調整される。 It is emphasized that
図３〜４は、バーの形態の混合装置３の例を示し、円筒形状の開口部３４がいくつかの第１のチャネル３１の底部に穿孔されている。 3-4 show an example of a
この実施形態では、混合装置３は、交換器の１つのプレート２に面して配置されることが意図される第１の表面３ａと、別のプレート２に面して配置される第２の表面３ｂとによって特に範囲を定められる平行六面体を全体的に形成する。第１及び第２の表面３ａ、３ｂは、好ましくは、プレート２と概ね平行に広がる。混合装置３は、第１及び第２の表面３ａ、３ｂがプレート２と接触するように通路１０内に配置されることが好ましい。 In this embodiment, the
チャネル３１、３２は、有利には、混合装置３内に形成された凹部の形態をとる。それらは、表面３ａ及び／又は３ｂで開口してもしなくてもよい。 The
オリフィス３４は、有利には、装置３の材料内に作製され、第１のチャネル３１と第２のチャネル３２との間で、好ましくは垂直方向ｘに延びるボア３４である。好ましくは、オリフィス３４は円筒対称である。 The
オリフィス３４ｉ、３４ｉ＋１、…は、必ずしも同じ形状又は同じ寸法を有さないことに留意されたい。同一の第１のチャネル３１内の、又はいくつかの第１のチャネル３１間のオリフィスの異なる形状の数、寸法及び分布は、オリフィス３４を通る流体の流量のはるかにより細かい調整を達成するように、液体−気体混合物の所望の分散に応じて変わり得る。特に、入口３１１を有する第１のチャネルの場合、第１の相６１の速度がより速い第１のチャネル３１の上流に、より大きな断面のオリフィスを配置することができ、より小さい入口断面のオリフィスを第１のチャネル３１の下流に配置することができる。第１及び／又は第２のチャネル３１、３２の形状及び寸法はまた、方向ｙ及び／又はｚに沿って、及び１つのチャネル３１、３２から別のチャネルへ変化し得る。Note that the
本発明は本出願に記載及び図示された特定の例に限定されないことは言うまでもない。本発明の範囲から逸脱することなく、当業者の手の届く範囲内の他の代替の形態又は実施形態も想定され得る。 It goes without saying that the present invention is not limited to the specific examples described and illustrated in this application. Other alternative embodiments or embodiments within the reach of those skilled in the art can be envisioned without departing from the scope of the invention.
例えば、本発明による交換器は、通路１０、２０が横方向ｙに延び、第１の縦方向チャネル３１が流れ方向ｚに延び、横方向チャネル３２が方向ｚに直交する横方向ｙに延びる場合について主に記載される。逆もまた考えられ、例えば、第１の縦方向チャネル３１が横方向ｙに延び、横方向チャネル３２が流れ方向ｚに延びる。方向ｙ及びｚは互いに直交しなくてもよい。 For example, in the exchanger according to the present invention, when the
Claims (16)
− 前記縦方向（ｚ）に平行な前記第１の流体（Ｆ１）の第１の相（６１）の流れのための少なくとも１つの第１のチャネル（３１）、
− 前記第１の流体（Ｆ１）の第２の相（６２）の流れのための少なくとも１つの第２のチャネル（３２）、及び
− 前記第１のチャネル（３１）を前記第２のチャネル（３２）に流体的に接続する複数のオリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）であって、前記縦方向（ｚ）に連続した位置（ｚｉ、ｚｉ＋１、…）を占める、複数のオリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）、
を備える混合装置（３）とを備える熱交換器（１）であって、
前記縦方向（ｚ）に平行に測定された前記連続する位置（ｚｉ、ｚｉ＋１、…）間の距離が可変であることを特徴とする、熱交換器（１）。 Arranged parallel to each other and in the longitudinal direction (z) so as to define a plurality of passages (10) for flowing at least the first fluid (F1) which is placed in a heat exchange relationship with at least the second fluid (F2). Placed in several plates (2) and at least one aisle (10)
-At least one first channel (31) for the flow of the first phase (61) of the first fluid (F1) parallel to the longitudinal direction (z),
-At least one second channel (32) for the flow of the second phase (62) of the first fluid (F1), and-the first channel (31) to the second channel ( a plurality of orifices fluidically connected to the 32) (34 i, 34 i + 1, a ...), the longitudinal direction (z) in successive positions (z i, z i + 1 , ...) occupies a plurality of orifices ( 34 i , 34 i + 1 , ...),
A heat exchanger (1) including a mixer (3) and a heat exchanger (1).
Characterized in that the longitudinal direction (z) to be measured parallel the said successive positions (z i, z i + 1 , ...) the distance between is variable, the heat exchanger (1).
ｉ）前記交換器の少なくとも１つの通路（１０）に混合装置（３）を配置するステップ、
ｉｉ）前記混合装置（３）の前記第１のチャネル（３１）に前記第１の流体（Ｆ１）の前記第１の相（６１）を供給するステップ、
ｉｉｉ）前記混合装置（３）の第２のチャネル（３２）に、前記第１の相（６１）とは異なる前記第１の流体（Ｆ１）の前記第２の相（６２）を供給するステップ、
ｉｖ）前記第１の相（６１）と前記第２の相（６２）との間の混合が前記混合装置（３）内で起こるように、前記オリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）を介して前記第１のチャネル（３１）と前記第２のチャネル（３２）との間の流体連通を確立するステップ、及び
前記混合装置（３）の出口で、前記第１の相（６１）と前記第２の相（６２）の混合物を分配するステップ
を含む方法。 A method of distributing a two-phase liquid / gas mixture in the exchanger according to any one of claims 1 to 10.
i) The step of arranging the mixing device (3) in at least one passage (10) of the exchanger,
ii) A step of supplying the first phase (61) of the first fluid (F1) to the first channel (31) of the mixing device (3).
iii) A step of supplying the second phase (62) of the first fluid (F1) different from the first phase (61) to the second channel (32) of the mixing device (3). ,
iv) Through the orifice (34 i , 34 i + 1 , ...) So that mixing between the first phase (61) and the second phase (62) occurs in the mixing device (3). At the step of establishing fluid communication between the first channel (31) and the second channel (32), and at the outlet of the mixing device (3), the first phase (61) and the said. A method comprising the step of dispensing the mixture of the second phase (62).
ａ）前記オリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）の連続した位置（ｚｉ、ｚｉ＋１、…）が所定の距離（ｄｉ、ｄｉ＋１、…）だけ離されるように前記オリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）を位置づけるステップ、
ｂ）前記第１のチャネル（３１）に前記流体（Ｆ１）の前記第１の相（６１）を供給して、前記第１の流体（Ｆ１）の前記第１の相（６１）が前記縦方向（ｚ）に流れるようにするステップ、
ｃ）各オリフィス（３４ｉ、３４ｉ＋１、…）を流れる前記第１の相（６１）の質量流量（Ｑｉ、Ｑｉ＋１、…）を決定するステップ、
ｄ）各オリフィス（３４ｉ）について、前記所定の距離（ｄｉ、ｄｉ＋１、…）の平均（ｄｍ）に補正係数（Ｆｉ）を掛けた値に等しい修正距離（ｄｉ）だけ前記オリフィス（３４ｉ）から分離されるように次のオリフィス（３４ｉ＋１）を再位置決めするステップであって、前記補正係数は前記オリフィス（３４ｉ）を流れる前記質量流量（Ｑｉ）に基づいて決定されるステップ、
を含む方法。 A method for adjusting the position of the orifice (34) of the mixing device (3) incorporated in the exchanger according to any one of claims 1 to 8.
a) the orifice (34 i, 34 i + 1 , ... successive positions (z i of), z i + 1, ... ) is a predetermined distance (d i, d i + 1 , ...) by said orifice (34 i as separated, 34 i + 1 , ...) Positioning step,
b) The first phase (61) of the fluid (F1) is supplied to the first channel (31), and the first phase (61) of the first fluid (F1) is in the vertical direction. Steps to make it flow in direction (z),
c) A step of determining the mass flow rate (Q i , Q i + 1 , ...) Of the first phase (61) flowing through each orifice (34 i , 34 i + 1, ...),
For d) each of the orifices (34 i), said predetermined distance (d i, d i + 1 , ...) of the average only (d m) to the correction coefficient (F i) equal corrected distance value multiplied by (d i) the A step of repositioning the next orifice (34 i + 1 ) so that it is separated from the orifice (34 i ), the correction factor is determined based on the mass flow rate (Q i ) flowing through the orifice (34 i). Steps to be done,
How to include.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1852469 | 2018-03-22 | ||
| FR1852469A FR3079291B1 (en) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | HEAT EXCHANGER WITH IMPROVED LIQUID-GAS MIXING DEVICE |
| PCT/FR2019/050642 WO2019180384A1 (en) | 2018-03-22 | 2019-03-21 | Heat exchanger with improved liquid/gas mixing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021517232A true JP2021517232A (en) | 2021-07-15 |
| JP7309739B2 JP7309739B2 (en) | 2023-07-18 |
Family
ID=63014661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020547200A Active JP7309739B2 (en) | 2018-03-22 | 2019-03-21 | Heat exchanger with improved liquid/gas mixing device |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20200408466A1 (en) |
| EP (1) | EP3769024B1 (en) |
| JP (1) | JP7309739B2 (en) |
| FR (1) | FR3079291B1 (en) |
| WO (1) | WO2019180384A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115615233B (en) * | 2022-11-08 | 2023-04-07 | 中国核动力研究设计院 | Fluid bearing assembly and heat exchange device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60235991A (en) * | 1984-04-27 | 1985-11-22 | リンデ・アクチエンゲゼルシヤフト | Heat exchanger |
| JPH04371798A (en) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | Heat exchanger |
| JPH0684183U (en) * | 1993-04-21 | 1994-12-02 | 住友精密工業株式会社 | Plate fin type gas-liquid two-phase flow heat exchanger |
| JPH10157447A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | Calsonic Corp | Heat exchanger |
| US20130192808A1 (en) * | 2010-09-13 | 2013-08-01 | Danfoss A/S | Refrigerant guiding pipe and heat exchanger having refrigerant guiding pipe |
| CN103983138A (en) * | 2014-05-16 | 2014-08-13 | 杭州杭氧股份有限公司 | Large air flow two phase flow uniform distribution device of aluminum plate fin heat exchanger |
| US9885521B2 (en) * | 2010-12-08 | 2018-02-06 | Sanhua (Hangzhou) Micro Channel Heat Exchanger Co., Ltd. | Method for manufacturing refrigerant guide tube of heat exchanger, refrigerant guide tube manufactured using the method and heat exchanger with the refrigerant guide tube |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4450903A (en) * | 1982-09-20 | 1984-05-29 | The Trane Company | Plate type heat exchanger with transverse hollow slotted bar |
| FR2963091B1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-08-17 | Univ Savoie | FLUID CIRCULATION MODULE |
| JP6190349B2 (en) * | 2013-12-05 | 2017-08-30 | 株式会社神戸製鋼所 | Heat exchanger |
| CN104180703A (en) * | 2014-08-20 | 2014-12-03 | 中国海洋石油总公司 | Gas and liquid double-phase uniform distributing device |
| CN105486106A (en) * | 2015-12-29 | 2016-04-13 | 无锡佳龙换热器股份有限公司 | Gas-liquid uniform-distribution heat exchange device for natural gas |
| FR3053452B1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-07-13 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | HEAT EXCHANGER COMPRISING A DEVICE FOR DISPENSING A LIQUID / GAS MIXTURE |
-
2018
- 2018-03-22 FR FR1852469A patent/FR3079291B1/en active Active
-
2019
- 2019-03-21 EP EP19718903.8A patent/EP3769024B1/en active Active
- 2019-03-21 US US16/978,036 patent/US20200408466A1/en not_active Abandoned
- 2019-03-21 WO PCT/FR2019/050642 patent/WO2019180384A1/en active Application Filing
- 2019-03-21 JP JP2020547200A patent/JP7309739B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60235991A (en) * | 1984-04-27 | 1985-11-22 | リンデ・アクチエンゲゼルシヤフト | Heat exchanger |
| JPH04371798A (en) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | Heat exchanger |
| JPH0684183U (en) * | 1993-04-21 | 1994-12-02 | 住友精密工業株式会社 | Plate fin type gas-liquid two-phase flow heat exchanger |
| JPH10157447A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | Calsonic Corp | Heat exchanger |
| US20130192808A1 (en) * | 2010-09-13 | 2013-08-01 | Danfoss A/S | Refrigerant guiding pipe and heat exchanger having refrigerant guiding pipe |
| US9885521B2 (en) * | 2010-12-08 | 2018-02-06 | Sanhua (Hangzhou) Micro Channel Heat Exchanger Co., Ltd. | Method for manufacturing refrigerant guide tube of heat exchanger, refrigerant guide tube manufactured using the method and heat exchanger with the refrigerant guide tube |
| CN103983138A (en) * | 2014-05-16 | 2014-08-13 | 杭州杭氧股份有限公司 | Large air flow two phase flow uniform distribution device of aluminum plate fin heat exchanger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7309739B2 (en) | 2023-07-18 |
| EP3769024B1 (en) | 2022-10-12 |
| WO2019180384A1 (en) | 2019-09-26 |
| FR3079291B1 (en) | 2020-07-10 |
| US20200408466A1 (en) | 2020-12-31 |
| FR3079291A1 (en) | 2019-09-27 |
| EP3769024A1 (en) | 2021-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110462331B (en) | Heat exchanger | |
| US9423190B2 (en) | Refrigerant distributor for heat exchanger and heat exchanger | |
| KR102268484B1 (en) | Heat exchanger | |
| US11022377B2 (en) | Heat exchanger comprising a device for distributing a liquid/gas mixture | |
| FI85818B (en) | ANORDNING FOER JAEMN FOERDELNING AV EN VAETSKA OEVER VAEXLINGSAVSNITTET I EN AEMNES- OCH VAERMEVAEXLINGSKOLONN. | |
| US9366463B2 (en) | Evaporator | |
| US20110139413A1 (en) | Flow distributor for a heat exchanger assembly | |
| US20020079093A1 (en) | Heat exchangers with flow distributing orifice partitions | |
| US11754341B2 (en) | Heat exchanger | |
| KR102145084B1 (en) | Plate heat exchanger | |
| JP5971941B2 (en) | Distribution mechanism and heat exchange device | |
| CN101922882B (en) | Refrigerant conduit and heat exchanger with same | |
| EP2402701A1 (en) | Heat exchanger | |
| KR100225298B1 (en) | Defrost and liquid distribution for plate-fin heat exchangers | |
| US9683784B2 (en) | Evaporator and liquid distributor | |
| JP2004351407A (en) | Fine distributor for liquid | |
| JP2021517232A (en) | Heat exchanger with improved liquid / gas mixer | |
| US20190226765A1 (en) | Distributor for Plate-Fin Heat Exchanger | |
| CN102954627A (en) | Heat exchanger | |
| JP2002098495A (en) | Heat exchanger and reboiler condenser having the same | |
| JP2020511624A (en) | Heat exchanger with liquid / gas mixing device with improved geometry opening | |
| CN107208986B (en) | Including liquid-refrigerant distributing device heat exchanger | |
| JP7019696B2 (en) | Heat exchanger with liquid / gas mixer with improved channel shape | |
| JPH0526588A (en) | Liquid dispersing device for liquid downflow type plate system heat exchanger | |
| BR112015018613B1 (en) | FLOW DISTRIBUTOR FOR DOWNWARD LIQUID IN A VERTICALLY Elongated PROCESS COLUMN |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20200925 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20200929 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200923 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220121 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20230105 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230221 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230511 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230606 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230705 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7309739 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |