多個(gè)入口的纏繞式傳熱器和用于適配傳熱器熱表面的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳熱器、特別是用于液化天然氣(或者例如用于低溫甲醇洗設(shè)備或者石油化工設(shè)備)以及一種用于使傳熱器熱表面與不同運(yùn)行情況相適配的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]這種傳熱器可以在管側(cè)引導(dǎo)一種或多種流。這種管側(cè)流經(jīng)由傳熱器的入口被引導(dǎo)到傳熱器中并且被分別分配到一個(gè)或多個(gè)管。這些入口因此清楚地分別對(duì)應(yīng)一種流。
[0003]如果傳熱器要用于在過(guò)程方面非常不同的負(fù)荷，這表示了，將傳熱器設(shè)計(jì)用于兩種或多種運(yùn)行情況。在大多數(shù)情況下，于是對(duì)于流而言，對(duì)于一種情況適合的熱表面對(duì)于下一情況會(huì)太小或太大。也就是說(shuō)，一種流的個(gè)別熱表面必須適合于所述一種情況并且對(duì)于另一種流而言必須適合于另一種情況。這導(dǎo)致了傳熱器面的大幅增大進(jìn)而也導(dǎo)致了用于傳熱器的顯著更高的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，如此改善開(kāi)頭提及類(lèi)型的傳熱器，使得該傳感器能夠相比之下成本更有利地適配于不同運(yùn)行情況。此外，本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種相應(yīng)的方法。
[0005]這個(gè)問(wèn)題一方面通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的纏繞式傳熱器來(lái)解決。本發(fā)明有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出。
[0006]按照權(quán)利要求1，按照本發(fā)明的纏繞式傳熱器具有多個(gè)入口，所述入口分別與該傳熱器的至少一個(gè)配屬的管連接，從而至少一個(gè)第一介質(zhì)流以及第二介質(zhì)流經(jīng)由至少一個(gè)配屬的入口能夠?qū)氲礁髯耘鋵俚闹辽僖粋€(gè)管中，其中，傳熱器具有外殼，該外殼包圍一外殼空間，在所述外殼空間中設(shè)置有所述管，從而使特別是在外殼空間中引導(dǎo)的介質(zhì)流與在各個(gè)管中引導(dǎo)的介質(zhì)流進(jìn)行間接熱交換，并且，所述管分別繞著傳熱器的芯管纏繞。
[0007]按照本發(fā)明現(xiàn)在規(guī)定，用于使熱表面與不同運(yùn)行情況相適配的傳熱器具有至少一個(gè)切換器件，該切換器件構(gòu)造用于，使所述入口中的至少一個(gè)入口在至少一個(gè)第一運(yùn)行狀態(tài)與第二運(yùn)行狀態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換或切換，從而在第一運(yùn)行狀態(tài)下使第一介質(zhì)流或部分流并且在第二運(yùn)行狀態(tài)下使第二介質(zhì)流或部分流經(jīng)由所述至少一個(gè)入口能夠?qū)氲絺鳠崞鞯闹辽僖粋€(gè)配屬的管中，以便在第一運(yùn)行狀態(tài)下給第一介質(zhì)流提供較多熱表面(即提供所述至少一個(gè)配屬的管的熱表面)而給第二介質(zhì)流提供相應(yīng)較少熱表面，并且，以便在第二運(yùn)行狀態(tài)下給第二介質(zhì)流提供較多熱表面而給第一介質(zhì)流提供相應(yīng)較少熱表面。
[0008]本發(fā)明于是有能夠利地實(shí)現(xiàn)了:將入口(或相應(yīng)的管接頭)進(jìn)而各自配屬的管和熱表面可切換到不同的管側(cè)流上。因此，例如借助于所述切換可以將一種介質(zhì)的熱交換面(也稱(chēng)為熱表面)或者該熱交換面的一部分提供給另一種介質(zhì)。也就是說(shuō)，通過(guò)所述切換特別是改變了熱交換面或者說(shuō)熱表面，其方法是，給各個(gè)介質(zhì)分別分配不同數(shù)量的管。
[0009]因此，例如一種實(shí)施形式規(guī)定了:在該實(shí)施形式中，給第一介質(zhì)流在第一運(yùn)行情況下提供三個(gè)入口而給第二介質(zhì)流僅僅提供一個(gè)入口。但是對(duì)于第二運(yùn)行情況，用于第二介質(zhì)流的熱表面應(yīng)該較大，而用于第一介質(zhì)流的熱表面可以較小。相應(yīng)地，于是例如用于第一介質(zhì)流的所述三個(gè)入口之一切換到第二介質(zhì)流上，而與該入口耦合的熱表面被提供給另外的第二介質(zhì)流。因此，這些流的不同負(fù)荷對(duì)于不同情況以顯著更小的熱表面覆蓋。
[0010]本發(fā)明自然能夠適用于任意數(shù)量的多個(gè)入口或流。特別是，多個(gè)入口也能夠以前述的方式可切換或能夠設(shè)有多個(gè)切換器件。此外，也能夠借助于相應(yīng)數(shù)量的切換器件使一個(gè)或多個(gè)入口在多于兩個(gè)運(yùn)行狀態(tài)或流之間來(lái)回切換。因此，例如所述至少一個(gè)切換器件可以構(gòu)造用于，將所述入口中的至少一個(gè)入口在至少一個(gè)第一運(yùn)行狀態(tài)與第二運(yùn)行狀態(tài)之間來(lái)回切換，從而在第一運(yùn)行狀態(tài)下使第一介質(zhì)流或部分流并且在第二運(yùn)行狀態(tài)下使第二介質(zhì)流或部分流經(jīng)由所述至少一個(gè)入口能夠?qū)氲街辽僖粋€(gè)配屬的管中，從而在第二運(yùn)行狀態(tài)下使第一介質(zhì)流的一個(gè)管、多個(gè)管、或者所有管配屬于第二介質(zhì)流，從而給該第二介質(zhì)流提供相應(yīng)較多熱表面并且給第一介質(zhì)流提供相應(yīng)較少熱表面。
[0011]在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中規(guī)定，切換器件為了切換所述至少一個(gè)入口而具有用于使與該入口連接的第一管路截止的第一閥以及用于使與該入口連接的第二管路截止的第二閥，其中，傳熱器構(gòu)造用于，使第一介質(zhì)流經(jīng)由第一管路并且使第二介質(zhì)流經(jīng)由第二管路供給至入口。如果例如第二閥關(guān)斷而第一閥打開(kāi)，那么僅僅第一介質(zhì)流經(jīng)由所述入口供應(yīng)給該傳熱器的配屬的管。對(duì)于第一閥關(guān)斷并且第二閥打開(kāi)這樣的情況，僅僅使第二介質(zhì)流經(jīng)由所述入口供應(yīng)給該傳熱器的配屬的管。
[0012]與各個(gè)可切換的入口相配屬的出口(該出口與該入口經(jīng)由傳熱器的一個(gè)或多個(gè)管相連接)同樣具有另一切換器件，從而該出口根據(jù)所配屬的入口來(lái)切換。為此，該另一切換器件同樣可以具有兩個(gè)閥，從而使從出口離開(kāi)的流能夠分別供應(yīng)至配屬的出口管路。
[0013]也可以考慮這樣的其它裝置:借助于該其它裝置能夠分別將多個(gè)流之一置于入口或置于與該入口相配屬的出口。
[0014]優(yōu)選地，將所述入口和/或各自配屬的出口分別構(gòu)造為傳熱器的管接頭。這種管接頭優(yōu)選從傳熱器的承載壓力的外殼伸出，然而也可以構(gòu)造在該外殼的內(nèi)部中或者說(shuō)設(shè)置在外殼空間中。此外，外殼包圍傳熱器的外殼空間，在該外殼空間中設(shè)置有傳熱器的所述管，從而能夠使特別是在外殼空間中引導(dǎo)的介質(zhì)與在各個(gè)管中引導(dǎo)的介質(zhì)進(jìn)行間接熱交換。
[0015]優(yōu)選地，傳熱器的各個(gè)入口與多個(gè)配屬的管相連接，其中，這些管固定在與各個(gè)入口或管接頭相配屬的管底部中。
[0016]特別優(yōu)選地，如上所述，按照本發(fā)明的傳熱器構(gòu)造為纏繞式傳熱器，在這種情況中，所述管分別特別是螺旋形地繞著傳熱器的芯管纏繞，該芯管設(shè)置在外殼空間中并且特別是沿著外殼的或傳熱器的縱軸線延伸，該縱軸線(參照常規(guī)設(shè)置的傳熱器)與垂線重合。傳熱器然而理論上也可以水平地安裝。也可能的是，本發(fā)明適用于另外的傳熱器，例如直管傳熱器、板式傳熱器或其它傳熱器。
[0017]按照本發(fā)明的傳熱器優(yōu)選用于天然氣的液化，其中，特別是切換器件構(gòu)造用于，將入口(或管接頭)之一從天然氣流切換為冷卻劑流或反之亦然。按照本發(fā)明的傳熱器自然不限于用于天然氣液化，而是例如也能夠用于低溫甲醇洗設(shè)備或者石油化工設(shè)備。
[0018]此外，本發(fā)明的任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求10所述特征的方法解決。
[0019]因此規(guī)定了，傳熱器具有多個(gè)入口，所述入口分別與傳熱器的至少一個(gè)配屬的管相連接，其中，與各個(gè)入口相配屬的管中的每一個(gè)管限定一熱表面，其中，所述入口中的至少一個(gè)入口從第一運(yùn)行狀態(tài)切換成第二運(yùn)行狀態(tài)，從而在第一運(yùn)行狀態(tài)下使第一介質(zhì)流或部分流并且在第二運(yùn)行狀態(tài)下使第二介質(zhì)流或部分流經(jīng)由所述至少一個(gè)入口導(dǎo)入到至少一個(gè)配屬的管中，以便在第二運(yùn)行狀態(tài)下給第二介質(zhì)流提供較多熱表面而給第一介質(zhì)流提供相應(yīng)較少熱表面。
[0020]優(yōu)選地，在按照本發(fā)明的方法中應(yīng)用按照本發(fā)明的傳熱器。
[0021]此外優(yōu)選地規(guī)定了，在第二運(yùn)行狀態(tài)下使第一介質(zhì)流的一個(gè)管、多個(gè)管、或者所有管與第二介質(zhì)流相配屬，從而給該第二介質(zhì)流提供相應(yīng)較多熱表面并且給第一介質(zhì)流提供相應(yīng)較少熱表面(參見(jiàn)上述)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]通過(guò)實(shí)施例的以下【附圖說(shuō)明】根據(jù)附圖來(lái)闡明本發(fā)明的另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。附圖示出:
[0023]圖1:沿著橫向于傳熱器的垂線或縱軸線延伸的橫截面平面按照本發(fā)明的傳熱器的示意性截面視圖；以及
[0024]圖2:根據(jù)圖1類(lèi)型的傳熱器的可切換的入口和配屬的可切換的出口以及使該入口與該出口連接的螺旋形管的示意性局部圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1結(jié)合圖2示出呈纏繞式傳熱器I形式的按照本發(fā)明的傳熱器I。傳熱器I具有承載壓力的外殼10，該外殼的縱軸線Z沿垂線Z延伸。對(duì)此備選地，縱軸線Z可以在傳熱器I平放地布置的情況下也沿著水平線延伸。外殼10限定了外殼空間11，在該外殼空間中設(shè)置有芯管12，該芯管沿著縱軸線Z延伸，其中，多個(gè)管20以多個(gè)層地螺旋形地繞芯管12纏繞。在圖2中為了簡(jiǎn)化僅僅示出了這種管20。多個(gè)管20分別固定在所配屬的管底部40中并且可以經(jīng)由呈管接頭形式的所配屬的入口 30-36供應(yīng)該管側(cè)流S、S’、S”。在圖2中出于清楚的原因僅僅描繪了一個(gè)這種管接頭30。管20從各自在傳熱器I的外殼10的下端部上設(shè)置的入口(或管接頭)30-36起以預(yù)定方式延伸至呈管接頭形式的所配屬的出口 50，這些出口中的一個(gè)在圖2中示例性地示出。而且在此各個(gè)管20優(yōu)選在管底部60中集中。所述的入口 30-36也可以設(shè)置在傳熱器I的上部區(qū)域上，并且所配屬的出口 50設(shè)置在下端部上；于是管側(cè)流動(dòng)從上往下走向并且殼側(cè)流動(dòng)從下往上走向。
[0026]此外，在外殼空間11中，殼側(cè)流S”’相對(duì)于管側(cè)流S、S’、S”逆流地引導(dǎo)，所述殼側(cè)流經(jīng)由入口 71到達(dá)外殼空間11中并且經(jīng)由出口 72從外殼空間72離開(kāi)。各個(gè)管側(cè)流S、S’、S”’在此相互間以及與殼側(cè)流S”’進(jìn)行間接熱交換。
[0027]按照?qǐng)D1，每個(gè)傳熱器I具有三個(gè)這樣的管接頭30、32、36:所述管接頭30、32、36與管路81、82、83和84連接，其中，經(jīng)由管路81、83和84使第一介質(zhì)流S到達(dá)傳熱器I的多個(gè)與管接頭30、32、36連接的管20的每一個(gè)中。此外，傳熱器I還具有兩個(gè)管接頭35、33，所述兩個(gè)管接頭35、33與管路87、88連接，經(jīng)由所述管路87、88使第二介質(zhì)流S’到達(dá)多個(gè)與管接頭33、35連接的管20的每一個(gè)中；以及傳熱器I還具有兩個(gè)管接頭31、34，所述管接頭31、34與管路85、86連接，經(jīng)由所述管路85、86使第三介質(zhì)流S”供給到傳熱器I的多個(gè)與管接頭31、34連接的管20的每一個(gè)中。
[0028]現(xiàn)在，