[发明专利]组合热管换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷技术领域的装置，具体涉及一种适用于天然气液化流程的组合热管换热器。

背景技术

目前，液化天然气(LNG)技术已经成为一门新兴工业正在迅猛发展。液化过程中，天然气与制冷剂之间的换热效率是决定天然气液化率及能耗的关键因素之一，也直接关系到LNG产出率及经济性。目前工业中广泛采用的天然气液化流程中，主要采用板翅式换热器及管壳式换热器，其通道狭小、易堵塞，清洗维修较困难，特别是由于受到其制备材料，如钢、铝、铜等导热系数的制约，其换热效率低，所以体积都非常庞大。针对我国存在大量产气量较小的边际气田的现状，在我国不大可能出现大型基本负荷型液化天然气工厂，但却存在对小型液化装置的潜在的较大需求，包括小储量分布偏散的天然气源、油田伴生天然气(湿气)、煤层天然气(瓦斯)、城市垃圾池天然气(沼气)等的液化回收。开发小型撬装式天然气液化装置一直是业界关注的热点。

热管是一种利用工质的相变蒸发制冷，使热量快速传导的装置。将热管与普通换热器结合组成热管换热器，其腔内的流形很容易实现纯逆流流动，可以在不改变冷、热流体入口温度的条件下，增大平均温差，提高传热效果。在两个换热腔体内的热管部分，可以很方便地实现翅片化，从而提高传热面积，强化传热过程。对于给定热流密度，由于热管传热强度很大，传热性能优良，从而可以减小传热面积，减少设备体积和重量，多年来，人们一直在研究如何利用热管技术提高换热器的换热效率。

经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号CN88217498.3公开的“组合型热管换热器”，介绍了一种用于回收烟气余热的组合型热管换热器，在结构上采用两组热管束串联的方式，前一组为气-水换热的敞开型热管束，后一组为气-气换热的密闭型热管束。但其结构和特点并不适用于低温工况下液化天然气，检索中还发现中国专利申请号CN95239565.7公开的“电加热内热式组合热管”，其热管束上部相互连通，下部也互相连通，但该技术一旦热管某处发生破损泄露，则导致整个热管换热器无法正常工作，而液化天然气对设备安全性要求极高，故难以大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种组合热管换热器，将换热流程划分为多个温区，可大幅提高天然气液化流程中制冷剂与天然气之间的换热效率，简化换热器结构，减小设备体积，提高能量的利用率，降低工业成本。该换热器集成了热管的高导热性的特点，克服了目前工业中普通换热器材料导热性能差的缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：箱体、隔板、若干热管和热管固定结构，其中：箱体的两端分别对应设有天然气进口管路、制冷剂出口管路以及制冷剂进口管路、液化天然气出口管路，隔板的一端固定设置于箱体内部一端的天然气进口管路和制冷剂出口管路之间，隔板的另一端固定设置于箱体内部另一端的制冷剂进口管路和液化天然气出口管路之间，热管固定结构固定设置于隔板上，热管与热管固定结构相连接并与隔板相垂直。

所述的箱体为隔热材料制成。

所述的隔板为硬质铝平板，该隔板将箱体分割为上腔体和下腔体，

所述的隔板上设有若干通孔，该通孔的内径与热管固定结构相匹配。

所述的热管固定结构包括：密封圈和连接法兰，其中：连接法兰套接于热管外部并固定设置于隔板上，密封圈固定设置于连接法兰和隔板之间。

所述的热管的外侧设有若干翅片，该翅片与热管轴线相垂直。

与现有技术相比，本发明将热管换热器应用于天然气液化流程，有效提高了冷量在制冷剂和天然气之间的传输效率；采用多级组合热管结构，将箱体划分为多个温区，根据每个温区温度的要求，选取合适的热管工质，使得该温度下的热管能充分发挥其性能，从而减少能量损失，节约成本。

附图说明

图1为本发明箱体结构剖视图。

图2为热管固定结构图。

图3为实施例工作流程示意图。

具体实施方式

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