[发明专利]一种热交换器管组件、热交换器以及流体加热系统

权利要求书

1.一种热交换器管组件，其包括：

第一管板；

与所述第一管板相对的第二管板；

多个热交换器管，其中所述多个热交换器管中的每个热交换器管独立地连接所述第一管板和所述第二管板，并且其中所述热交换器管呈交错环配置，所述环配置包括管的多个同心环，

其中环上的相邻管由径向分离角RA分开；

其还包括位于所述第一管板与所述第二管板之间的挡板，其中所述多个热交换器管横穿所述挡板；

其中所述挡板包括至少一个盘形挡板；其中所述盘形挡板的第一侧与第二侧之间的流体连通跨越所述盘形挡板的周边；

其中所述挡板包括至少两个盘形挡板和至少两个环形挡板；其中流体流穿越盘形挡板和环形挡板的交替路径；

其中所述径向分离角为1度至90度；

其中相邻环上的邻近管通过使内环内的所有管相对于下一个最外侧管环旋转径向分度角IA而分开；

其中所述挡板包括至少一个环形挡板；其中所述环形挡板的第一侧与第二侧之间的流体连通穿过所述挡板的环空；

所述环形挡板的圆周被设计成设置在压力容器的内表面上，并通过焊接或垫圈密封，并在连接点处安装到压力容器上；

还包括：计算交错环热交换器管配置的径向分离角RA和径向分度角IA的方法，其使用所述管配置的设计直径DD、所述设计直径与第一管环之间的间隙GAP、管的每个排k的管元件留隙直径CD_k、以及待应用于管计数的舍入阈值RT，所述方法包括：

使用公式1计算外排的直径RD₁

RD₁＝DD-(2xGAP)-CD₁； (1)

对于其中RD_k≥0的每排直径，使用公式2计算内部排2≤k的直径RD_k

RD_k＝RD_k-1-CD_k-1-CD_k (2)

使用公式3计算每个排k的管计数

CT_k＝360/2sin^-1(CD_k/RD_k)； (3)

通过使用所述舍入阈值RT进行舍入来计算整数管计数，其中RT在0.001与0.99之间，其中：

如果所计算的管计数CT_k的小数部分大于所述舍入阈值RT，则使用公式4对所述管计数进行舍入

C_k＝ceil(CT_k)， (4)，并且

使用公式5计算最终环直径

D_k＝CD_k/sin(360/2C_k)； (5)

否则使用公式6对所述管计数进行舍入

C_k＝floor(CT_k)， (6)，并且

如果计算是针对第一排，使用公式8计算所述最终环直径

D₁＝DD-(2 x GAP)-CD₁ (8)

或如果计算是针对k1的内排，使用公式9计算所述最终环直径

D_k＝D_k-1-CD_k-1-CD_k (9)

使用公式10计算从k＝1到最内排的每个排中的管的固定的排分离角RA_k

RA_k＝360/C_k； (10)

对于每个内排，使用公式11计算相邻排k和k-1中相邻管的固定的管交错分度角IA_k，并且对于第一排k＝1，设置IA₁＝0

IA_k＝(RA_k+RA_k-1)/2 (11)。

2.一种热交换器，其包括：

压力容器；以及

如述权利要求1所述的热交换器管组件；其中所述热交换器管组件设置在所述压力容器中；

其中相邻环上的邻近管通过使内环内的所有管相对于下一个最外侧管环旋转径向分度角IA而分开。