[发明专利]热交换器

说明书

本发明涉及一种间接在第一和第二种流体间进行热交换的热交换器。具体地说，本发明涉及一种已知类型的热交换器，如下流式再沸器或降膜式蒸发器。较具体地说，本发明涉及这样一种热交换器，多块隔开的平行板构成第一和第二流体的交替的热交换通道。更具体地，本发明涉及其中有瓦楞形翅片式材料位于热交换通道中的热交换器。本发明具体地还涉及这样一种热交换器，其中位于容纳液体的热交换通道中的瓦楞形翅片式材料延伸于热交换通道上方，以保证液体进入其各个瓦楞中。本发明另外具体地涉及这样一种热交换器，其中容纳液体的热交换通道与溢流堰连通。

下流式再沸器以及降膜式蒸发器都是采用多个热交换通道而将流体带入间接热交换关系的热交换器。这些热交换器都被用作一冷凝器或再沸器，它具有双塔式空气分离装置以液氧的汽化换得气态氮的冷凝。

一般地，在空气分离情况下，设置在入口和出口集合管用来将氮气引入一套交换通道中并从中排出。藉由一液体分配器将液氧引入另一套热交换器通道中。重要的是，液体要均匀地分配到热交换器通道中的，因此不均匀的分配会导致热交换器不能满足其预期的性能。这种不均匀的分配还会导致空气中的较重成分脱水和固化。这些重成分可以是碳氢化合物，如在有氧条件下表现为易燃性危险品的乙炔。

分配问题特别受到重视，这是因为热交换通道中装满了瓦楞形材料，如瓦楞形的翅片材料。当瓦楞形材料的密度增加，且因此瓦楞数量相应增加时，就难以保证所有的瓦楞都能够在热交换工作过程中保持湿润。

如下所要讨论的，本发明为上述类型的热交换器提供了分配器，以促使位于容纳液体的热交换通道中的瓦楞形翅片材料的所有瓦楞都能湿润。

本发明提供了一种用来间接在第一和第二种流体进行热交换的热交换器。该热交换器包括多个用于第一和第二种流体的多个交替的第一和第二热交换通道以进行间接热交换。在第一和第二热交换通道中设置瓦楞形翼片材料以增加热传递表面。设置一第一入口和出口装置分别用来将第一种流体引入第一热交换通道中，并且将第一种流体从第一热交换通道排出。设置一液体分配器用来将由第二种流体组成的液体分配到第二热交换通道中。液体分配装置具有溢流堰，液体从中溢出并且落入第二热交换通道中。溢流堰的位置都是与各个第一和第二热交换通道的两侧边连通。第二热交换通道的瓦楞形翅片材料位于第二热交换通道上方以保证液体进入瓦楞形翅片材料的各个瓦楞中。设置第二入口装置将第二种流体、如液体引入溢流堰中。

在第二热交换通道上方的瓦楞形材料的延伸部分保证了当液体溢出溢流堰时可流到瓦楞上以促进所有瓦楞湿润。

虽然说明书和权利要求书清楚地指出了属于本发明的主题，但通过结合附图的以下描述将可以更好地了解本发明；其中：

图1是本发明的热交换器的立体图；

图2是图1中热交换器的俯视图；

图3是图1中的本发明热交换器的局部示意图，图中部分被拆去以示出根据本发明的液体分配系统；

图4是本发明的另一个实施例的立体图；

图5是图4中所示热交换器的俯视图；以及

图6是图4中所示热交换器的局部立体图，其中热交换器的部分拆除以示出根据本发明的液体分配系统。

在图3和6中，为了示出热交换器的内部结构，侧隔板是拆除的。

参见图1和2所示，图中示出了本发明的热交换器1。该热交换器1具有入口集合管12和14，通过它们第一和第二种流体被引入热交换器的芯体10中。第一种流体可以是要冷凝的氮气，第二种流体可以是要汽化的液氧。冷凝的氮可通过一出口集合管16从热交换器1排出。

另外参见图3所示，芯体10可以制造成底部可打开的，这样在热交换器1中未汽化的第二种流体(液氧)可简单地从芯体排出。对于此，本技术领域中的普通技术人员可知，热交换器1将与一贮液槽、或者一单独的罐或蒸馏塔的贮液槽连接使用，亦即双塔式空气分离装置的低压塔的液氧贮槽。

芯体10由多块隔开的平行板18构成以形成第一和第二热交换通道20和22。第一种流体流经第一热交换通道20，第二种流体流经热交换通道22，这样在第一和第二种流体之间就间接进行了热传递。

以一传统的方式，隔离板23将第一热交换通道20密封在芯体10的顶部，虽然图中未示出，但类似的隔离板将第一热交换通道20密封在芯体10的底部。第一种流体沿着水平方向进入第一热交换通道20，并且由水平方向设置的瓦楞形翅片材料24引导。倾斜的瓦楞形翅片材料(未示，但是已知形式的)促成从水平向垂直流动的过渡。其后，第一种流体沿垂直方向流动到第一热交换通道20下部。瓦楞形翅片材料25充满在第一和第二热交换通道20和22中以增加第一和第二流体之间的传递热的有效面积。