多个入口的缠绕式传热器和用于适配传热器热表面的方法

摘要

本发明涉及一种的传热器，包括多个入口(30-36)，所述入口与传热器(1)的至少一个所配属的管(20)连接，从而至少第一介质流(S)以及第二介质流(S’)经由分别至少一个所配属的入口(30、32、36、33、35)能够导入到分别所配属的至少一个管(20)中，其中，传热器(1)具有包围外壳空间(11)的外壳(10)，所述管(20)设置在所述外壳空间中，从而特别是在外壳空间(11)中引导的介质流(S”’)与在相应的管(20)中引导的介质流(S、S’)间接热交换，并且所述管(20)分别绕传热器(1)的芯管(12)缠绕。按照本发明设定，所配属给相应的入口(30-36)的管(20)中的每个限定一个热表面，其中，传热器(1)具有至少一个切换器件(100)，该切换器件构造用于，在至少第一运行状态与第二运行状态之间来回切换入口中至少之一(30)，从而在第一运行状态下第一介质流(S)和在第二运行状态下第二介质流(S’)经由至少一个入口(30)能够导入到至少一个所配属的管(20)中，以便在第一运行状态下给第一介质流(S)提供较多热表面而给第二介质流(S’)提供较少热表面，并且以便在第二运行状态下给第二介质流(S’)提供较多热表面而给第一介质流(S)提供较少热表面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热器、特别是用于液化天然气(或者例如用于低温 甲醇洗设备或者石油化工设备)以及一种用于使传热器热表面与不同运行 情况相适配的方法。

背景技术

这种传热器可以在管侧引导一种或多种流。这种管侧流经由传热器的 入口被引导到传热器中并且被分别分配到一个或多个管。这些入口因此清 楚地分别对应一种流。

如果传热器要用于在过程方面非常不同的负荷，这表示了，将传热器 设计用于两种或多种运行情况。在大多数情况下，于是对于流而言，对于 一种情况适合的热表面对于下一情况会太小或太大。也就是说，一种流的 个别热表面必须适合于所述一种情况并且对于另一种流而言必须适合于另 一种情况。这导致了传热器面的大幅增大进而也导致了用于传热器的显著 更高的成本。

发明内容

因此，本发明的任务在于，如此改善开头提及类型的传热器，使得该 传感器能够相比之下成本更有利地适配于不同运行情况。此外，本发明的 任务在于，提出一种相应的方法。

这个问题一方面通过一种具有权利要求1所述特征的缠绕式传热器来 解决。本发明有利的设计方案在从属权利要求中给出。

按照权利要求1，按照本发明的缠绕式传热器具有多个入口，所述入口 分别与该传热器的至少一个配属的管连接，从而至少一个第一介质流以及 第二介质流经由至少一个配属的入口能够导入到各自配属的至少一个管 中，其中，传热器具有外壳，该外壳包围一外壳空间，在所述外壳空间中 设置有所述管，从而使特别是在外壳空间中引导的介质流与在各个管中引 导的介质流进行间接热交换，并且，所述管分别绕着传热器的芯管缠绕。

按照本发明现在规定，用于使热表面与不同运行情况相适配的传热器 具有至少一个切换器件，该切换器件构造用于，使所述入口中的至少一个 入口在至少一个第一运行状态与第二运行状态之间来回转换或切换，从而 在第一运行状态下使第一介质流或部分流并且在第二运行状态下使第二介 质流或部分流经由所述至少一个入口能够导入到传热器的至少一个配属的 管中，以便在第一运行状态下给第一介质流提供较多热表面(即提供所述 至少一个配属的管的热表面)而给第二介质流提供相应较少热表面，并且， 以便在第二运行状态下给第二介质流提供较多热表面而给第一介质流提供 相应较少热表面。

本发明于是有能够利地实现了：将入口(或相应的管接头)进而各自 配属的管和热表面可切换到不同的管侧流上。因此，例如借助于所述切换 可以将一种介质的热交换面(也称为热表面)或者该热交换面的一部分提 供给另一种介质。也就是说，通过所述切换特别是改变了热交换面或者说 热表面，其方法是，给各个介质分别分配不同数量的管。

因此，例如一种实施形式规定了：在该实施形式中，给第一介质流在 第一运行情况下提供三个入口而给第二介质流仅仅提供一个入口。但是对 于第二运行情况，用于第二介质流的热表面应该较大，而用于第一介质流 的热表面可以较小。相应地，于是例如用于第一介质流的所述三个入口之 一切换到第二介质流上，而与该入口耦合的热表面被提供给另外的第二介 质流。因此，这些流的不同负荷对于不同情况以显著更小的热表面覆盖。

本发明自然能够适用于任意数量的多个入口或流。特别是，多个入口 也能够以前述的方式可切换或能够设有多个切换器件。此外，也能够借助 于相应数量的切换器件使一个或多个入口在多于两个运行状态或流之间来 回切换。因此，例如所述至少一个切换器件可以构造用于，将所述入口中 的至少一个入口在至少一个第一运行状态与第二运行状态之间来回切换， 从而在第一运行状态下使第一介质流或部分流并且在第二运行状态下使第 二介质流或部分流经由所述至少一个入口能够导入到至少一个配属的管 中，从而在第二运行状态下使第一介质流的一个管、多个管、或者所有管 配属于第二介质流，从而给该第二介质流提供相应较多热表面并且给第一 介质流提供相应较少热表面。

在本发明的另一实施形式中规定，切换器件为了切换所述至少一个入 口而具有用于使与该入口连接的第一管路截止的第一阀以及用于使与该入 口连接的第二管路截止的第二阀，其中，传热器构造用于，使第一介质流 经由第一管路并且使第二介质流经由第二管路供给至入口。如果例如第二 阀关断而第一阀打开，那么仅仅第一介质流经由所述入口供应给该传热器 的配属的管。对于第一阀关断并且第二阀打开这样的情况，仅仅使第二介 质流经由所述入口供应给该传热器的配属的管。

与各个可切换的入口相配属的出口(该出口与该入口经由传热器的一 个或多个管相连接)同样具有另一切换器件，从而该出口根据所配属的入 口来切换。为此，该另一切换器件同样可以具有两个阀，从而使从出口离 开的流能够分别供应至配属的出口管路。

也可以考虑这样的其它装置：借助于该其它装置能够分别将多个流之 一置于入口或置于与该入口相配属的出口。

优选地，将所述入口和/或各自配属的出口分别构造为传热器的管接 头。这种管接头优选从传热器的承载压力的外壳伸出，然而也可以构造在 该外壳的内部中或者说设置在外壳空间中。此外，外壳包围传热器的外壳 空间，在该外壳空间中设置有传热器的所述管，从而能够使特别是在外壳 空间中引导的介质与在各个管中引导的介质进行间接热交换。

优选地，传热器的各个入口与多个配属的管相连接，其中，这些管固 定在与各个入口或管接头相配属的管底部中。

特别优选地，如上所述，按照本发明的传热器构造为缠绕式传热器， 在这种情况中，所述管分别特别是螺旋形地绕着传热器的芯管缠绕，该芯 管设置在外壳空间中并且特别是沿着外壳的或传热器的纵轴线延伸，该纵 轴线(参照常规设置的传热器)与垂线重合。传热器然而理论上也可以水 平地安装。也可能的是，本发明适用于另外的传热器，例如直管传热器、 板式传热器或其它传热器。

按照本发明的传热器优选用于天然气的液化，其中，特别是切换器件 构造用于，将入口(或管接头)之一从天然气流切换为冷却剂流或反之亦 然。按照本发明的传热器自然不限于用于天然气液化，而是例如也能够用 于低温甲醇洗设备或者石油化工设备。

此外，本发明的任务通过具有权利要求10所述特征的方法解决。

因此规定了，传热器具有多个入口，所述入口分别与传热器的至少一 个配属的管相连接，其中，与各个入口相配属的管中的每一个管限定一热 表面，其中，所述入口中的至少一个入口从第一运行状态切换成第二运行 状态，从而在第一运行状态下使第一介质流或部分流并且在第二运行状态 下使第二介质流或部分流经由所述至少一个入口导入到至少一个配属的管 中，以便在第二运行状态下给第二介质流提供较多热表面而给第一介质流 提供相应较少热表面。

优选地，在按照本发明的方法中应用按照本发明的传热器。

此外优选地规定了，在第二运行状态下使第一介质流的一个管、多个 管、或者所有管与第二介质流相配属，从而给该第二介质流提供相应较多 热表面并且给第一介质流提供相应较少热表面(参见上述)。

附图说明

通过实施例的以下附图说明根据附图来阐明本发明的另外的细节和优 点。附图示出：

图1：沿着横向于传热器的垂线或纵轴线延伸的横截面平面按照本发明 的传热器的示意性截面视图；以及

图2：根据图1类型的传热器的可切换的入口和配属的可切换的出口以 及使该入口与该出口连接的螺旋形管的示意性局部图。

具体实施方式

图1结合图2示出呈缠绕式传热器1形式的按照本发明的传热器1。传 热器1具有承载压力的外壳10，该外壳的纵轴线Z沿垂线Z延伸。对此备 选地，纵轴线Z可以在传热器1平放地布置的情况下也沿着水平线延伸。 外壳10限定了外壳空间11，在该外壳空间中设置有芯管12，该芯管沿着 纵轴线Z延伸，其中，多个管20以多个层地螺旋形地绕芯管12缠绕。在 图2中为了简化仅仅示出了这种管20。多个管20分别固定在所配属的管底 部40中并且可以经由呈管接头形式的所配属的入口30-36供应该管侧流S、 S’、S”。在图2中出于清楚的原因仅仅描绘了一个这种管接头30。管20 从各自在传热器1的外壳10的下端部上设置的入口(或管接头)30-36起 以预定方式延伸至呈管接头形式的所配属的出口50，这些出口中的一个在 图2中示例性地示出。而且在此各个管20优选在管底部60中集中。所述 的入口30-36也可以设置在传热器1的上部区域上，并且所配属的出口50 设置在下端部上；于是管侧流动从上往下走向并且壳侧流动从下往上走向。

此外，在外壳空间11中，壳侧流S”’相对于管侧流S、S’、S”逆流地 引导，所述壳侧流经由入口71到达外壳空间11中并且经由出口72从外壳 空间72离开。各个管侧流S、S’、S”’在此相互间以及与壳侧流S”’进行间 接热交换。

按照图1，每个传热器1具有三个这样的管接头30、32、36：所述管 接头30、32、36与管路81、82、83和84连接，其中，经由管路81、83 和84使第一介质流S到达传热器1的多个与管接头30、32、36连接的管 20的每一个中。此外，传热器1还具有两个管接头35、33，所述两个管接 头35、33与管路87、88连接，经由所述管路87、88使第二介质流S’到达 多个与管接头33、35连接的管20的每一个中；以及传热器1还具有两个 管接头31、34，所述管接头31、34与管路85、86连接，经由所述管路85、 86使第三介质流S”供给到传热器1的多个与管接头31、34连接的管20 的每一个中。

现在，为了能够将传热器1的通过管20限定的热表面适配于不同的运 行情况，入口(或管接头)30中至少之一按照本发明设计为可切换的，也 就是说，在本发明中，经由所述管接头30能够或是在第一运行状态中使第 一介质流S或是在第二运行状态中使第二介质流S’供给到该管接头30中。 通过这种方式可以将可用的热表面分配给存在的管侧流S、S’。在天然气液 化的情况下，因此可以根据运行情况例如给要液化的天然气流S或者沉重 的冷却剂混合流S’配备较多热表面(并且给相应的其它流配备相应较少的 热表面)。

管接头30的切换例如可以通过以下方式实现：即，引导第一介质流S 的且与管接头30连接的第一管路81具有第一阀101，引导第二介质流S’ 的且与管接头30连接的第二管路82具有第二阀102。根据阀101、102的 位置于是可以或是将所述流S或是所述另一流S’供给到管接头30中。

针对与管接头30相配属的出口50设有另一切换器件200(参见图2)， 从而从所配属的出口50离开的流S、S’可以分别供给到所配属的出口管路 91、92中。该另一切换器件200可以为了将流S、S’正确地分配到出口管 路91、92而具有在第一出口管路91上的第一阀201和在第二出口管路92 上的第二阀202。

上述按照本发明的原理自然适用于所有存在的管侧流或入口以及各自 配属的出口。

也就是说，借助于本发明于是可以在无需增大热表面的情况下覆盖了 用于不同管馏份(Rohrfraktion)的各种负载情况。由此降低了传热器成本 并且大幅提高了传热器的灵活性。

附图标记：

1                  缠绕式传热器

10                 外壳

11                 外壳空间

12                 芯管

20                 管

30-36              入口或管接头

40、60             管底部

50                 出口或管接头

71                 外壳空间入口

72                 外壳空间出口

80-88              管路

100                切换器件

101、102、201、202 阀

200                另一切换器件

S                  第一介质流

S’                第二介质流

S”              第三介质流

S”’            壳侧流

Z                纵轴线、垂线