CN102889813B - 高效汽化器用双翅片管组合换热元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是设置：一外管，呈竖立安装，在外管的外侧壁上沿轴向设置外管翅片；一内管，套装在外管中，在内管的外侧壁上沿轴向设置内管翅片，内管处在外管的下半段；一螺旋状扰流杆，套装在外管中，处在外管的上半段、并承接在内管的顶端，螺旋状扰流杆的横断面呈“十”字。本发明能降低LNG汽化过程中外管结冰的可能性，增加管内流场湍流度，具有传热高效、制造简单、设计精确、安装灵活等特点。

Description

高效汽化器用双翅片管组合换热元件

技术领域：

本发明涉及一种适用于LNG汽化器用高效传热元件，尤其指一种高效汽化器用双翅片管组合换热元件。

背景技术

LNG汽化是指利用汽化器将极低温的LNG汽化至接近常温并输出的技术，国际上现役的汽化设备大多采用开架式汽化器作为主流方案。

开架式汽化器采用将特殊构造的传热单元管焊接联排形成换热板束，LNG由底部进入板束，通过收集分布管结构均匀分配进入各传热单元管。采用海水作为热源，通过收集分布管结构均匀喷淋至换热板束顶部，在各传热单元管外表面形成降膜流动，从而对传热单元管内部向上流动的天然气进行加热并达到最终汽化的目的。

开架式汽化器在使用过程中，传热单元管外壁靠近天然气入口的下端，由于管内甚低温的LNG与管外海水直接换热，造成海水温度急剧下降。当海水温度低于相应状态下的冰点时，海水便会在传热单元管外壁结冰，从而影响换热管的整体传热性能，进而影响整机运转效率和汽化输出量。

为避免海水长期冲蚀和腐蚀，传热单元管选择特殊性能铝合金材料，并在传热管外壁进行特殊喷涂表面处理。

随着我国LNG消费量和大宗进口的急剧增长，LNG汽化技术的研究显得相对不足。特殊结构高性能换热单元管为开架式汽化器的核心技术之一。目前我国的开架式汽化器全部依赖进口，现有汽化换热管，其传热单元管外表面为非规则凸起形状，管内壁采用周向均布的细密的内翅片。这样的结构形式可以有效提高外管内外壁的传热面积，同时增加了外管管内介质的湍流度。由于这种结构存在相当程度的加工难度，模具制作复杂，现有模具不能满足无缝挤压制造，同时由于特殊铝合金加工一次成型技术尚不成熟，阻碍了其推广应用。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种传热高效、制造简单、设计精确、安装灵活的高效汽化器用双翅片管组合换热元件，抑制换热元件底部靠近LNG入口处的结冰现象。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其结构特点是设置：

一外管，呈竖立安装，在所述外管的外侧壁上沿轴向设置外管翅片；

一内管，套装在所述外管中，在所述内管的外侧壁上沿轴向设置内管翅片，所述内管处在所述外管的下半段；

一螺旋状扰流杆，套装在所述外管中，处在所述外管的上半段、并承接在所述内管的顶端，所述螺旋状扰流杆的横断面呈“十”字。

本发明高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其结构特点也在于：

所述内管的底部与外管的底部平齐，所述螺旋状扰流杆与所述外管的顶部平齐。

所述内管的高度是外管高度的一半。

所述外管翅片与所述外管底部平齐，高度较所述外管长度稍短，并在顶端形成斜削锥面。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明由内管和外管将整个换热长度分为靠近底部的汽化段和靠近顶部的加热段，在汽化段内，由于存在内管与外管的间隙，使得间隙内的LNG先于内管内部的汽化，进而作为热源继续加热内管内部的LNG，这样的结果造成了外管外表面温度的提高，有效抑制了海水的结冰。

2、本发明在内管上方设置扰流杆，有效增加了加热段内天然气的流动湍流度，提高了传热效率。

3、本发明制造简单，制造及维护成本低；

4、本发明中由于内管管径及翅片高度易于控制，可以基于传热模型根据适应不同处理量的工况设计调整间隙流通面积大小及间隙面积与内管管内流通截面的面积比，从而实现传热的精确设计和控制；

5、本发明中相邻外管焊接组装成传热板束时，只需将任意相对位置的外管翅片点焊联排即可。

附图说明

图1为本发明俯视结构示意图；

图2为本发明纵剖面示意图；

图中标号：1外管翅片，2外管，3扰流杆，4内管，5内管翅片。

具体实施方式

参见图2、图3，本实施例中高效汽化器用双翅片管组合换热元件的结构形式是设置：

一外管2，呈竖立安装，在外管2的外侧壁上沿轴向设置外管翅片1；

一内管4，套装在外管2中，在内管4的外侧壁上沿轴向设置内管翅片5，内管4处在外管2的下半段；

一螺旋状扰流杆3，套装在外管2中，处在外管2的上半段、并承接在内管4的顶端，螺旋状扰流杆的横断面呈“十”字。

本实施例中，内管的底部与外管的底部平齐，螺旋状扰流杆与外管的顶部平齐，内管的高度可以是外管高度的一半，外管翅片与外管底部平齐；为了便于后续喷淋装置的安装和提高喷淋海水在外管2外表面流动分布的均匀性，外管翅片的高度较外管长度稍短，并在顶端形成斜削锥面。

待汽化LNG进入内管4的内部及外管2与内管4间的间隙，间隙内的LNG由于直接跟海水换热而先于内管2内的LNG汽化，继而作为热源加热内管2内的LNG，这样的结果造成了外管外表面温度的提高，从而抑制了海水的结冰。

内管的管径及翅片高度取决于工艺计算，可以基于传热模型根据适应不同处理量的工况详细设计调整间隙流通面积大小及间隙面积与内管4管内流通截面的面积比，从而实现传热的精确设计和控制。

外管的翅片数量可以为6片或8片，采取周向均匀布置，通过将相邻外管2相对位置的外管翅片1进行点焊联排形成板束，进而组装成为汽化器换热模块。

外管、内管及扰流杆均可挤压成型。

Claims (5)

1.高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是设置：

一外管，呈竖立安装，在所述外管的外侧壁上沿轴向设置外管翅片；

一内管，套装在所述外管中，在所述内管的外侧壁上沿轴向设置内管翅片，所述内管处在所述外管的下半段；

一螺旋状扰流杆，套装在所述外管中，处在所述外管的上半段、并承接在所述内管的顶端，所述螺旋状扰流杆的横断面呈“十”字；

所述外管翅片与所述外管底部平齐，高度较所述外管长度稍短，并在顶端形成斜削锥面。

2.根据权利要求1所述的高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是：所述内管的底部与外管的底部平齐，所述螺旋状扰流杆与所述外管的顶部平齐。

3.根据权利要求1所述的高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是：所述内管的高度是外管高度的一半。

4.根据权利要求1所述的高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是：所述外管的翅片数量可以为6片或8片，并采用周向均匀布置。

5.根据权利要求1所述的高效汽化器用双翅片管组合换热元件，其特征是：相邻外管通过相对位置上的外管翅片点焊联接形成板束。