专利名称：带有扇区的热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求I的主题的热交换器。
背景技术：
这种热交换器用来在至少一种第一和一种第二介质之间进行间接的热交换，并一般具有一个管束，它由多个管道围绕一个芯管而成，芯管用来容纳第一介质(这些管道优选垂直于芯管的纵向轴围绕芯管)以及一个包围该管束的外壳，该外壳定义包围该管束的用来容纳第二介质的外壳空间，从而该两种介质可以进行所述间接的热交换。该芯管特别是沿着纵向轴延伸，该纵向轴就按照目的地安排的热交换器或外壳的状态而言，与垂直线重合。外壳的纵向轴特别是与芯管的纵向轴重合。因此外壳和管束优选安排得彼此同轴。该外壳优选分段地(基本上)形成为空心圆柱形，从而它的纵向轴形成圆柱体轴。 从DE 10 2004 040 974 Al已知这样的热交换器。在带有下落膜蒸发的热交换器中，外壳侧和管侧之间的热传递基于双方均匀的热量提供(WSrmemengenangebot)。在管侧流均匀地分布在管束的所有位置上。然而，这种均勻分布可能受外部条件，例如，受一般纯流中杂带气体(Gasmitriss)损害。在外壳侧液体分布系统这样设计，使得液体/气体混合物两相在预分布系统中静止和脱气。接着，脱气后的液体通过下降管显现压力产生并引入实际的主分布系统。液体通过在下降管下部固定安装的流动减速装置减速和进一步脱气。主分布系统是与负载无关和静态的，以此在整个系统中给出的改变(例如，气体组分，负载)可以对分布的质量起作用。
发明内容
本发明由此出发是基于在所述分布质量(Verteilungsgiite)方面改善前述类型的热交换器的问题。该问题是通过具有权利要求I的特征的热交换器解决的。据此规定，以如下方式围绕芯管缠绕有管道，形成管束的至少一个围绕芯管的第一扇区和与此分开的管束的围绕的第二扇区，该第二扇区包围或贯穿第一扇区，其中这两个扇区各自具有至少一个所属的入口，从而这两个扇区彼此独立地供应第一介质。管束的各个扇区各自呈中空圆柱形，其中每个扇区沿着外壳圆周方向环抱或贯穿各自在径向上进一步位于内部的扇区。在径向上最内部的扇区包围芯管，其纵向轴特别是与扇区的圆柱体轴重合。可以存在多于两个扇区，例如三个扇区。在这两个由扇区形成的空心圆柱体至少部分地彼此重叠时，第一和第二扇区彼此贯穿。在径向上最内部的扇区在此类情况下从芯管延伸至给定的半径R1。第二扇区从芯管由半径R2延伸至半径R3。若第二扇区包围第一扇区，则半径R2至少和半径Rl —样大。若第二扇区贯穿第一扇区，则半径R2小于R1。因此，由这些扇区形成的这两个空心圆柱体至少部分地重叠。在本发明的范围内这两个扇区还可能完全重叠。因此，本发明的基本思想是，通过在管侧划分管束的所述入口或短管(Stutzen)/管体，使得管束可以按扇区在径向上加料(beaufschlagen)，从而特别是在管侧(和任选还在外壳侧)影响提供的热量，由此可以对此状态作出反应。通过单独调节在径向扇区上的管流(和任选在外壳侧液体的部分流或主流)，可以针对性地对抗可以通过测量温度测量的错误分布和/或不连续性。该错误分布或者不连续性可以受热交换器外面影响，或者通过热动力学过程在热交换器的管束内产生。通过在管侧调节第一介质的分布可以最优地利用热交换器的加热面和即使在不利的状态下保持效率高于没有该可能性的情况。取决于本发明的具体的实施方案，优选为3个或更多的扇区，其中各个扇区彼此包围或贯穿。类似于本发明之前的阐述，优选第三扇区包围第二扇区，第二扇区再包围第一扇区。同样在一个替代性的实施方案中，优选第三扇区贯穿第二扇区，第二扇区贯穿第一扇区。包围的扇区与贯穿的扇区的结合同样如同多于3个扇区的情况是本发明的替代性的针对性的实施方案。对于每个扇区，优选可以单独调节对分离的扇区的加料。为此设置调节装置，其针对这些扇区的所述入口包括至少一个阀门。此外，各个扇区各自具有至少一个所属的出口， 第一介质可以通过该出口从外壳或管束排出。此外，根据本发明的热交换器优选具有液体分布器，形成该液体分布器是为了在外壳空间中流动的第二介质的流(也称作主流)以液体形式分布在外壳空间的垂直于外壳纵向轴取向的截面上(供应至管束)，使得所述液体可以与在管束中引导的第一介质进行间接热交换。在此，优选设置另一个调节装置，形成该调节装置是为了控制附加的在外壳空间中与所述流(主流)平行地引导的液体的另一股流(部分流)，和/或控制液体的所述流(主流)在外壳空间中的分布。为了给热交换器的至少一个管束供应所述流的液体，该液体分布器在用于容纳该液体的管束上方优选具有主分布器，其中该主分布器具有通孔，液体可以通过该通孔供应
至管束。所述另一股流优选在至少一个附加的可用调节装置调节的管道中引导，该管道在管束上方具有至少一个出口，该液体的另一股流通过该出口以可调节的方式供应至管束。在此，用于调节液体的另一股流在该管束上的分布的另一个调节装置针对至少一个管道具有至少一个阀门(例如用于改变该至少一个管道的有效截面)。该主分布器优选具有至少一个通过区域，该管束的管道通过该通过区域延伸，因此在主分布器处经过，其中此类通过区域各自由主分布器的每两个分布器臂限定，液体可以通过它供应至该管束。为此该分布器臂各自具有带有通孔的底部(孔底)，液体可以通过该通孔洒在设置于其下方的管束上。针对该液体的另一股流的至少一个管道优选同样通过主分布器的通过区域引导，从而使该管道的至少一个出口可以可预先确定的方式定位在管束上方。自然地，为了引导待分布的液体的一个或多个其他的流，还可以设置多个管道，其各自具有至少一个出口，附加的液体通过该出口以可调节的方式供应至管束，其中这些出口优选以如下方式分布在外壳空间的(垂直于外壳纵向轴取向的)截面上，使得该液体的另一股流可以在外壳的径向上可变地至少分布在管束的所述第一扇区和所述第二扇区(或者还在多个扇区)上和/或在外壳的圆周方向上进行分布，因此针对每个扇区可以单独调节其他的流在扇区上的分布。
为了分布该液体的所述的流(主流)，主分布器优选具有多个分布器臂，它们尤其是各自在外壳径向上延伸。在此，该分布器臂尤其是各自具有蛋糕块(扇形)的形状。于是该通过区域优选具有相应的形状。为了向主分布器供应待分布的液体的流(主流)，该液体分布器具有至少一个下降管，该下降管优选设置在管束的芯管中，并且特别是具有小于芯管内径的外径。在此，该主分布器通过至少一个下降管与液体分布器的预分布器连接，后者用于收集液体并使其静止。在本发明的一个实施方案中，用于可变地(以可调节的方式)在径向上分布该液体的流(主流)的分布器臂至少分为两个(或多个)分离的区段，它们各自具有至少一个通孔，液体可以通过该通孔洒在管束上，其中设立和设置调节装置是为了针对每个区段单独地调节液体在这两个(或多个)区段中的加入量，从而该液体可以在外壳的径向上可变地分布在至少所述第一扇区和所述第二扇区(或者还有多个扇区)上。为此，可以为各个区段分配(例如带有阀门的)下降管，通过该下降管可以将所述的流(主流)的液体以可调节的方式送至所述区段，从而可以针对每个扇区单独调节该液体在这两个扇区(或者还 有多个扇区)上的分布。在另一个实施例中规定，形成至少两个(或多个)分布器臂是为了沿着外壳径向供应液体至管束的各个不同的扇区，其尤其是所述第一扇区和所述第二扇区。在此，用于将流(主流)的液体分布在扇区上的所述分布器臂各自具有至少一个通孔，液体通过该通孔供应至该管束，其中这些通孔沿着径向以不同的方式定位，从而利用分布器臂选择性地将液体(以可调节的方式)供应至管束的扇区。为了将待分布的液体送至该分布器臂，优选设置多个下降管，其中每个下降管将液体供应到至少一个特别是两个分布器臂。在此，这些下降管特别是设置在芯管内，或者通过将芯管分割成扇区而形成。通过(例如借助于阀门)调节液体通过这些下降管的加入量，同样可以针对每个扇区单独调节该液体的所述流(主流)在管束的扇区上的分布。优选取决于在热交换器的一个或多个点上测量温度而在管侧和/或外壳侧进行调节。针对性地，热交换器具有至少一个光波导，其与适合于由光波导的信号测定温度的装置相连接。使用光波导能够通过评估来自拉曼散射、布里渊散射或在布拉格光栅上的散射的光学信号，测定在光导的一个或多个任意的点上的温度。所有这些信号均与温度相关，因此适合于测定温度。在此，优选将光波导直接固定在热交换器的管道上或管道内。下面依照附图通过附图描述实施例阐述本发明的其他特征和优点。
图I是带有管束的热交换器的示意剖面图，该管束形成可以单独(以可调节的方式)喂料的径向扇区；图2是带有一个可调节的待分布的部分流的热交换器部分示意剖面图；而图3是热交换器用来调节待分布液体主流分布的液体分布器的分布器臂的示意顶视图。
具体实施方式
图I依照热交换器I的示意性剖面图显示管流的扇区状分布或调节。为此热交换器I具有承受压力的外壳20，其带有围绕的空心圆柱形的壁，其中外壳20沿着纵向轴(圆柱体轴)延伸，该纵向轴基于该热交换器I或外壳20的有目的设置的状态而与垂直线Z重合。外壳20限定外壳空间200,其中液体F (第二介质)分布在设置在外壳空间200中的管束10上。管束10用于容纳第一介质，第一介质应当与液体F进行间接热交换，并为此设置有多个管道，该管道垂直于外壳20的纵向轴缠绕在芯管100上(未不出)，其纵向轴与外壳20的纵向轴重合，即管束10与外壳20以同轴方式设置。管束10的管道以如下方式围绕芯管100缠绕，示例性地形成管束10的第一、第二 和第三中空圆柱形扇区11，12，13，它们彼此分离地形成，并各自围绕芯管100，其中第二扇区12环抱管束10的第一扇区11，而第三扇区13环抱这两个其他的扇区11，12。现在可以向这些扇区11，12，13各自以彼此独立地调节的方式通过至少一个位于外壳20下端的所属的入口 E，E'，E"输送第一介质(在外壳20下端每个扇区设置有两个入口 E，E'，E")。为此在入口 E，E'，E"处设置调节装置30的所属的阀门301，302，303。引入该扇区11，12，13中的介质最后可以在外壳20上端通过至少每个扇区11,12,13的一个出口 A,A' ,A"排出(在外壳20上端每个扇区设置有两个出口 A，A'，A")。图2显示另一种热交换器I，其具有特别是空心圆柱形的承受压力的外壳20 (在该图2中未示出)，其纵向轴或圆柱体轴基于热交换器I的有目的设置的状态而沿着垂直线Z延伸。外壳20又限定其中设置有缠绕的管束10的外壳空间200。如前所述，其具有多个管道，它们在多个位置上缠绕芯管100，其纵向轴与外壳20的纵向轴重合。因此管束10相对于外壳20以同轴方式设置。在管道空间(管束10)中供应至少一种第一介质，它沿着垂直线Z向上流动。外壳空间200用于容纳液体F形式的第二介质，将其供应到至少一个管束10并在外壳空间200中沿着垂直线Z向下流动。由于管束10形成为缠绕的管束10，因此该第一介质与液体F逆向流动(Kreuzgegenstrom)。为了将液体F分布在外壳空间200中，将引入外壳20中的液体F的流S在预分布器43中收集，静止并脱气。在此，为了接收液体F，预分布器43具有围绕的壁，其从垂直于外壳20的纵向轴延伸的底部伸出。预分布器43的底部通过一个在芯管100中延伸的下降管380与主分布器44连接，从而向其供应液体F的流S，其中为了将液体F的流S分布到垂直于垂直线Z的外壳空间200的整个截面上,主分布器44具有多个分布器臂300 (参见图3)，分布器臂在外壳20的径向R上从芯管100各自以扇形伸出，从而在分布器臂300之间形成通过区域45 (参见图3)，管束10的管道通过该通过区域可以经过主分布器44。分布器臂300各自具有带有多个通孔的底部(所谓的孔底)，通过该通孔弓I入分布器臂300中的液体F可以洒在沿着垂直线Z设置的管束10上。为了还可以影响液体在外壳空间200中的分布并任选可以对抗分布不均匀性，现在可以以与(主)流S平行的至少一股其他的流S'的形式在外壳侧分布和引入一部分的液体F。为此设置附加的管道330用来引入另一股流S'(或几股其他的流)，它们通过相应的入口 /短管332引入外壳空间200中，而且各自具有至少一个出口 331，液体F可以额外地通过该出口以可调节的方式供应到至少一个管束10。因此，管道330各自具有阀门333。为了使液体F能够受控地通过管道330供应至管束10，该管道330通过主分布器44的所述通过区域45穿过，而且其出口 331设置在管束10上方，甚至尤其是管束10在外壳20的径向R上以各扇区独立调节的方式供应液体F。在此，外壳20的所述扇区各自围绕芯管100，并优选根据图I形成。图3显示了调节主流S的可能性。在此，按照图2类型的主分布器44的形成为扇形的分布器臂300被所述通过区域45彼此分开，为了在径向R上可变地分布液体F的流S，将分布器臂至少分成例如三个分离的区段351，352，353，其各自具有至少一个通孔370，液体F可以通过该通孔洒在位于其下方的管束10上。若例如通过 每个区段351，352，353经过借助于阀门调节的下降管进行给料(例如从预分布器43)，现在以针对每个区段351，352，353单独调节的方式将液体F引入所述区段351，352，353中，则液体F的流S可以在外壳20的径向R上可变地分布在与区段数对应的数量的根据图I的管束的扇区上。替代性地，形成分布器臂300是为了根据图I的管束10的不同扇区例如通过分布器臂300沿着根据图3的径向R的通孔371相应的分布供应液体F。为了举例说明，根据图3的分布器臂300各自具有一个通孔371，它相对于相邻的分布器臂300的相应的通孔371沿径向偏移。同样可以设想其他的此类分布，特别是每个分布器臂300带有多个通孔。为了各个分布器臂300可以供应(主)流S的液体F，优选规定将芯管100分为扇区381-386，从而形成相应数目的下降管，下降管各自优选配置成可调节的(例如借助于阀门)，并且至少一个所属的分布器臂300各自供应液体F (参见图3)。还可以设想，芯管100的扇区381-386可以向多于一个分布器臂300，例如两个分布器臂300供应液体F。所述下降管381-386例如又可以从根据图2的预分布器43供料。附图标记I 热交换器331 出口10 管束332 入口11 第一扇区333 阀门12 第二扇区351 区段13 第三扇区352 区段20 外壳353 区段30 调节装置370 通孔33 另一个调节装置 371 通孔40 液体分布器380 下降管43 预分布器381-386 扇区下降管44 主分布器A，A'，A"出口45 通过区域E，E'，E"入口100 芯管S 流200 外壳空间S' 另一股流300 分布器臂R 径向301 阀门Z 垂直线302 阀门U 圆周方向303 阀门Z 垂直线330 管道
权利要求
1.用于在至少一种第一介质与一种第二介质之间进行间接热交换的热交换器，其具有 -由多个围绕芯管(100)缠绕的管道形成的用于容纳第一介质的管束(10)，及-围绕管束(10)的外壳(20)，其限定围绕管束(10)的用于容纳第二介质的外壳空间(200)，从而使这两种介质能够进行间接热交换，其特征在于， 这些管道以如下方式缠绕芯管(100)，从而形成至少一个围绕芯管(100)的管束(10)的第一扇区(11)和与此分离的围绕芯管(100)的管束(10)的第二扇区(12)，第二扇区包围或贯穿第一扇区(11)，其中这两个扇区(11，12)各自具有至少一个所属的入口(E，E')，从而能够将第一介质分别送至这两个扇区(11，12)。
2.根据权利要求I的热交换器，其特征在于，设置调节装置(30)，利用该调节装置使通过第一扇区(11)的入口(E)供应第一介质的过程能够与通过第二扇区(12)的入口(E')供应第一介质的过程分离地进行调节。
3.根据权利要求2的热交换器，其特征在于，所述调节装置(30)包括至少一个针对第一扇区(11)的入口(E)的阀门(301)和针对第二扇区(12)的入口(E')的阀门(302)。
4.根据前述权利要求之一的热交换器，其特征在于，这两个扇区(11，12)各自具有至少一个所属的出口(A，A')，其用于将第一介质从管束(10)的各个扇区(11，12)排出。
5.根据前述权利要求之一的热交换器，其特征在于，所述管束(10)的管道缠绕芯管(100)，从而形成管束(10)的另一个第三围绕的扇区(13)，第三扇区包围或贯穿第二扇区(12)，其中第三扇区(13)具有至少一个所属的入口(E")，从而能够与其他两个扇区(11，.12)分离地将第一介质送至该第三扇区(13)，及其中尤其是设立和设置调节装置(30)是为了使通过第三扇区(13)的入口(E")向管束(10)的第三扇区(13)供应第一介质的过程能够与向其他扇区(11，12)供应第一介质的过程分离地进行调节，及其中所述调节装置(30)尤其是包括至少一个针对第三扇区(13)的入口(E")的阀门(303)，及其中所述第三扇区(13)具有至少一个所属的出口(A")，其用于将第一介质从管束(10)的第三扇区(13)排出。
6.根据前述权利要求之一的热交换器，其特征在于，所述热交换器(I)具有液体分布器(40)，设立和设置该液体分布器是为了将在外壳空间(200)中引导的第二介质的流(S)以液体(F)的形式分布在外壳空间(200)中，其中设置另一个调节装置(33)，设立和设置该另一个调节装置是为了调节附加的在外壳空间中引导的液体(F)的另一股流(S')在外壳空间(200)中的分布，和/或调节液体(F)的所述流(S)在外壳空间(200)中的分布。
7.根据权利要求6的热交换器，其特征在于，所述液体分布器(40)在管束(10)上方具有用于容纳待分布的第一流(S)的液体(F)的主分布器(44)，其中该主分布器(44)具有通孔，液体(F)通过该通孔供应至管束(10)。
8.根据权利要求6或7的热交换器，其特征在于，设置至少一个带有至少一个出口(331)的附加的管道(300)，液体(F)的另一股流(S')通过该出口以可调节的方式供应至管束(10)，其中特别是用于调节液体(F)的另一股流(S')的分布的调节装置(33)具有至少一个针对管道(300)的阀门(333)。
9.根据权利要求7或8以及回引权利要求7的热交换器，其特征在于，所述主分布器(44)具有至少一个通过区域(45)，管束(10)的管道穿过该通过区域，其中该通过区域(45)尤其是由主分布器(44)的两个分布器臂(300)限定，液体(F)通过该分布器臂供应至管束(10)。
10.根据权利要求8和9的热交换器，其特征在于，所述至少一个管道(330)穿过所述至少一个通过区域(45)。
11.根据权利要求8或根据权利要求9至10之一以及回引权利要求8的热交换器，其特征在于，设置多个管道(330)，每个该管道都具有至少一个出口(331)，液体(F)的另一股流(S')通过该出口以可调节的方式供应至管束(10)，其中该出口(331)以如下方式分布在外壳空间(200)的截面上，使得液体(F)的另一股流(S')能够在外壳(20)的径向(R)上可变地至少分布在管束(10)的第一和第二扇区(11，12)上和/或在外壳(20)的圆周方向(U)上进行分布。
12.根据权利要求7或根据权利要求8至11之一以及回引权利要求7的热交换器，其 特征在于，所述主分布器(44)具有多个分布器臂(300)，它们尤其是各自在外壳(20)的径向(R)上延伸。
13.根据权利要求12的热交换器，其特征在于，用于在径向(R)上可变地分布该液体(F)的流(S)的分布器臂(300)至少分为两个分离的区段(351，352，353)，它们各自具有至少一个通孔(370)，液体(F)能够通过该通孔供应至管束(10)，其中设立和设置另一个调节装置(33)是为了单独调节液体(F)在这两个区段(351，352，353)中的加入量，从而使液体(F)在外壳(20)的径向(R)上相应地可变地分布在管束(10)的至少第一和第二扇区(11，12)上。
14.根据权利要求12的热交换器，其特征在于，设立和设置至少一个分布器臂(300)是为了沿着外壳(20)的径向(R)将液体(F)供应至管束(10)的第一扇区(11)，设立和设置至少一个其他的分布器臂(300)是为了沿着外壳(20)的径向(R)将液体(F)供应至管束(10)的第二扇区(12)，其中特别是这两个用于将液体(F)分布在这两个扇区(11，12)上的分布器臂(300)各自具有至少一个通孔(371)，液体(F)通过该通孔供应至管束(10)，其中这些通孔(371)沿着径向(R)以不同的方式定位，及其中特别是为了向分布器臂(300)供应液体(F)设置多个下降管(381-386)，其中每个下降管(381-386)向至少一个，尤其是两个分布器臂(300)供应液体(F)，及其中特别是下降管(381-386)设置在芯管(100)内或者通过将芯管(100)分割成扇区(381-386)而形成。
15.根据前述权利要求之一的热交换器，其特征在于，所述热交换器至少具有光波导，该光波导与适合于由光波导的信号测定温度的装置相连接。
全文摘要
用于在至少一种第一介质与一种第二介质之间进行间接热交换的热交换器，其具有由多个围绕芯管(100)缠绕的管道形成的用于容纳第一介质的管束(10)，及围绕管束(10)的外壳(20)，其限定围绕管束(10)的用于容纳第二介质的外壳空间(200)，从而使这两种介质能够进行间接热交换，其特征在于，这些管道以如下方式缠绕芯管(100)，从而形成至少一个围绕芯管(100)的管束(10)的第一扇区(11)和与此分离的围绕芯管(100)的管束(10)的第二扇区(12)，第二扇区包围或贯穿第一扇区(11)，其中这两个扇区(11，12)各自具有至少一个所属的入口(E，E′)，从而能够将第一介质分别送至这两个扇区(11，12)。
文档编号F28F9/00GK102735079SQ201210114880
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月13日 优先权日2011年4月14日
发明者C·克贝尔, M·哈默丁格, M·施泰因鲍尔, R·弗吕根 申请人:林德股份公司