一种能用于浮式平台的板翅式换热器的制造方法与工艺

本发明涉及一种板翅式换热器，尤其涉及一种能用于浮式平台的板翅式换热器。

背景技术：
板翅式换热器的技术成熟，目前已广泛应用于小型天然气液化领域。液化过程中，天然气及热流冷剂通常自上而下流经换热器流道，而冷流冷剂则自下而上返流，与天然气及热流冷剂换热。冷流冷剂的液相在板翅流道内的压降较大，主要依靠气相的夹带作用向上流动，当操作工况改变时，极易发生气相无法完全夹带液相的情况，导致液相冷流冷剂在冷箱底部积液，影响整个液化工厂的正常运行。当天然气的液化处理规模较大时，需要多个板翅式换热器芯体串/并联，而在并联工况下，各换热器芯体内的天然气流动不均匀，影响换热效果。现有技术中，还有一种将板翅式换热器芯体浸泡于盛装在壳体内的外部冷剂中的装置，换热器芯体内的被冷却介质与外部的冷剂进行换热；该装置易于加工，操作简单。但是，冷剂充装进入壳体前需经节流阀节流，节流过程中部分冷剂气化，冷剂流入壳体后直接流向壳体底部，不利于冷剂的气、液相分离，导致换热器底部的板翅流道内夹杂有气相介质，影响该装置的换热效果；而且在冷剂充装的初始阶段，大量液体冷剂直接倾泻至壳体底部，易导致设备损坏，缩短使用寿命。另外，现有技术中，板翅式换热器内流体的流动对晃动工况较为敏感，抗晃动性能较差，不适用于浮式平台上天然气的液化；而且一个换热器只能冷却一种介质，当被冷却介质的处理量较大时，换热器结构需设计的较为庞大，同时还需要增加冷剂盛装量，不够经济。

技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能用于浮式平台的板翅式换热器，能更加经济有效地服务于天然气液化领域。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种能用于浮式平台的板翅式换热器，其特征在于，该换热器包括一壳体，设置在所述壳体内的至少一个冷剂均布器，和设置在所述壳体内的至少一个芯体；其中，所述壳体的侧壁上部设置有至少一个冷剂入口、顶部设置有一个气相冷剂出口、底部设置有至少一个液相冷剂出口，且所述冷剂入口、液相冷剂出口和冷剂均布器的数目与所述芯体的数目相同，所述芯体与所述冷剂入口、冷剂均布器和液相冷剂出口一一对应；所述冷剂均布器与所述冷剂入口相连接，所述芯体位于所述冷剂入口和冷剂均布器的下方；所述芯体包括内流道、外流道、入口管和出口管，所述内流道分成多层，不同层所述内流道能流动相同或者不同种类的被冷却介质，流动相同种类被冷却介质的多层所述内流道共用一根所述入口管和出口管，流动不同种类被冷却介质的所述内流道使用不同的所述入口管和出口管，所述入口管和出口管分别穿过所述壳体伸出至外部，所述外流道与所述壳体相连通。所述芯体个数为1-6个。当所述芯体为两个以上时，所述壳体内还设置有至少一个堰板，所述堰板将所述壳体分隔成多个液相不连通的壳体单元，每个所述壳体单元均与一所述冷剂入口、液相冷剂出口和冷剂均布器相对应，所有所述壳体单元共用所述气相冷剂出口；各所述芯体分别位于各所述壳体单元内，且所述芯体顶部低于所述堰板顶部。所述内流道上端与所述入口管之间通过入口封头相连接，所述内流道下端与所述出口管之间通过出口封头相连接，所述芯体内还设置有导流片。所述冷剂均布器包括延伸管、支管、盒体和滴液孔；所述延伸管与所述冷剂入口连接并伸入所述壳体内，多根所述支管同时与所述延伸管相连接，所述盒体罩设在所述延伸管和支管外部并与所述壳体的侧壁固定连接，多个所述滴液孔均匀开设在所述盒体的底部。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过设置冷剂均布器，降低冷剂充装初期大量液体向壳体底部倾倒导致的设备损坏程度，同时提高冷剂气液分离效果。2、本发明的一个芯体可以同时冷却多种介质，增加了介质处理量，同时缩小了板翅式换热器的芯体和外部的壳体的体积，而且节约了冷剂用量。3、本发明采用封头和导流片对被冷却介质进行导流，提高了被冷却介质在板翅式换热器芯体的内流道内的均布性能，使被冷却介质与冷剂间的换热更加充分。4、本发明通过在芯体之间设置堰板，并且提高冷剂浸泡液位，增强了换热器的抗晃动性能，提高了换热器在浮动平台上的运行稳定性。附图说明图1是本发明采用两芯体方案的主视图；图2是本发明采用两芯体方案的俯视图；图3是本发明采用三芯体方案的俯视图；图4是本发明芯体的主视图；图5是本发明芯体其中一层内流道的结构示意图；图6是本发明芯体另一层内流道的结构示意图；图7是本发明芯体的俯视图；图8是本发明芯体浸泡在冷剂中的示意图；图9是本发明冷剂均布器的主视图；图10是本发明冷剂均布器的俯视图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1、图2和图3所示，本发明的一种能用于浮式平台的板翅式换热器，其包括一壳体1、至少一个芯体2和至少一个冷剂均布器3。其中，壳体1的侧壁上部设置有至少一个冷剂入口11，顶部设置有一气相冷剂出口12，底部设置有至少一个液相冷剂出口13，且冷剂入口11和液相冷剂出口13的数目与芯体2的数目相同。如图4～图8所示，芯体2设置在壳体1内并位于冷剂入口11下方，且各芯体2与各冷剂入口11和液相冷剂出口13一一对应，每一个芯体2对应独立的冷剂入口11和液相冷剂出口13；芯体2包括内流道21、外流道22、入口管23和出口管24，其中，内流道21分成多层，不同层内流道21可以流动相同或者不同种类的被冷却介质，流动相同种类被冷却介质的多层内流道21共用一根入口管23和出口管24，流动不同种类被冷却介质的内流道21使用不同的入口管23和出口管24，入口管23和出口管24分别穿过壳体1伸出至外部，用于向内流道21流入和流出相同或不同种类的被冷却介质；外流道22与壳体1相连通，冷剂均匀分布于外流道22，从而一个芯体2可以同时冷却多种被冷却介质，增加了单个芯体2的介质处理量，缩小了芯体2和外部的壳体1的体积，而且节约了冷剂使用量。如图1、图2和图3所示，冷剂均布器3设置在壳体1内并与冷剂入口11相连接，冷剂均布器3的数目与芯体2的数目相同，各冷剂均布器3分别位于各芯体2的上方。冷剂均布器3降低了冷剂充装初期大量液体向壳体1底部倾倒导致的设备损坏程度，同时提高了冷剂的气液分离效果。上述实施例中，如图1、图2和图3所示，根据规模需要，壳体1内容纳的芯体2个数可以为1-6个，以满足大型天然气液化处理的需求。当芯体2为两个以上时，壳体1内设置有至少一个堰板4以将壳体1分隔成多个液相不连通的壳体单元，每个壳体单元均有与其对应的冷剂入口11、液相冷剂出口13和冷剂均布器3，所有壳体单元共用壳体1顶部的气相冷剂出口12。各芯体2分别位于各壳体单元内，且芯体2顶部低于堰板4顶部。冷剂由冷剂入口11注入各壳体单元，堰板4提高了冷剂浸泡液位，使冷剂上液面与芯体2的内流道21的高度平齐，可以减小换热器倾斜时的液面波动，有效防止换热效率下降，增强了换热器的抗晃动性能；且每个芯体2对应一个冷剂入口11及液相冷剂出口13，提高了换热器在浮动平台上的运行稳定性。上述实施例中，如图4～图6所示，芯体2的内流道21上端与入口管23之间通过入口封头25相连接，内流道21下端与出口管24之间通过出口封头26相连接，芯体2内还设置有导流片27，被冷却介质流入和流出芯体2时，分别采用入口封头25和出口封头26进行流体均布，再由导流片27进行导流，大幅提高了被冷却介质在内流道21内的均布性能，使被冷却介质与冷剂间的换热更加充分，增强了被冷却介质与冷剂的换热效果。上述实施例中，如图9和图10所示，冷剂均布器3包括延伸管31、支管32、盒体33和滴液孔34，其中，延伸管31与冷剂入口11连接并伸入壳体1内，多个支管32同时与延伸管31相连接，盒体33罩设在延伸管31和支管32外部并与壳体1侧壁固定连接，多个滴液孔34均匀开设在盒体33的底部。冷剂由冷剂入口11进入延伸管31，然后由多个支管32喷出，在盒体33内进行气液相分离，气相冷剂向壳体1上部流动，液相冷剂由滴液孔34流入壳体1内，避免冷剂大量向壳体1底部倾倒，从而降低设备的损坏程度，延长使用寿命，同时使冷剂中的气液相更加有效分离，增加冷剂与被冷却介质的换热效果。本发明在使用时，不同种类的被冷却介质分别经不同的入口管23和入口封头25自上而下地流入芯体2的不同层内流道21，冷剂由冷剂入口11经冷剂均布器3流入壳体1内至操作液面，操作液面与芯体2的内流道21高度大致平齐，冷剂均匀分布于芯体2的外流道22。不同种类的被冷却介质经冷剂冷却，温度逐渐降低，并分别经不同的出口封头26和出口管24流出，从而同时冷却两种以上的被冷却介质；液相冷剂吸热部分气化，形成的气相冷剂，由壳体1顶部的气相冷剂出口12流出，未发生相变的液相冷剂由壳体1底部的液相冷剂出口13流出。液相冷剂蒸发过程中产生虹吸作用力，带动冷剂在壳体1内部循环流动，使换热器的装置更加简化，操作更加简单。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。