專利名稱：具有不同材料的纏繞式換熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種纏繞式換熱器，它具有多個繞一芯管纏繞的管及 具有一個殼，該殼構成了圍繞著這些管的外腔的邊界。
技術背景在LNG基荷型設備中，天然氣被大量地連續(xù)液化。天然氣的液 化通常通過與纏繞式換熱器中的載冷介質的熱交換來進行。但是也公 開了纏繞式換熱器的很多其他應用。在纏繞式換熱器中，多個管的層螺旋形地纏繞在一個芯管上。通 過所述管的至少一部分的內部來引導第一介質，該第一介質與一個在 這些管與周圍的殼之間的外腔中流動的第二介質進行熱交換。這些管 在該換熱器的上端部上組合成多個組并且成束地從外腔中導出。這種纏繞式換熱器及其應用、例如用于天然氣的液化，在以下的公開文件中都有所描述-Hausen/Linde,低溫技術，1985年第二版，第471-475頁 -W.Scholz，"纏繞式換熱器"，林德技術和經濟報告，編號33 (1973)，第34-39頁-W.Bach，"具有氮冷的離岸天然氣液化——繞管式換熱器和板式換熱器的工藝設計和比較"，林德技術和經濟報告，編號64 (1990)，第31-37頁-W.FSrg et al.，"新式LNG基荷型工藝和主換熱器的制造，林德 技術和經濟報告"，編號78 (1999),第3-ll頁(英語文本W,F6rget al.，"新式LNG基荷型工藝和主換熱器的制造，林德科學和技術報告， 編號61 (1999),第3-11頁)-DE 1501519A -DE 1912341A -DE19517114A -DE 19707475A -DE 19848280A公知的是，纏繞式換熱器或者由鋁或者由鋼(優(yōu)質鋼或特種低溫 鋼)制成。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是，較經濟地制造這種類型的纏繞式換熱器和/或改 善其工藝特性。本發(fā)明的目的通過以下方式來實現，即，所述纏繞式換熱器的第 一和第二部件由不同的材料制成。目前，由于制造技術上的原因，有意地忽視了這一點。人們致力 于相反的方面，即，為纏繞式換熱器的所有部件使用相同的材料，以 便使這些部件可以較容易地彼此連接、尤其是通過焊接連接。在本發(fā)明的范圍內，現在偏離了這一原則而在同一換熱器中使用 不同的材料。由此可以進一步優(yōu)化所述換熱器的結構，例如在體積、 重量、強度和/或成本方面。在此，所述第一和第二部件可分別由下列部件中的一個構成-芯管，所述這些管纏繞在該芯管上 管管的段管底(集管器)將換熱器對外封閉成高壓容器的殼 用于在管外腔內的液體和/或氣體的分配器 位于兩個管層之間的橋接件(間距保持件) 用于懸掛橋接件的支承臂設置在所述殼與管之間的襯 例如所述殼可以由鋼制成，而所述這個或這些管束可以由鋁制成。在這里，例如第一部件由鋁制成而第二部件由鋼制成。這里，鋁 不僅應理解為純鋁而且還應理解為各種技術上可應用的鋁合金，例如，含鋁量為50%或更多的鋁合金，優(yōu)選含鋁量為80%或更多的鋁合金。這里，鋼應理解為所有類型的鋼材，例如，奧氏體鋼、鐵素體鋼、 雙聯法煉制的鋼、優(yōu)質鋼和鎳鋼。在一個具體的實施例中，第一部件可包括第一管層中的管組并且由鋁制成；第二部件例如可以包括同一管層或另一管層的另一個管組 并且由鋼制成。如果第一和第二部件與同一連接件相連接，則該連接件優(yōu)選由第 一部件的材料作為基本材料制成并且具有由第二部件的材料構成的包覆金屬(Plattierung)。因此，該連接件既可以與第一部件也可以與 第二部件焊接。在一個具體的實施例中，鋁管與由優(yōu)質鋼制成的、具 有鋁包覆金屬的管底相焊接。此外，本發(fā)明還涉及一種這種類型的換熱器的應用，用于在含碳 氫化合物的流與至少一個熱流體或冷流體之間進行間接的熱交換。其中，所述含碳氫化合物的流例如由天然氣形成。所述含碳氫化合物的流在進行間接的熱交換情況下被液化、冷 卻、加熱和/或蒸發(fā)。優(yōu)選該換熱器被用來液化天然氣或蒸發(fā)天然氣。通常，在液化天然氣時使用由鋁制成的纏繞式換熱器?？蛇x地， 也可以采用這種由鋼制成的纏繞式換熱器來液化天然氣。


下面根據在附圖中示意性示出的一個實施例對本發(fā)明以及本發(fā) 明其他的細節(jié)進行詳細說明，在該實施例中， 一個按照本發(fā)明的纏繞 式換熱器1用于通過與三個制冷介質流——即低壓制冷介質4、第一 高壓制冷介質5和第二高壓制冷介質6——的間接熱交換將天然氣流2液化成液化天然氣3 (LNG即液化天然氣)。
具體實施方式
這里，纏繞式換熱器具有唯一的一個帶有三個管組的管束。這些管組的管在不同的層內螺旋形地交替纏繞在一個共同的芯管上。(管的纏繞相應于普遍公知的纏繞式換熱器的原理；因此在示意圖中未示出幾何布置)。在該實施例中，這些管組根據處理流來劃分。天然氣2流過第一管組7的管；所述兩種高壓制冷介質5、 6分別流過第二及第三管組8、 9的管。這里，高壓制冷介質被從上往上、也即與天然氣同向流動地引導。低壓制冷介質4從上往下，也即與天然氣反向流動地流過這些管的外腔并且在此蒸發(fā)。蒸發(fā)了的低壓制冷介質10在換熱器的下端又被從所述外腔中抽出。在一個具體的數據實例中，工藝壓力為天然氣2........................120bar低壓制冷介質4..................15bar第一高壓制冷介質5............60bar第二高壓制冷介質6............60bar這些管由輕金屬材料、例如鋁或鋁合金制成，并且根據管組的不 同而具有不同的壁厚。在這里，在所有的管層中，這些管的直徑是相 同的。在重量被優(yōu)化的第一變型方案中，壁厚為-管組7.....................1.4mm管組8禾口 9.............0.9mm在另一變型方案中，在熱力學設計和液壓設計方面以及在盡可能 均勻地構造管束方面對壁厚進行了優(yōu)化，其中，應遵循由處理過程決 定的參數(例如，在各過程流中預先給定的最大壓降)。在該第二變 型方案中，壁厚為管組7.....................1.4mm管組8和9.............1.2mm在該第二變型方案中，在各管組內實現了相同的管長度，由此， 該換熱器不僅在熱傳遞方面而且在經濟性方面都得到了優(yōu)化。在該實施例中，所有的管和芯管由鋁制成，而管底由優(yōu)質鋼制成， 其在與管的連接部位處包覆鋁。
權利要求
1.一種纏繞式換熱器，其具有多個繞一芯管纏繞的管及具有一個殼，該殼構成一圍繞這些管的外腔的邊界，其特征在于所述纏繞式換熱器的第一和第二部件由不同的材料制成。
2. 按權利要求1所述的換熱器，其特征在于該第一和第二部 件從包括下列部件的組中選擇心菅 管管的段管底殼分配器兩個管層之間的橋接件用于懸掛橋接件的支承臂設置在所述殼與管之間的襯。
3. 按權利要求1或2所述的換熱器，其特征在于該第一部件 由鋁制成，而第二部件由鋼制成。
4. 按權利要求l-3任一項所述的換熱器，其特征在于該第一和第二部件與同一個連接件相連接，其中，該連接件由該第一部件的材 料作為基本材料制成并且具有由第二部件的材料構成的包覆金屬。
5. 按權利要求l-4任一項所述的換熱器的應用，用于在一含碳氫化合物的流與至少一個熱流體或冷流體之間進行間接熱交換。
6. 按權利要求5所述的應用，其特征在于所述含碳氫化合物的流由天然氣形成。
7. 按權利要求5或6所述的應用，其特征在于所述含碳氫化合物的流在進行間接的熱交換時被液化、被冷卻、被加熱和/或被蒸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種纏繞式換熱器(1)，其具有多個繞一芯管纏繞的管及具有一個殼，該殼構成一圍繞這些管的外腔的邊界，其特征在于所述纏繞式換熱器的第一和第二部件由不同的材料制成。
文檔編號F28D7/02GK101233379SQ200680027877
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權日2005年7月29日
發(fā)明者C·澤霍爾策, E·考普, J·施普雷曼, M·舍恩伯格, S·鮑爾 申請人:林德股份公司