一种用于FLNG绕管式换热器的管芯.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115979020A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211425270.8(22)申请日2022.11.14(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路(72)发明人李书磊张世伯闫海震钱泊宇罗凯党建军李代金秦侃黄闯(74)专利代理机构西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)61290专利代理师康进兴(51)Int.Cl.F28D7/02(2006.01)F28F1/08(2006.01)F28F9/22(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图9页(54)发明名称一种用于FLNG绕管式换热器的管芯(57)摘要本发明属于换热器强化换热技术领域，涉及一种用于FLNG绕管式换热器的管芯，为两组管束，管束为绕圆柱规则排列的螺旋形，所绕圆柱的直径为1000～3000mm，管束为螺旋线形，螺旋线的螺旋角为6～15°。管束由并列放置的单股管组成。每一组管束中，所述并列放置的单股管的数量为5～10根。直单股管可以为椭圆螺旋管道，横截面为椭圆环。直单股管还可以为螺旋圆管道，螺旋线形。本发明利用液体的粘性力，减薄了冷凝液膜的厚度，增加了有效换热面积；加强了对冷凝液膜的扰动也同时强化了截面上的二次流动，增加了对壁面的剪切力，显著提升了换热性能；还可以进一步减小换热器的尺寸，结构布局集中。CN115979020ACN115979020A权利要求书1/1页1.一种用于FLNG绕管式换热器的管芯，其特征在于，为两组管束，管束为绕圆柱规则排列的螺旋形，所绕圆柱的直径为1000～3000mm，管束为螺旋线形，螺旋线的螺旋角为6～15°；管束下端的天然气进口与上端的天然气出口位于同一重力垂直线上；所述管束由并列放置的单股管组成；每一组管束中，所述并列放置的单股管的数量为5～10根；所述单股管的中心线为直线时，称为直单股管，所述直单股管为椭圆螺旋管道，管道的管壁厚度均匀，管道的横截面为椭圆环；所述单股管的管内为天然气流动空间，天然气由所述单股管的下端进入，从单股管的上端排出；两组管束的天然气进口相对于所绕圆柱对称，两组管束的天然气出口相对于所绕圆柱也对称。2.根据权利要求1所述的用于FLNG绕管式换热器的管芯，其特征在于，所述椭圆环内环的长半轴为8～10mm，短半轴为5.0～6.5mm，焦距为9.33～17.32mm；椭圆螺旋管道外环的椭圆长轴顶点的连线形成螺旋线，螺距为100～200mm。3.根据权利要求1所述的用于FLNG绕管式换热器的管芯，其特征在于，所述直单股管为螺旋圆管道；所述螺旋圆管道为圆管沿圆柱绕制而成，所绕的圆柱直径为12～20mm，所述螺旋圆管道为螺旋线形，螺旋线的螺距50～100mm；制备螺旋圆管道使用的圆管的内径为10～20mm。4.使用权利要求1、2、3中任何一种所述的用于FLNG绕管式换热器的管芯制备的FLNG绕管式换热器，其特征在于，包括壳体(1)、管芯(6)、中心支撑筒(7)、布液器(8)；所述管芯(6)、所述中心支撑筒(7)、所述布液器(8)均位于所述壳体(1)内部；所述布液器(8)位于所述壳体(1)的上部，所述管芯(6)绕在所述中心支撑筒(7)外侧；所述壳体(1)为圆筒形，在壳体(1)的项部设置有制冷剂入口(2)，底部设置有制冷剂出口(3)，侧壁的下部设置有天然气入口(4)，侧壁的上部设置有天然气出口(5)；所述中心支撑筒(7)为圆柱形，上方设置有布液器(8)，能够接收从制冷剂入口(2)流入的制冷剂；所述制冷剂流过中心支撑筒(7)外侧的管芯(6)，从制冷剂出口(3)流出；所述管芯(6)的下端与天然气入口(4)相连接，所述管芯(6)的上端与天然气出口(5)相连接；天然气从天然气入口(4)进入，流经所述管芯(6)，从天然气出口(5)流出。2CN115979020A说明书1/5页一种用于FLNG绕管式换热器的管芯技术领域[0001]本发明属于换热器强化换热技术领域，具体是用于大型浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)的绕管式换热器结构优化背景技术[0002]随着世界范围环境保护意识的觉醒，人们对天然气这种清洁能源的需求与日俱增，液化天然气(LNG)被认为是天然气运输和储存的有效途径。浮式液化天然气生产储卸装置简称FLNG，是一种浮式液化天然气处理平台，通常为船形结构，其上配有天然气液化装置，用于运输和装卸液化天然气，在天然气液化装置中，螺旋缠绕管式换热器由于承压强、占地面积小、换热效率高等特点而受到广泛的关注，特别是在大规模液化过程中。螺旋缠绕管式换热器的冷凝换热性能决定了液化天然气的产量，为了提高天然气产量，就需要对换热器的冷凝换热性能进行强化。[0003]经过对现有技术文献的检索发现，现在普遍应用的光滑圆型管道在干度较大