[發明專利]熱交換器

有效

• 申請號: 201780008805.2
• 申請日: 2017-01-27
• 公開（公告）號: CN108779967B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: A.布魯卡托;G.卡普托;G.圖米內里;G.圖佐利諾;C.加圖索;R.瑞佐
• 申請（專利權）人: 阿基米德有限責任公司
• 主分類號: F28F7/02
• 分類號: F28F7/02;F28D7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;鄧雪萌

本文描述的是一種熱交換器（1；1*；100），包括：?管束（8），每個管在相應伸長方向（X1）上延伸并且限定沿著所述伸長方向延伸的用于工作流體的流動路徑，其中，管束的每個管（8）能夠供應有工作流體；?由熱傳導材料制成的基體（6），所述基體（6）容納所述束的管（8）并且構造成在使用中促進流動通過所述束的對應管（8）的工作流體之間的熱交換；以及?由布置在所述基體（6）周圍的熱絕緣材料制成的殼（4），其中：所述基體（6）由多個部段（10；10*）組成，所述多個部段（10；10*）布置成沿所述伸長方向（X1）對齊并且與橫向于所述伸長方向（X1）延伸的熱中斷部（12）交替。

技術領域

本發明涉及熱交換器。具體地，已經參照用于攜帶侵略性化學物種（例如，有毒和/或腐蝕性物種）的高壓和高溫流體的熱交換器來研發本發明。

現有技術和一般技術問題

高壓和高溫流體（可能攜帶侵略性化學物種）需要明顯專門構造的熱交換器，通常是基于所謂的雙管技術。

上述技術設想了生產具有一對管狀元件的熱交換器，一個管狀元件在另一個管狀元件內部，熱流體和冷流體在其中流動。然而，該技術很可能需要大量經濟資源來生產和安裝熱交換器并且同樣導致采用非常復雜的技術方案來補償根據哪個流體通過每個管而導致的在內管和外管的軸向方向上的不同熱膨脹。

在傳統雙管熱交換器或者管殼式熱交換器（其在流體的高溫條件下操作）的情況下，這會導致需要提供用于將內管和外管連接至將流體攜帶至熱交換器的膨脹接頭，或者否則需要提供昂貴的和復雜的浮動頭。

應該注意的是，熱交換器必須由能夠承受極高結構應力（熱應力和機械應力）以及同時承受相同程度的化學性質的應力（腐蝕和脆化）的材料制成。

因此，這些裝置的生產并不完全簡單并且在經濟上甚至更為不利，因為僅對結構強度的保證就會使得需要采用非常大的壁厚，因此由于必須使用高強度鋼，所以材料的成本成倍增加。由于需要采用高強度合金（諸如，Inconel 825或者AISI 316L鋼）以便能夠承受被暴露于遍布在流體流中的侵略性化學物種，所以熱交換器在任何情況下均具有異常高的固有成本。

此外，大的壁厚會使得需要通過如下方式來獲得熱交換器的管：通過移除單個鑄造塊的原料來進行機加工，或者否則通過研磨拉制的圓柱形管狀元件。

在任一種情況下，除了所有上述構造的復雜問題之外，所使用的材料和所涉及的壁厚很可能會影響機加工過程的成本到達如下的程度：對使用熱交換器的工廠的總體經濟具有不可忽略的影響。

發明目的

本發明的目的是克服先前提到的技術問題。

具體地，本發明的目的是簡化用于由侵略性化學物種組成的處于高壓和高溫下的流體的熱交換器的生產，從而降低其生產成本并且防止由于熱膨脹引起的失效。

發明內容

本發明的目的由具有形成所附權利要求的主題的特征的熱交換器來實現，其構成本文所提供的關于本發明的技術教導的整體部分。

本發明的目的由熱交換器來實現，該熱交換器包括：

-管束，每個管在相應伸長方向上延伸并且限定在所述伸長方向上擴展的用于工作流體的流動路徑，其中，所述束中的每個管可以供應有工作流體；

-由熱傳導材料制成的基體（matrix），該基體容納所述束的管并且構造成在使用中促進流動通過所述束的對應管的工作流體之間的熱交換；以及

-由布置在所述基體周圍的熱絕緣材料制成的殼，

其中：

所述基體由多個部段組成，該多個部段與橫向于所述伸長方向延伸的熱中斷部交替。

附圖說明