[發明專利]一種具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器

在審

• 申請號: 202010052755.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111442680A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 陳育平;周根明;柯力;劉昆;景寶金;王加夏;李遙;俞同強;谷家揚;俞孟蕻
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器，其特征在于：包括換熱筒體，在換熱筒體水平放置時，限定換熱筒體的長軸方向為第一方向，豎直垂直于第一方向的方向為第二方向；

在換熱筒體內具有一換熱空腔，所述換熱筒體內具有一對將換熱空腔分隔為水平并列分布的物料進料腔、置換腔、物料出料腔的隔板，在換熱筒體水平方向的兩側還連接有分別與物料進料腔、物料出料腔相連通的進料管道、出料管道，在換熱筒體豎直方向的兩側還分別連接有與置換腔相連通的換熱介質進料管、換熱介質出料管，在置換腔內安裝有換熱芯體，在置換腔中位于換熱芯體上部的空腔為換熱介質進料腔，位于換熱芯體下部的空腔為換熱介質出料腔；

所述換熱芯體包括一換熱芯盒，在換熱芯盒內安裝有兩種槽道組，其中一種槽道組為與物料進料腔、物料出料腔相連通的水平槽道組，另一種槽道組為與換熱介質進料腔、換熱介質出料腔相連通的豎直槽道組，在換熱芯盒上還開有與兩組槽道組相連通的通孔，在隔板上開有與其中一組槽道組相連通的通孔，所述水平槽道組與豎直槽道組均具有數組，且水平槽道組與豎直槽道組間隔分布；

在兩種槽道組中，其中一種槽道組中的各個槽道均為S形槽道，從而使得該種槽道組為S形槽道組，另一種槽道組中的各個槽道均為Z形槽道，從而使得該種槽道組為Z形槽道組。

2.根據權利要求1所述的具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器，其特征在于：所述水平槽道組有數組，沿著與第一方向相垂直的水平方向并列分布，每組水平槽道組由若干沿著第二方向并列分布的水平槽道共同組成，且水平槽道沿著第一方向延伸；

所述豎直槽道組有數組，沿著與第一方向相垂直的水平方向并列分布，每組豎直槽道由若干沿著第二方向并列分布的豎直槽道共同組成，且豎直槽道沿著第二方向延伸。

3.根據權利要求2所述的具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器，其特征在于：所述S形槽道為氣體流經槽道，即為豎直槽道，Z形槽道的截面呈半圓形狀，為液體流經槽道，即為水平槽道；

定義換熱芯體長為L，寬為B，高為H，兩種槽道截面所在圓的直徑為R，沿著與第二方向相垂直的方向上分布的相鄰的S形槽道間水平間距為b_s，S形槽道波峰和波谷沿與第一方向和第二方向均垂直的方向變化，沿著第一方向的垂向間距為h_s，Z形槽道布置形式與S形槽道布置形式相似，Z形槽道波峰和波谷沿與第一方向相垂直的方向變化，沿著與第一方向相垂直的方向上分布的相鄰的Z形槽道間的水平間距為b_z，沿著第一方向的垂向間距為h_z；S形槽道和Z形槽道垂向間間距為

所述S形槽道中，由于S形槽道波形不受Z形槽道的影響，僅受自身截面圓直徑R的影響，若幅值過大，則影響排列數量；若周長較大，則影響換熱面積；若幅值過小，則影響加工。因此令S形槽道的曲線函數為y＝2Rcos(πx/L/nR)，式中n＝1,2,3...；L％nR＝＝0；1≤R≤3mm，S形槽道的數量m_s＝([λH/h_s]+1)·([λB/b_s]+1)，式中[]表示取整，λ表示有效系數在0.8-0.9之間；

所述Z形槽道中，Z形槽道形狀同樣不受S形槽道的影響，僅與自身截面圓直徑R有關，若幅值過大，則影響排列數量；若周長較大，則影響換熱面積；若幅值過小，則影響加工。因此令Z形槽道的曲線函數為f(x)＝-Rx/0.5T+2R，式中T＝B/nR,n＝1,2,3...；B％nR＝＝0；1≤R≤3mm，Z形槽道數量為m_z＝([λL/b_z]+1)·([λH/h_z]+1)；

根據上述函數表達式，換熱芯體的空間利用率表達式為

4.根據權利要求2所述的具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器，其特征在于：所述S形槽道與Z形槽道的外表面均開有若干沿著S形槽道或Z形槽道的延伸方向并列分布的半球形凹槽。

5.根據權利要求1所述的具有S形和Z形復合槽道的新型FLNG換熱器，其特征在于：所述換熱芯體有兩個，自上而下依次貼合分布在置換腔內。