[发明专利]具有表面纹理的间隔元件、以及相关联的热交换器和生产方法

说明书

本发明涉及一种用于钎焊板翅式热交换器的、旨在装配在该交换器的第一板(6)与第二板(7)之间的间隔元件(22)，所述间隔元件(22)包括：至少第一组件部分(121)，该第一组件部分被配置为与该第一板(6)组装在一起并且包括第一对相反表面(121a，121b)，当该间隔元件(22)处于装配状态时，该第一对表面中的一个表面(121a)朝向该第一板(6)定向，并且该第一对表面中的另一个表面(121b)朝向该第二板(7)定向，若干翅片或波纹支腿(123)，这些翅片或波纹支腿从该第一组件部分(121)延伸，以在该间隔元件(22)处于该装配状态时界定用于第一流体的流动的多个通道(26)，以及呈被形成在该间隔元件(22)的表面上的多孔结构或凹凸结构形式的至少一个表面纹理(23)，至少一个翅片或波纹支腿(123)展现出所述表面纹理(23)。根据本发明，该第一组件部分(121)在该第一对中的、在该装配状态下朝向该第一板(6)定向的该表面(121a)上没有表面纹理(23)。

本发明涉及一种用于板翅式热交换器的间隔元件，所述间隔元件具有纹理化表面，并且涉及一种用于生产这种元件的方法以及一种包括这种元件的热交换器。

本发明尤其适用于气体的低温分离领域，特别是空气的低温分离领域，即适用于所谓的用于产生加压气态氧的ASU(空气分离单元)。特别地，本发明可以应用于使液体流(例如液态氧、氮和/或氩)通过与产热气体(例如，空气或氮气)的热交换而蒸发的热交换器。

如果热交换器在蒸馏柱的底部，则它可以构成作为热虹吸管工作的蒸发器(其中交换器浸没在沿着该柱向下流动的液体浴中)，或者构成直接利用从该柱落下的液体执行膜蒸发的蒸发器和/或通过循环泵工作的蒸发器。

本发明还可以应用于使至少一种液-气混合物流、尤其是多组分混合物流(例如烃混合物的流)通过与至少一种其他流体(例如天然气)进行热交换而蒸发的热交换器。

交换器通常采用的技术是铝钎焊板翅式交换器或波纹状翅片交换器的技术，这样可以获得非常紧凑的且提供大的交换表面积的装置。

这些交换器包括隔板，在这些隔板之间插入由一系列翅片或波纹支腿形成的热交换结构(通常是波纹状结构或波纹状翅片)，因此构成了用于使各种流体处于热交换关系的通路的堆叠。

交换器的性能与同流体接触的热交换结构的热交换系数有关。结构的热交换系数尤其取决于制造该结构的材料的性质、该材料的孔隙率、其粗糙度、以及流体的流动方案。

例如，文献US 2005/0121181 A、US 2016/0305720 A1或US 5 514 248 A披露了多种不同的热交换配置，尤其是波纹状结构，其具有百叶窗型的隆起、穿孔或开口形式的变形。

可以通过改变热交换结构的表面的几何形状或物理化学特性，来改变其热交换系数。这使得可以通过改变所讨论表面的特性、比如其可润湿性或其强化流体起泡的能力，来增大有效的交换表面积和/或改变流体与表面之间的相互作用。而这些被认为是经强化的表面。尤其在文章“Heat transfer enhancement-A review of techniques and theirpossible impact on energy efficiency in the U.K.[热传递增强——英国的技术回顾及其对能源效率的可能影响]”，DA Reay，Heat recovery systemsCHP，Vol.11，No.1，pp.1-40，1991中描述了这样的表面。

例如，可以制造多孔涂层、或在结构的表面上形成凹凸结构的涂层的表面沉积物，或者可以使用机械处理或化学侵蚀来产生这样的表面状态。

文献WO-A-2005/075920披露了在用于热交换器的波纹件的表面上沉积多孔涂层或凹凸结构的多种不同的技术。

文献WO-A-2004/109211描述了一种在热交换器的隔板的表面上沉积多孔涂层的方法。

在钎焊铝交换器中使用已经通过纹理化而强化的表面所引起的一个问题涉及在交换器的制造期间组装包括这样的表面的元件。