專利名稱：熱交換器,與熱交換器的組合以及制造熱交換器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，包括一個(gè)帶有第一入口和第一出口的大致為圓筒形的外殼，以使第一流體大致在軸向的方向上流過所述外殼，和至少一個(gè)設(shè)置在所述外殼內(nèi)部翅管或波管的螺旋線圈。
背景技術(shù)：
第一流體被強(qiáng)迫從線圈內(nèi)部向外流出或向內(nèi)流入，這種類型的熱交換器是已知的。在線圈內(nèi)從第一流體向第二流體的熱傳遞沒有被很好地控制，因此效率不是最高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供這樣一種熱交換器，其中第一流體的流動(dòng)，例如廢氣從以天然氣作為燃料的渦輪、內(nèi)燃機(jī)、爐子、燃燒器、焚化爐等的流動(dòng)，圍繞翅管以一種控制良好和有效的方式發(fā)生，達(dá)到從第一流體到第二流體，例如水的高效率的熱傳遞。
本發(fā)明的這一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即通過提供一個(gè)設(shè)置在所述外殼內(nèi)部大致與之同軸的大致為圓筒形的流體導(dǎo)管以便一個(gè)沿軸向延伸的第一管狀空間被確定在所述導(dǎo)管和所述外殼之間，所述導(dǎo)管具有第二入口和第二出口以使所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述導(dǎo)管，所述第一管狀空間具有第三入口和第三出口以使得所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述第一管狀空間，至少一個(gè)設(shè)置在所述第一管狀空間內(nèi)部大致與之同軸的翅管或波管的螺旋線圈，具有第四入口和第四出口以使得第二流體流過所述翅管。
從而，第一流體被強(qiáng)迫以一種非常有效的方式圍繞翅管線圈纏繞流動(dòng)以進(jìn)行熱交換。這樣也降低了熱交換器對(duì)空間的要求，即所謂的“腳印”。
本發(fā)明的熱交換器進(jìn)一步包括第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置和/或第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置，第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置用于可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述導(dǎo)管的流動(dòng)，第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述管狀空間的流動(dòng)。
從而，第一流體的流動(dòng)可以旁路通過翅管線圈，使得到第二流體的熱傳遞可以按照對(duì)加熱的第二流體的需求降低。此外，從外殼的入口到其出口的壓力損失可以通過旁路通過翅管線圈而降低，這在例如從氣體燃燒產(chǎn)生廢氣的形式的第一流體的天然氣作為燃料的渦輪的啟動(dòng)過程中是所希望的。
本發(fā)明的熱交換器的目前優(yōu)選的實(shí)施方式之一是，所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第二入口或者所述第二出口設(shè)置，以及所述第二節(jié)流裝置包括第二蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第三入口或者所述第三出口設(shè)置。從而，提供了易于調(diào)節(jié)和調(diào)整的相當(dāng)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)。
在另一實(shí)施方式中，所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第二入口或者所述第二出口設(shè)置，以及所述第二節(jié)流裝置包括一個(gè)環(huán)，該環(huán)具有對(duì)應(yīng)于所述第一管狀空間橫截面的平面尺寸，并被設(shè)置以便從所述第一流體通過所述管狀空間的所述流動(dòng)基本上不受阻礙的加熱位置被移置至所述流動(dòng)基本上被堵住的旁通位置。在本實(shí)施方式中，空間要求被降低。
另一目前優(yōu)選的實(shí)施方式是，所述第一和第二節(jié)流裝置包括上面設(shè)有第一和第二通孔的固定設(shè)置的固定板，其設(shè)置是使所述第二和第三入口或出口被所述板堵住，以使第一流體通過所述導(dǎo)管和所述第一管狀空間的流動(dòng)分別發(fā)生于所述固定板上的所述第一和第二通孔；以及上面設(shè)有第三和第四通孔的一個(gè)或兩個(gè)活動(dòng)板，其設(shè)置是使可從位于所述固定板上部的旁通位置移置到，優(yōu)選可轉(zhuǎn)動(dòng)地移置到，位于所述固定板上部的加熱位置，在旁通位置所述第三通孔和所述第一通孔相重合而所述第四通孔不和第二通孔相重合，在加熱位置所述第四通孔和第二通孔相重合而所述第三通孔不和第一通孔相重合。第一和第二節(jié)流裝置的這一實(shí)施方式需要最小的空間并且特別適合于精確調(diào)整相對(duì)于通過管狀空間的熱傳遞流動(dòng)的通過導(dǎo)管的旁路流動(dòng)。
在目前優(yōu)選的實(shí)施方式是，本發(fā)明的熱交換器進(jìn)一步優(yōu)選地包括電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述第一和第二節(jié)流裝置的節(jié)流效果，和優(yōu)選地使所述節(jié)流裝置和所述傳動(dòng)裝置配合，以使所述第一流體通過所述第二入口和所述第三入口的流動(dòng)基本上可獲得最大和最小流速之間的任何流速。所述最小流速基本上等于零。從而，可以獲得在旁路導(dǎo)管和管狀空間之間的流體流動(dòng)的任何分布，這可按照對(duì)從第一流體的熱傳遞的需求實(shí)現(xiàn)熱交換器的輸出的簡(jiǎn)單和有效的調(diào)節(jié)。通過實(shí)現(xiàn)基本上的完全旁通，沒有熱被傳遞到第二流體，這在不需要把熱傳遞到熱交換器的外部地裝置的情況下是好的，因此在翅管線圈中隨著隨后的蒸汽的形成沒有溫度的升高。
本發(fā)明的熱交換器的目前優(yōu)選的實(shí)施方式包括兩個(gè)或多個(gè)所述螺旋線圈同心設(shè)置以使彼此相鄰的線圈沿徑向分開，從而把沿軸向延伸的第二管狀空間設(shè)置在彼此相鄰的線圈之間，所述導(dǎo)管的外表面與與所述表面相鄰的線圈沿徑向分隔開，從而把沿軸向延伸的第三管狀空間設(shè)置在所述表面和所述相鄰的線圈之間，使所述第二和第三管狀空間的徑向尺寸配合，以便對(duì)于所述第一流體通過所述第一管狀空間的給定流速獲得一定的壓力損失。
從而，對(duì)于第一流體的給定流動(dòng)，從所述第一入口到所述第一出口的壓力損失可以保持為最小而熱交換器的效率基本上沒有降低。這對(duì)于天然氣作為燃料的渦輪作為所述第一流體的來源特別重要，因?yàn)樘烊粴庾鳛槿剂系臏u輪對(duì)于其廢氣出口的背壓特別敏感。
優(yōu)選的是，線圈的彼此相鄰的各個(gè)纏繞彼此沿軸向分隔，從而螺旋狀延伸空間被設(shè)置在所述相鄰纏繞之間。從而在軸向方向上，相對(duì)于線圈，外殼和/或?qū)Ч艿娜魏尾钍緹崤蛎浕蚴湛s被螺旋狀延伸的空間所吸收。
本發(fā)明的熱交換器的目前優(yōu)選的實(shí)施方式包括三個(gè)或多個(gè)所述螺旋線圈被同心設(shè)置，構(gòu)成線圈的翅管的內(nèi)徑優(yōu)選地是相同的，第三節(jié)流裝置設(shè)置在構(gòu)成位于沿最外部線圈的徑向向內(nèi)的線圈的管子內(nèi)，用于增加通過所述內(nèi)部線圈的管子的壓力損失，以便補(bǔ)償相對(duì)于最外部線圈的管子的長(zhǎng)度的所述管子的較短長(zhǎng)度，從而所述第二流體通過所有線圈的管子的流速對(duì)于在所述第四入口的所述第二流體中的給定均勻壓力基本上是相同的。從而，每個(gè)線圈的熱傳遞效率基本上是相同的而不用改變每個(gè)線圈的管子的直徑來獲得這一效果。
在本發(fā)明的熱交換器的目前優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第三節(jié)流裝置是通過相對(duì)于所述管子的內(nèi)橫截面面積降低所述第二流體的流動(dòng)的橫截面面積而構(gòu)成的，熱交換器優(yōu)選地進(jìn)一步包括入口總管(inlet header tube)和出口總管(outlet header tube)，它們通過在所述總管內(nèi)的相應(yīng)通孔分別與所有所述管子的所述第四入口和第四出口成流體連接，所述流動(dòng)橫截面面積的降低由在所述入口總管和/或所述出口總管內(nèi)的所述通孔的尺寸下降造成。這對(duì)于補(bǔ)償不同線圈的不同長(zhǎng)度是一種特別簡(jiǎn)單和便宜的方法。
在本發(fā)明的熱交換器用于產(chǎn)生蒸汽的情況下，優(yōu)選的是，每個(gè)螺旋線圈包括兩個(gè)或多個(gè)呈螺旋形纏繞的翅管，它們以相同的螺距彼此相鄰延伸。從而流程的數(shù)目增加，這對(duì)于在線圈管子中由產(chǎn)生蒸汽造成的水的體積的巨大膨脹是有利的。
另一方面，本發(fā)明涉及本發(fā)明的熱交換器與如以天然氣作為燃料的渦輪、以汽油、柴油或天然氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)、爐子、燃燒器、焚化爐等廢氣產(chǎn)生燃燒裝置的組合，該組合包括相互連接裝置，用于使燃燒裝置的廢氣出口與熱交換器的所述第二和第三入口相互連接，從而所述廢氣構(gòu)成所述第一流體。
本發(fā)明的組合的目前優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)一步包括熱交換裝置，用于在所述第二流體和第三流體和/或所述熱交換裝置周圍之間進(jìn)行熱交換，所述熱交換裝置與所述第四出口呈流體連接；測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述熱交換裝置的熱交換速率；信號(hào)輸出裝置，用于發(fā)射表示被所述測(cè)量裝置進(jìn)行的測(cè)量的結(jié)果的信號(hào)；和第一控制裝置，用于控制所述第一和第二節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)并適合于接收所述信號(hào)。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的組合進(jìn)一步包括第二控制裝置，用于控制所述第一節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)，以便其節(jié)流效果在燃燒裝置的啟動(dòng)階段為最小。
另一方面是，本發(fā)明涉及一種制造本發(fā)明的熱交換器的方法，包括下述步驟提供第一長(zhǎng)度的翅管或波管；提供具有基本上為圓形的圓柱表面的主體；提供旋轉(zhuǎn)裝置，用于引起所述管子和所述表面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；設(shè)置所述管子的邊沿部分(lead portion)使之相對(duì)所述表面靠緊；引起所述表面與所述邊沿部分的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得管子的所述第一長(zhǎng)度在所述表面上呈螺旋形纏繞以形成第一螺旋線圈。從而，獲得了一種制造本發(fā)明的熱交換器的特別簡(jiǎn)單、精密和便宜的方法。
關(guān)于本發(fā)明的具有兩個(gè)或多個(gè)同心線圈的熱交換器，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括下述步驟提供間隔裝置；把所述間隔裝置連接到所述第一螺旋線圈；提供第二長(zhǎng)度的翅管或波管；設(shè)置翅管的所述第二長(zhǎng)度的邊沿部分使之相對(duì)所述間隔裝置靠緊；引起所述第一螺旋線圈與管子的所述第二長(zhǎng)度的所述邊沿部分的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得管子的所述第二長(zhǎng)度在所述間隔裝置上呈螺旋形纏繞以形成與所述第一螺旋線圈在徑向上分隔開的第二螺旋線圈。
為了避免線圈直徑的不精確和其它缺點(diǎn)，本發(fā)明的方法優(yōu)選地進(jìn)一步包括下述步驟把所述螺旋線圈相對(duì)于所述主體固定；和使所述主體和所述線圈經(jīng)受退火熱處理；和/或把所述第二螺旋線圈相對(duì)于所述主體和/或所述第一螺旋線圈固定；和使所述主體和所述第一和第二線圈經(jīng)受退火熱處理。從而由于線圈管子的鋼材的彈性和應(yīng)力引起的線圈直徑的變化以一種簡(jiǎn)單和低成本的方式被避免了。


下面，參考本發(fā)明的不同的實(shí)施方式將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。這僅僅是為了舉例。附圖中圖1是本發(fā)明的熱交換器的第一目前優(yōu)選的實(shí)施方式的部分剖開的正視示意圖，
圖2-3是本發(fā)明的翅管的翅構(gòu)形的示意平面圖，圖4是圖1的實(shí)施方式的示意仰視圖，圖5是本發(fā)明的熱交換器的第二目前優(yōu)選的實(shí)施方式的部分剖開的正視示意圖，圖6是本發(fā)明的熱交換器的實(shí)施方式的入口總管的示意圖，帶有四個(gè)同心設(shè)置的翅管線圈，圖7是本發(fā)明的熱交換器的第三實(shí)施方式的拆開的正視圖，圖8是圖1的實(shí)施方式的一部分的示意放大圖，顯示線圈的翅管的間隔，圖9是圖5的實(shí)施方式的頂部的拆開的部分剖視的正視圖，顯示本發(fā)明的節(jié)流裝置的第一實(shí)施方式，圖10是本發(fā)明的熱交換器的第四實(shí)施方式的頂部的拆開的部分剖視的正視圖，顯示本發(fā)明的節(jié)流裝置的第二實(shí)施方式，圖11是圖10的實(shí)施方式的示意俯視圖，圖12是一個(gè)示意切開正視圖，顯示本發(fā)明的節(jié)流裝置的第三實(shí)施方式，圖13是一個(gè)示意俯視圖，顯示本發(fā)明的節(jié)流裝置的第四實(shí)施方式，圖14是一個(gè)示意的部分剖視的放大的透視圖，顯示圖1的實(shí)施方式的上部總管和線圈的緊固裝置，
圖15是一個(gè)示意俯視圖，顯示本發(fā)明的制造圖5的實(shí)施方式的方法，和圖16顯示本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)本發(fā)明的節(jié)流裝置的控制裝置的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
首先參見圖1和圖4，本發(fā)明的熱交換器1包括外部圓筒形外殼2，帶有法蘭入口3和法蘭出口4。帶有入口6和出口7的內(nèi)部圓筒形外殼或稱導(dǎo)管5與外部外殼2同軸設(shè)置，從而限定管狀空間8，在此設(shè)置翅管的兩個(gè)線圈9和10。翅管由管11組成，管11帶有翅12，翅12基本上與管11的軸橫切地設(shè)置。
翅管線圈9和10互為同心設(shè)置并且與外部和內(nèi)部外殼2和5同軸。法蘭出口總管13和法蘭入口總管14分別與線圈9和10的管11的內(nèi)部通過孔15和16相連通。
蝶形閥17(旁通閥)通過樞軸設(shè)置在導(dǎo)管5的出口7的軸18上，在這一位置，閥17處于出口7完全關(guān)閉和完全打開之間的中間，如虛線17a所示。半圓形環(huán)19和20的設(shè)置是使蝶形閥17在關(guān)閉位置時(shí)靠緊邊沿，從而保證閥17具有良好的關(guān)閉功能。
熱交換器1主要是想與天然氣作為燃料的渦輪聯(lián)合使用，為了回收和使用廢氣的熱，但是原則上可以與任何產(chǎn)生加熱氣體的裝置比如內(nèi)燃機(jī)、爐子、燃燒器、焚化爐等聯(lián)合使用。
在熱交換器1的最大輸出操作中，蝶形旁通閥17處于關(guān)閉位置，如圖1中實(shí)線所示，從而從天然氣渦輪引入入口3的所有廢氣通過翅管線圈9和10流過管狀空間8，如實(shí)線箭頭所示。將被加熱的水通過入口總管14被引入線圈9和10，在被從廢氣通過翅12到管11從而到所述管中的水的熱傳遞加熱之后，從孔15和16以及出口總管4排出。
被加熱的水被傳送到外部熱交換裝置(圖中未顯示)以將水的熱的一部分傳遞到某種其它流體或環(huán)境中，通常為建筑物取暖系統(tǒng)或者小區(qū)取暖系統(tǒng)的散熱器。
或者在天然氣渦輪啟動(dòng)時(shí)(當(dāng)通過熱交換器1的壓力損失應(yīng)處于最小時(shí)以方便渦輪啟動(dòng))或者當(dāng)外部熱交換裝置不需要熱交換器1的全部熱容量時(shí)，那么蝶形閥17通過樞軸連接到軸18上以致于使得來自天然氣渦輪的一些或全部廢氣流過內(nèi)部導(dǎo)管5，如虛線箭頭所示，從而旁路通過管狀空間8和線圈9和10。
從而，通過熱交換器1的壓力損失降低，并且到管9和10中的水中的熱傳遞降低。蝶形閥7也可以被描述為節(jié)流裝置并且可以被其它節(jié)流裝置取代，如在下面參考圖9-13的描述。
現(xiàn)在參見圖2和3，碳鋼制成的帶12a沿橫向切割形成舌12b，舌12b在交替的方向上被橫向彎曲到帶的平面上，帶12a之后用焊逢12c以螺旋構(gòu)形被焊接到管11的表面。從而獲得從熱廢氣到舌12b從而到管11的非常有效的熱傳遞。也可以使用帶有圓盤形翅或波的構(gòu)形，而不使用如圖2和3所示的鋸齒形螺旋纏繞的翅。
現(xiàn)在參見圖14，管11圍繞孔15和16被焊接到上總管14，從而管11的內(nèi)部與總管14的內(nèi)部相連通。線圈9和10通過梁22附著到外部外殼2和內(nèi)部導(dǎo)管5并從該處懸浮下來，梁22焊接到外殼和導(dǎo)管上。梁22焊接到兩環(huán)23和24上，兩環(huán)23和24圍繞線圈9和10的翅12b緊密配合。在熱交換器的底部靠近入口總管13的地方具有類似的配置。
現(xiàn)在參見圖8，顯示了線圈9和10彼此的相對(duì)位置，以及它們相對(duì)于外部外殼2和內(nèi)部導(dǎo)管5的位置，以及每個(gè)線圈的纏繞之間的間隔。
最內(nèi)部的線圈10與最外部的線圈9被厚度或徑向尺寸為t1的管狀空間分開，而最內(nèi)部的線圈10與導(dǎo)管5的外表面被厚度或徑向尺寸為t3的管狀空間分開。最外部的線圈9沒有與外部外殼2的內(nèi)表面相分開，即線圈9緊靠外殼2。
間隔t1和t3的選擇是使通過管狀空間8的壓力損失把把廢氣傳遞給熱交換器1的天然氣渦輪(或其它廢氣產(chǎn)生裝置)的最佳操作保持在可接受的水平。熱交換器1的熱交換效率基本上不受間隔t1和t3的影響。另一方面，操作測(cè)試顯示，如果在外部外殼2和最外部的線圈9之間有間隔存在，那么熱交換器1的效率會(huì)大大降低。這兩種現(xiàn)象至少在一定程度上是由于，一方面，線圈9和10之間和導(dǎo)管5和線圈10之間的湍流，另一方面，外部線圈9和外殼2之間的管狀空間中的層流。
有幾個(gè)參數(shù)決定線圈之間和最內(nèi)部線圈和導(dǎo)管5之間的間隔t1和t3。兩個(gè)最重要的考慮或參數(shù)是廢氣壓力下降廢氣壓力下降或損失非常取決于廢氣速度和線圈纏繞的加熱表面的幾何形狀。速度取決于自由氣體流動(dòng)橫截面面積(管和翅之間氣流的橫截面的總面積)。
Δp＝ξ.1/2.ρ.w2，其中
Δp廢氣壓力下降[Pa]ξ壓力下降系數(shù)，取決于幾何形狀(翅的形狀、管直徑、直進(jìn)/錯(cuò)列構(gòu)形(inline/staggered configuration)、纏繞數(shù)目等)ρ在入口3和出口4之間在平均溫度氣體的密度[kg/m3]w廢氣速度[m/s]在大多數(shù)情況下，在天然氣渦輪(以及發(fā)動(dòng)機(jī))之后的熱交換器和鍋爐中的允許的廢氣壓力下降是非常有限的。對(duì)于天然氣渦輪，由于在渦輪上的能量生產(chǎn)(從而渦輪的效率)非常取決于背壓，所以使廢氣壓力下降達(dá)最小化是非常重要的。對(duì)于本發(fā)明的熱交換器，允許的廢氣壓力下降優(yōu)選地限制在低于500Pa(50cm水柱)，獲得非常低的廢氣速度并且從而線圈之間的大距離(另一種選擇是，更多的線圈使裝置獲得更大的氣體橫截面面積和更大的直徑)。
熱傳遞系數(shù)一般地說，熱傳遞系數(shù)應(yīng)當(dāng)盡可能地高以使加熱表面積達(dá)最小化。熱傳遞系數(shù)隨更高的廢氣速度和更大的湍流而增加。對(duì)于所選擇的加熱表面(鋸齒狀螺旋纏繞翅管)，流動(dòng)的紊亂非常好，一般地甚至對(duì)于非常低的廢氣速度也能給出高的熱傳遞系數(shù)。
設(shè)計(jì)本發(fā)明的具有間隔t1和t3的熱交換器從生產(chǎn)的角度考慮也是好的，因?yàn)樗试S線圈單個(gè)地插入到外殼中，相反，在設(shè)計(jì)成彼此緊靠或彼此成巢狀的線圈中，必須把幾個(gè)線圈作為一個(gè)單元來處理和插入。
仍然參見圖8，呈螺旋狀延伸的空間被形成在每個(gè)線圈9和10的相鄰纏繞之間，所述空間的厚度或軸向尺寸為t2。纏繞的間隔t2允許外殼2和/或?qū)Ч?相對(duì)于線圈9和10沿軸向進(jìn)行熱膨脹或收縮，而不引起不可接受的應(yīng)力，因?yàn)檫@種膨脹或收縮的任何不同均被線圈的纏繞之間的間隔t2的變化所吸收。
實(shí)施例在下文中，本發(fā)明的兩個(gè)熱交換器和天然氣作為燃料的渦輪的本發(fā)明的組合的基本技術(shù)參數(shù)是作為非限定性實(shí)施例列出的熱交換器的尺寸


工藝數(shù)據(jù)


現(xiàn)在參見圖5，具有三個(gè)同心線圈32-34的本發(fā)明的熱交換器31的實(shí)施方式用與圖1中的元件的相似元件的相同參考數(shù)字表示。圖1和圖5之間的主要不同，除了線圈的數(shù)目，是出口總管38的入口孔35，36和37尺寸不同，以便補(bǔ)償線圈32-34之間的線圈長(zhǎng)度的不同，如下所示。
不同線圈32-34的管11的長(zhǎng)度是不同的，所有線圈在出口總管38和入口總管39相互連接，流動(dòng)分布在線圈中建立，通過每個(gè)線圈給出相同的壓力損失。
因此，內(nèi)部線圈33和34(在此第二流體(一般為水)比在最外部線圈32具有更短的流程)比外部線圈32能傳送更多的水。線圈33，34和35中的水然后會(huì)被加熱到相同的溫度，并且產(chǎn)生的在第一流體(例如來自天然氣作為燃料的渦輪的廢氣)中含有的熱的不對(duì)稱的和降低的回收。
因此希望通過線圈的流速被調(diào)整使得在水和廢氣中均能獲得最有可能好的熱回收和最有可能好的溫度分布。這可以通過在內(nèi)線圈33和34中相對(duì)于外線圈35和相對(duì)于彼此產(chǎn)生額外的壓力損失。
這可以以兩種方式達(dá)到
·通過使用具有不同直徑的線圈的管。從實(shí)用的觀點(diǎn)考慮，這是不希望的，除非在使用大數(shù)目的同心線圈的情況下，其中2-3種不同的管直徑是可以接受的。
·通過在管中或在其入口或出口安裝節(jié)流裝置。如在圖5和圖6中可看到的，這可以通過提供分別具有不同直徑的孔35-37和40-43的出口總管38來獲得。單個(gè)孔的直徑依據(jù)熱交換器的單個(gè)線圈的管直徑和管長(zhǎng)度來決定。對(duì)于所有四個(gè)線圈管的內(nèi)徑為56mm，如在圖6中所示，作為四個(gè)孔的直徑的例子，孔40是56mm，孔41是13mm，孔42是11mm，和孔43是9mm。也可以使用本技術(shù)領(lǐng)域中熟知的其它節(jié)流裝置對(duì)單個(gè)線圈管以獲得不同的壓力損失系數(shù)。
現(xiàn)在參見圖7，靠近內(nèi)部導(dǎo)管5的內(nèi)部線圈包括兩個(gè)平行纏繞的翅管50和51，對(duì)第二流體(一般為水)形成兩個(gè)平行的流程，如箭頭R1和R2所示。
這個(gè)實(shí)施例是為了用于產(chǎn)生蒸汽，其中必須考慮管內(nèi)物質(zhì)的大體積膨脹(在液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝麜r(shí))，以及伴隨著的流量和流速的增加和管的內(nèi)表面上的壓力損失。為了在管中提供足夠的內(nèi)流動(dòng)橫截面面積，因此經(jīng)常必須使用更大的管直徑，更大數(shù)目的線圈或者以其它方式提供更大數(shù)目的流程。
除了提供許多線圈外，可以通過在同一線圈中具有幾個(gè)平行的延伸纏繞獲得更多流程，如圖7所示，即幾個(gè)具有相同線圈直徑和大齒距的線圈彼此“旋進(jìn)”。從而獲得了更大內(nèi)橫截面面積，而不具有帶有大直徑的最外部線圈和外部外殼2(大腳印)的大數(shù)目的線圈。這種熱交換器的更小腳印或外部直徑對(duì)用戶和在制造、安裝和運(yùn)輸時(shí)均具有重要優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于給定輸出，熱交換器的軸向長(zhǎng)度或高度當(dāng)然會(huì)更大，但是這在制造時(shí)和對(duì)用戶而言一般并不產(chǎn)生大問題。
現(xiàn)在參見圖9-13，分別顯示了用于通過導(dǎo)管5和管狀空間8節(jié)流第一流體(一般為廢氣)的流動(dòng)的節(jié)流裝置的各種實(shí)施方式。
在圖9的實(shí)施方式中，蝶形閥17和環(huán)52配合，環(huán)52懸浮在三個(gè)連接在沿環(huán)52相同距離點(diǎn)處的鋼線53上。線53通過滑輪54延伸到軸18。
在實(shí)線所示的情況中，蝶形閥17關(guān)閉，不允許任何廢氣流過導(dǎo)管5，而環(huán)52處于其最高位置，在此它不節(jié)流廢氣通過管狀空間8的流動(dòng)。
在虛線所示的情況中，蝶形閥17a起旁通閥的作用，允許廢氣不節(jié)流通過導(dǎo)管5，而環(huán)52a處于支撐在鎖緊環(huán)55上的完全節(jié)流位置，從而避免了廢氣通過管狀空間8的流動(dòng)。
軸18可以由手驅(qū)動(dòng)，電機(jī)或者氣動(dòng)或者水動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。最簡(jiǎn)單的情況是，線卷上設(shè)置在軸18上的圖中未顯示的滑輪上以及卷開，使得軸18的轉(zhuǎn)動(dòng)用于自動(dòng)地打開蝶形閥17招致降低環(huán)52，反之亦然。
當(dāng)連接到熱交換器31的外部熱消耗裝置不需要熱時(shí)，那么蝶形閥17處于完全打開的位置(17a)，環(huán)52處于最低的完全關(guān)閉的位置(52a)，結(jié)果所有的廢氣旁路通過導(dǎo)管5。從而，翅管線圈內(nèi)的水不被加熱，為避免水的過度加熱的外部冷卻裝置是不必要的。
從而提供了一種用于調(diào)節(jié)熱交換器31的熱輸出的非常簡(jiǎn)單的裝置。溫度傳感器和發(fā)射器(圖中未給出)可以設(shè)置在出口總管38內(nèi)用于為軸18發(fā)射信號(hào)到圖中未給出的驅(qū)動(dòng)機(jī)(電機(jī))，結(jié)果如果在出口總管測(cè)量的溫度與需要的溫度不一致，那么軸就會(huì)在相應(yīng)于打開或者關(guān)閉旁通閥17的方向旋轉(zhuǎn)。依靠用戶的要求和連接到熱交換器31的外部熱消耗裝置的構(gòu)形，可以想到許多不同的調(diào)節(jié)電路。
現(xiàn)在參見圖10和11，圖中分別給出了廢氣分別流過內(nèi)部導(dǎo)管和管狀空間的第一和第二節(jié)流裝置的第二實(shí)施方式的正視圖和俯視圖，內(nèi)部導(dǎo)管5連接到具有出口57的另一導(dǎo)管56，蝶形閥58可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸59上。出口57與外殼5的出口4相連通。蝶形閥58可以從所示的關(guān)閉位置與軸59一起旋轉(zhuǎn)到打開位置，在所示的關(guān)閉位置出口57被完全堵住，在打開位置廢氣通過出口57的流動(dòng)未受到阻礙。
管狀空間8與由外部外殼2的延伸限定的空間60相連通，所述空間通過在盤62上的孔61與出口4相連通。蝶形閥63安裝在軸59的所述孔61內(nèi)，使得軸59的旋轉(zhuǎn)從如圖所示完全打開位置旋轉(zhuǎn)蝶形閥63到完全關(guān)閉位置，在完全打開位置廢氣從管狀空間8通過空間60和孔61的流動(dòng)未受到阻礙，在完全關(guān)閉位置廢氣通過孔61的流動(dòng)被完全堵住。軸59連接到電機(jī)64以便被在相反方向旋轉(zhuǎn)，從而把閥58和63在上述兩個(gè)位置旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)到任何中間位置。
現(xiàn)在參見圖12，在本實(shí)施方式中圖10和11的實(shí)施方式的蝶形閥58和63分別被蝶形閥65和兩個(gè)蝶形閥66取代，閥65和66以及軸59的操作與關(guān)于圖10和11的實(shí)施方式的是相同的。
現(xiàn)在參見圖13，固定圓盤70在熱交換器的實(shí)施方式中是水平設(shè)置的，類似于圖1或圖4中所示的(沒有蝶形閥17)，位于導(dǎo)管5的出口和管狀空間8的環(huán)形出口之上。盤70設(shè)有與導(dǎo)管5內(nèi)部相連通的孔71和與管狀空間8相連通的孔72。
可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的圓盤73設(shè)置在樞軸74上位于盤70的頂部。盤73設(shè)有形狀和分布與盤70中的孔72相同的孔75和形狀和分布與盤70中的孔71相同的孔76。電機(jī)77的設(shè)置是為了在兩個(gè)方向上均可旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)盤73。
在圖13中所示的可旋轉(zhuǎn)盤的位置，孔71和76彼此相重合，一個(gè)位于另一個(gè)的上部，從而廢氣能幾乎不受阻礙地流過位于這些相重合的孔之下的導(dǎo)管5，而通過管狀空間8的流動(dòng)被堵住，因?yàn)榭?2和75完全不相連通。通過用電機(jī)77旋轉(zhuǎn)盤73，其位置可以到達(dá)通過管狀空間的流動(dòng)相對(duì)地不受阻礙的位置，因?yàn)榭?2和75相重合，和通過導(dǎo)管5的流動(dòng)被完全堵住的位置，因?yàn)榭?1和76完全不相連通。
下盤70反而是可旋轉(zhuǎn)的，從而廢氣的壓力會(huì)向著固定盤73擠壓盤70，增強(qiáng)了盤70和73彼此相對(duì)緊靠的密封效果。盤的密封也可以用本領(lǐng)域所熟知的許多其它方式實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)在參見圖15，顯示了制造本發(fā)明的熱交換器(圖5的實(shí)施方式)的本發(fā)明的方法。
圓筒體80由厚度為10mm的鋼板81構(gòu)成，鋼桿82插入到板81的軸向自由延伸的邊緣之間，圖中未給出用于夾持板81和桿82在所示圓筒構(gòu)形的沿圓周延伸的夾緊帶或絲。
內(nèi)線圈34圍繞主體或芯80呈螺旋形纏繞，線圈34的管11的頭端(圖中未給出)和尾端11a通過焊接到所述兩端和主體80的夾子或桿83連接到主體。上述的夾緊帶位于主體80的區(qū)域之外被線圈34蓋住。
四個(gè)圓筒板84具有四分之一圓周橫截面和等于需要的徑向尺寸t1(見圖8)的厚度，四個(gè)圓筒板84設(shè)置在線圈33的外表面上，桿85設(shè)置在板84的沿軸向延伸的彼此相鄰的邊緣之間。板84和桿85被圖中未給出的沿圓周延伸的夾緊帶或絲夾住。桿85的橫截面為橢圓形并被放置在板84之間，使得橢圓的主橫截面尺寸與板84的圓周相切。
下一個(gè)線圈33圍繞板84和桿85呈螺旋形纏繞，線圈33的頭端和尾端用夾子或桿83以與內(nèi)線圈34的纏繞和連接非常類似的方式焊接到板84之一上。
對(duì)下一個(gè)線圈32重復(fù)該過程。如果需要多于三個(gè)線圈，對(duì)于其它線圈可以重復(fù)上述描述的過程。
包括主體80、線圈32-34和板84以及桿85的單元之后受到退火熱處理，避免線圈的彈性直徑膨脹并且除去具有潛在危害的應(yīng)力。
退火之后，除去夾子83的夾持，旋轉(zhuǎn)桿85，使得橢圓橫截面的主尺寸呈徑向取向，從而線圈32-34被強(qiáng)迫輕微膨脹，以除去圓筒板84。最后除去桿82，使得除去主體80。線圈32-34現(xiàn)在已準(zhǔn)備好插入到外殼2中而導(dǎo)管5放在內(nèi)線圈34內(nèi)部。
本發(fā)明的熱交換器特別適用于包括天然氣作為燃料的渦輪(或者使用天然氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī))的組合或者系統(tǒng)中。這樣一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步特別適用于(但是并不是限于)小規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)電和熱的系統(tǒng)中，例如大建筑物、醫(yī)院、小區(qū)取暖系統(tǒng)等。
現(xiàn)在參見圖16，包括本發(fā)明的熱交換器、天然氣作為燃料的渦輪和外部熱消耗裝置的本發(fā)明的系統(tǒng)或組合具有下列特征

系統(tǒng)可以包括其它廢氣產(chǎn)生裝置，依據(jù)用戶的熱消耗裝置的構(gòu)形，熱交換器旁通閥(以及用于通過含有翅管線圈的管狀空間節(jié)流流體流動(dòng)的熱交換器的節(jié)流閥)的調(diào)節(jié)可以有許多不同方式。
權(quán)利要求
1.一種在第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，包括一個(gè)帶有第一入口和第一出口的大致為圓筒形的外殼，以使所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述外殼；一個(gè)設(shè)置在所述外殼內(nèi)部大致與之同軸的大致為圓筒形的流體導(dǎo)管以便一個(gè)沿軸向延伸的第一管狀空間被確定在所述導(dǎo)管和所述外殼之間，所述導(dǎo)管具有第二入口和第二出口以使所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述導(dǎo)管，所述第一管狀空間具有第三入口和第三出口以使得所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述管狀空間；至少一個(gè)設(shè)置在所述第一管狀空間內(nèi)部大致與之同軸的翅管或波管的螺旋線圈，具有第四入口和第四出口以使得所述第二流體流過所述翅管。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器，進(jìn)一步包括第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置和/或第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置，第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置用于可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述導(dǎo)管的所述流動(dòng)，第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置用于可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述管狀空間的所述流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地設(shè)置靠近所述第二入口或者所述第二出口，以及所述第二節(jié)流裝置包括第二蝶形閥，優(yōu)選地設(shè)置靠近所述第三入口或者所述第三出口。
4.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地設(shè)置靠近所述第二入口或者所述第二出口，以及所述第二節(jié)流裝置包括一個(gè)環(huán)，該環(huán)具有對(duì)應(yīng)于所述第一管狀空間橫截面的平面尺寸，并被設(shè)置以便從所述第一流體通過所述管狀空間的所述流動(dòng)基本上不受阻礙的加熱位置被移置至所述流動(dòng)基本上被堵住的旁通位置。
5.如權(quán)利要求2所述的熱交換器，其中所述第一和第二節(jié)流裝置包括·上面設(shè)有第一和第二通孔的固定設(shè)置的固定板，其設(shè)置是使所述第二和第三入口或出口被所述板堵住，以使第一流體通過所述導(dǎo)管和所述第一管狀空間的流動(dòng)分別發(fā)生于所述固定板上的所述第一和第二通孔；以及·上面設(shè)有第三和第四通孔的一個(gè)或兩個(gè)活動(dòng)板，其設(shè)置是使可從位于所述固定板上部的旁通位置移置到，優(yōu)選可轉(zhuǎn)動(dòng)地移置到，位于所述固定板上部的加熱位置，在旁通位置所述第三通孔和所述第一通孔相重合而所述第四通孔不和第二通孔相重合，在加熱位置所述第四通孔和第二通孔相重合而所述第三通孔不和第一通孔相重合。
6.如權(quán)利要求2-5任一項(xiàng)所述的熱交換器，進(jìn)一步優(yōu)選地包括電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述第一和第二節(jié)流裝置的節(jié)流效果。
7.如權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的熱交換器，使所述節(jié)流裝置和所述傳動(dòng)裝置配合，以使所述第一流體通過所述第二入口和所述第三入口的流動(dòng)基本上可獲得最大和最小流速之間的任何流速。
8.如權(quán)利要求7所述的熱交換器，所述所述最小流速基本上等于零。
9.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的熱交換器，包括兩個(gè)或多個(gè)同心設(shè)置的所述螺旋線圈，以使彼此相鄰的線圈沿徑向分開，從而把沿軸向延伸的第二管狀空間設(shè)置在彼此相鄰的線圈之間。
10.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中所述導(dǎo)管的外表面與與所述表面相鄰的線圈沿徑向分隔開，從而把沿軸向延伸的第三管狀空間設(shè)置在所述表面和所述相鄰的線圈之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的熱交換器，其中使所述第二和第三管狀空間的徑向尺寸配合，以便對(duì)于所述第一流體通過所述第一管狀空間的給定流速獲得一定的壓力損失。
12.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中線圈的彼此相鄰的各個(gè)纏繞彼此沿軸向分隔，從而螺旋狀延伸空間被設(shè)置在所述相鄰纏繞之間。
13.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的熱交換器，包括三個(gè)或多個(gè)同心設(shè)置的所述螺旋線圈，構(gòu)成線圈的翅管的內(nèi)徑優(yōu)選地是相同的，其中第三節(jié)流裝置設(shè)置在構(gòu)成位于沿最外部線圈的徑向向內(nèi)的線圈的管子內(nèi)，用于增加通過所述內(nèi)線圈的管子的壓力損失，以便補(bǔ)償相對(duì)于最外部線圈的管子的長(zhǎng)度的所述管子的較短長(zhǎng)度，從而所述第二流體通過所有線圈的管子的流速對(duì)于在所述第四入口的所述第二流體中的給定均勻壓力基本上是相同的。
14.如權(quán)利要求13所述的熱交換器，其中所述第三節(jié)流裝置是通過相對(duì)于所述管子的內(nèi)橫截面面積降低所述第二流體的流動(dòng)的橫截面面積而構(gòu)成的。
15.如權(quán)利要求14所述的熱交換器，進(jìn)一步包括入口總管和出口總管，它們通過在所述總管內(nèi)的相應(yīng)通孔分別與所有所述管子的所述第四入口和第四出口成流體連接，所述流動(dòng)橫截面面積的降低由在所述入口總管和/或所述出口總管內(nèi)的所述通孔的尺寸下降造成。
16.上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的熱交換器，其中螺旋線圈包括兩個(gè)或多個(gè)呈螺旋形纏繞的翅管，它們以相同的螺距彼此相鄰延伸。
17.如權(quán)利要求1-16所述的熱交換器與如以天然氣作為燃料的渦輪、以汽油、柴油或天然氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)、爐子、燃燒器、焚化爐等廢氣產(chǎn)生燃燒裝置的組合，該組合包括相互連接裝置，用于使燃燒裝置的廢氣出口與熱交換器的所述第二和第三入口相互連接，從而所述廢氣構(gòu)成所述第一流體。
18.如權(quán)利要求17所述的組合，進(jìn)一步包括·熱交換裝置，用于在所述第二流體和第三流體和/或所述熱交換裝置周圍之間進(jìn)行熱交換，所述熱交換裝置與所述第四出口呈流體連接；·測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述熱交換裝置的熱交換速率；·信號(hào)輸出裝置，用于發(fā)射表示被所述測(cè)量裝置進(jìn)行的測(cè)量的結(jié)果的信號(hào)；和·第一控制裝置，用于控制所述第一和第二節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)并適合于接收所述信號(hào)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的組合，進(jìn)一步包括第二控制裝置，用于控制所述第一節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)，以便其節(jié)流效果在燃燒裝置的啟動(dòng)階段為最小。
20.一種在第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器與廢氣產(chǎn)生燃燒裝置的組合，熱交換器包括·一個(gè)帶有第一入口和第一出口的大致為圓筒形的外殼，以使第一流體大致在軸向的方向上流過所述外殼；·一個(gè)設(shè)置在所述外殼內(nèi)部大致與之同軸的大致為圓筒形的流體導(dǎo)管以便一個(gè)沿軸向延伸的第一管狀空間被確定在所述導(dǎo)管和所述外殼之間，所述導(dǎo)管具有第二入口和第二出口以使所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述導(dǎo)管，所述第一管狀空間具有第三入口和第三出口以使得所述第一流體大致在軸向的方向上流過所述管狀空間；和·至少一個(gè)設(shè)置在所述第一管狀空間內(nèi)部大致與之同軸的翅管或波管的螺旋線圈，具有第四入口和第四出口以使得第二流體流過所述翅管；該組合包括相互連接裝置，用于使燃燒裝置的廢氣出口與熱交換器的所述第二和第三入口相互連接，從而所述廢氣構(gòu)成所述第一流體。
21.如權(quán)利要求20所述的組合，進(jìn)一步包括第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置和/或第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置，第一可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置用于可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述導(dǎo)管的流動(dòng)，第二可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置可調(diào)節(jié)地節(jié)流所述第一流體通過所述管狀空間的流動(dòng)。
22.如權(quán)利要求21所述的組合，其中所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第二入口或者所述第二出口設(shè)置，以及所述第二節(jié)流裝置包括第二蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第三入口或者所述第三出口設(shè)置。
23.如權(quán)利要求21所述的組合，其中所述第一節(jié)流裝置包括第一蝶形閥，優(yōu)選地靠近所述第二入口或者所述第二出口設(shè)置，以及所述第二節(jié)流裝置包括一個(gè)環(huán)，該環(huán)具有對(duì)應(yīng)于所述第一管狀空間橫截面的平面尺寸并被設(shè)置以便從所述第一流體通過所述管狀空間的所述流動(dòng)基本上不受阻礙的加熱位置移置至所述流動(dòng)基本上被堵住的旁通位置。
24.如權(quán)利要求21所述的組合，其中所述第一和第二節(jié)流裝置包括·上面設(shè)有第一和第二通孔的固定設(shè)置的固定板，其設(shè)置是使所述第二和第三入口或出口被所述板堵住，以使第一流體通過所述導(dǎo)管和所述第一管狀空間的流動(dòng)分別發(fā)生于所述固定板上的所述第一和第二通孔；以及·上面設(shè)有第三和第四通孔的一個(gè)或兩個(gè)活動(dòng)板，其設(shè)置是使可從位于所述固定板上部的旁通位置移置到，優(yōu)選可轉(zhuǎn)動(dòng)地移置到，位于所述固定板上部的加熱位置，在旁通位置所述第三通孔和所述第一通孔相重合而所述第四通孔不和第二通孔相重合，在加熱位置所述第四通孔和第二通孔相重合而所述第三通孔不和第一通孔相重合。
25.如權(quán)利要求21所述的組合，進(jìn)一步優(yōu)選地包括電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述第一和第二節(jié)流裝置的節(jié)流效果。
26.如權(quán)利要求21所述的組合，使所述節(jié)流裝置和所述傳動(dòng)裝置配合，以使所述第一流體通過所述第二入口和所述第三入口的流動(dòng)基本上可獲得最大和最小流速之間的任何流速。
27.如權(quán)利要求26所述的組合，所述最小流速基本上等于零。
28.如權(quán)利要求21所述的組合，包括兩個(gè)或多個(gè)同心設(shè)置的所述螺旋線圈，以使彼此相鄰的線圈沿徑向分開，從而把沿軸向延伸的第二管狀空間設(shè)置在彼此相鄰的線圈之間。
29.如權(quán)利要求21所述的組合，其中所述導(dǎo)管的外表面與與所述表面相鄰的線圈沿徑向分隔開，從而把沿軸向延伸的第三管狀空間設(shè)置在所述表面和所述相鄰的線圈之間。
30.如權(quán)利要求28所述的組合，其中使所述第二管狀空間的徑向尺寸配合，以便對(duì)于所述第一流體通過所述第一管狀空間的給定流速獲得一定的壓力損失。
31.如權(quán)利要求29所述的組合，其中使所述第三管狀空間的徑向尺寸配合，以便對(duì)于所述第一流體通過所述第一管狀空間的給定流速獲得一定的壓力損失。
32.如權(quán)利要求21所述的組合，其中線圈的彼此相鄰的各個(gè)纏繞彼此沿軸向分隔開，從而螺旋狀延伸空間被設(shè)置在所述相鄰纏繞之間。
33.如權(quán)利要求21所述的組合，包括三個(gè)或多個(gè)同心設(shè)置的所述螺旋線圈，構(gòu)成線圈的翅管的內(nèi)徑優(yōu)選地是相同的，其中第三節(jié)流裝置設(shè)置在構(gòu)成位于沿最外部線圈的徑向向內(nèi)的線圈的管子內(nèi)，用于增加通過所述內(nèi)線圈的管子的壓力損失，以便補(bǔ)償相對(duì)于最外部線圈的管子的長(zhǎng)度的所述管子的較短長(zhǎng)度，從而所述第二流體通過所有線圈的管子的流速對(duì)于在所述第四入口的所述第二流體中的給定均勻壓力基本上是相同的。
34.如權(quán)利要求33所述的組合，其中所述第三節(jié)流裝置是通過相對(duì)于所述管子的內(nèi)橫截面面積降低所述第二流體的流動(dòng)的橫截面面積而構(gòu)成的。
35.如權(quán)利要求34所述的組合，進(jìn)一步包括入口總管和出口總管，它們通過在所述總管內(nèi)的相應(yīng)通孔與所有所述管子的所述第四入口和第四出口成流體連接，所述流動(dòng)橫截面面積的降低由在所述入口總管和/或所述出口總管內(nèi)的所述通孔的尺寸下降造成。
36.如權(quán)利要求21所述的組合，其中螺旋線圈包括兩個(gè)或多個(gè)呈螺旋形纏繞的翅管，它們以相同的螺距彼此相鄰延伸。
37.如權(quán)利要求21所述的組合，進(jìn)一步包括·熱交換裝置，用于在所述第二流體和第三流體和/或所述熱交換裝置周圍之間進(jìn)行熱交換，所述熱交換裝置與所述第四出口呈流體連接；·測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述熱交換裝置的熱交換速率；·信號(hào)輸出裝置，用于發(fā)射表示被所述測(cè)量裝置進(jìn)行的測(cè)量的結(jié)果的信號(hào)；和第一控制裝置，用于控制所述第一和第二節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)并適合于接收所述信號(hào)。
38.如權(quán)利要求21所述的組合，進(jìn)一步包括第二控制裝置，用于控制所述第一節(jié)流裝置的調(diào)節(jié)，以便其節(jié)流效果在燃燒裝置的啟動(dòng)階段為最小。
39.如權(quán)利要求20所述的組合，其中廢氣產(chǎn)生燃燒裝置選自包括以天然氣作為燃料的渦輪、以汽油、柴油或天然氣作為燃料的內(nèi)燃機(jī)、爐子、燃燒器、焚化爐組成的組。
40.一種制造如權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的熱交換器的方法，包括下述步驟·提供第一長(zhǎng)度的翅管或波管；·提供具有基本上為圓形的圓柱表面的主體；·提供旋轉(zhuǎn)裝置，用于引起所述管子和所述表面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)；·設(shè)置所述管子的邊沿部分(lead portion)使之相對(duì)所述表面靠緊；·引起所述表面與所述邊沿部分的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得管子的所述第一長(zhǎng)度在所述表面上呈螺旋形纏繞以形成第一螺旋線圈。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟·提供間隔裝置；·把所述間隔裝置連接到所述第一螺旋線圈；·提供第二長(zhǎng)度的翅管或波管；·設(shè)置翅管的所述第二長(zhǎng)度的邊沿部分使之相對(duì)所述間隔裝置靠緊；·引起所述第一螺旋線圈與管子的所述第二長(zhǎng)度的所述邊沿部分的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使得管子的所述第二長(zhǎng)度在所述間隔裝置上呈螺旋形纏繞以形成與所述第一螺旋線圈在徑向上分隔開的第二螺旋線圈。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟·把所述螺旋線圈相對(duì)于所述主體固定；和·使所述主體和所述線圈經(jīng)受退火熱處理。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，進(jìn)一步包括下述步驟·把所述第二螺旋線圈相對(duì)于所述主體和/或所述第一螺旋線圈固定；和·使所述主體和所述第一和第二線圈經(jīng)受退火熱處理。
全文摘要
一種在第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器，包括圓筒形外殼(2)、設(shè)置在外殼內(nèi)部的以便確定軸向延伸的管狀空間(8)的圓筒形流體導(dǎo)管(5)、設(shè)置在管狀空間內(nèi)部的至少一個(gè)翅管或波管的螺旋線圈(9，10)、配合和設(shè)置用于可調(diào)節(jié)地節(jié)流第一流體通過導(dǎo)管(5)的流動(dòng)以調(diào)節(jié)第一流體通過導(dǎo)管的流動(dòng)的可調(diào)節(jié)節(jié)流裝置(17，17a，18)和用于調(diào)節(jié)流過螺旋線圈(9，10)的第一流體和第二流體之間的熱交換的第一管狀空間。
文檔編號(hào)F28F9/013GK1585884SQ02822281
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2002年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月9日
發(fā)明者拉爾斯·S·約恩森, 尼爾斯·斯彭德·安諾生, 博迪爾·I·M·尼爾森 申請(qǐng)人:奧爾堡工業(yè)公司