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热交换器、热交换器的难通翅片布置及其相关方法

更新时间:2024-07-01
热交换器、热交换器的难通翅片布置及其相关方法 专利申请类型:实用新型专利;
源自:美国高价值专利检索信息库;

专利名称:热交换器、热交换器的难通翅片布置及其相关方法

专利类型:实用新型专利

专利申请号:CN202111148806.1

专利申请(专利权)人:气体产品与化学公司
权利人地址:美国宾夕法尼亚州

专利发明(设计)人:徐方,D·P·奥康诺尔,W·T·克莱因伯格,P·A·霍顿

专利摘要:一种热交换器,其可以配置为利用多部分的难通翅片,所述难通翅片可以配置为使得上部第一部分的翅片可以建立液体压头,并且下部第二部分的翅片可以配置为以均匀或一致的方式分配液体。第一部分的翅片可以利用与第二部分的翅片不同类型的孔布置。例如,第一部分的孔的直径或宽度可以不同于第二部分的孔的直径或宽度。此外(或作为替代方案),翅片频率和/或第一部分的翅片上的紧邻孔之间的间距可以不同于第二部分的翅片上的紧邻孔之间的间距。

主权利要求:
1.一种热交换器,所述热交换器包含:
主体,所述主体连接到配置为保持第一流体的槽;
第一部分的第一难通翅片,所述第一部分的第一难通翅片定位在所述主体中,邻近其中所述第一流体供给到所述主体中以用于朝向所述第一难通翅片传送的位置;
第二部分的第二难通翅片,所述第二部分的第二难通翅片定位在所述主体中,使得所述第一难通翅片定位在所述第二难通翅片和其中所述第一流体供给到所述主体中的所述位置之间;
所述第一难通翅片配置为提供背压,用于将所述槽中的所述第一流体的流体水平维持在最低流体水平处或所述最低流体水平以上;
所述第二难通翅片配置为提供背压,用于将所述槽中的所述第一流体的所述流体水平维持在所述最低流体水平处或所述最低流体水平以上,并且促进流体分配,用于将所述第一流体分配于易通翅片上,所述易通翅片定位在所述热交换器的所述主体中,使得所述第二难通翅片位于所述第一难通翅片和所述易通翅片之间;并且所述第一部分的第一难通翅片和所述第二部分的第二难通翅片定位并配置为使得关于所述第一部分的第一难通翅片的所述主体的每单位长度的第一流动阻力不同于关于所述第二难通翅片的所述主体的每单位长度的第二流动阻力;
其中,每个所述第一难通翅片配置为通过在所述第一难通翅片的主体中具有孔来提供背压,用于维持所述槽中的所述流体水平,所述孔具有第一孔间距和第二孔间距,其限定紧邻孔之间的间距,每个所述孔具有孔直径,所述第一部分的第一难通翅片还具有第一翅片频率;并且每个所述第二难通翅片配置为提供背压,用于维持所述槽中的所述流体水平,并且促进流体分配,用于将所述第一流体分配于在所述第二难通翅片的主体中具有孔的易通翅片上,所述第二难通翅片的所述孔具有第一孔间距和第二孔间距,其限定紧邻孔之间的间距,所述第二难通翅片的每个所述孔具有孔直径,所述第二部分的第二难通翅片还具有第二翅片频率;
其中,所述第二翅片频率不同于所述第一翅片频率。
2.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第一孔间距。
3.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第二孔间距。
4.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述孔直径不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述孔直径。
5.根据权利要求1所述的热交换器,其中:
所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第一孔间距;并且所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第二孔间距。
6.根据权利要求1所述的热交换器,其中:
所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第一孔间距;并且所述第一难通翅片的所述孔的所述孔直径不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述孔直径。
7.根据权利要求1所述的热交换器,其中:
所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第二孔间距;并且所述第一难通翅片的所述孔的所述孔直径不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述孔直径。
8.根据权利要求1所述的热交换器,其中:
所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第一孔间距;
所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第二孔间距;并且所述第一难通翅片的所述孔的所述孔直径不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述孔直径。
9.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距最大为50mm,并且所述第二难通翅片的所述第一孔间距最大为10mm。
10.根据权利要求9所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距是所述第一难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95,并且所述第二难通翅片的所述第二孔间距是所述第二难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95。
11.根据权利要求1所述的热交换器,其中所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距是所述第一难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95,并且所述第二难通翅片的所述第二孔间距是所述第二难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95。
12.根据权利要求1所述的热交换器,其中:
所述第一难通翅片的所述第一孔间距是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于所述第一难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自以第一距离间隔开;并且所述第二难通翅片的所述第一孔间距是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的第二距离,使得对于所述第二难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自以第二距离间隔开。
13.根据权利要求1所述的热交换器,其中
所述第一难通翅片的所述第二孔间距是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于所述第一难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自以第一距离间隔开;并且所述第二难通翅片的所述第二孔间距是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于所述第二难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自以第二距离间隔开;
其中所述第一距离是所述第一难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95,并且所述第二距离是所述第二难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95。
14.一种用于热交换器的难通翅片组件,其包含:
第一部分的第一难通翅片,所述第一部分的第一难通翅片可定位在热交换器的主体中,邻近其中来自槽的第一流体供给到所述主体中的位置;
第二部分的第二难通翅片,所述第二部分的第二难通翅片可定位在所述主体中,使得所述第一难通翅片可位于所述第二难通翅片和其中来自所述槽的所述第一流体供给到所述主体中的所述位置之间;
所述第一难通翅片配置为提供背压,用于维持所述槽中的所述第一流体的流体水平;
所述第二难通翅片配置为提供背压,用于维持所述槽中的所述第一流体的所述流体水平,并且促进流体分配,用于将所述第一流体分配于可位于所述热交换器的所述主体中的易通翅片上,使得所述第二难通翅片位于所述第一难通翅片和所述易通翅片之间;并且所述第一部分的第一难通翅片和所述第二部分的第二难通翅片定位并配置为使得所述第一部分的第一难通翅片的每单位长度的第一流动阻力不同于所述第二部分的第二难通翅片的每单位长度的第二流动阻力;
其中,每个所述第一难通翅片配置为通过在所述第一难通翅片的主体中具有孔来提供背压,用于维持所述槽中的所述流体水平,所述第一难通翅片的所述孔具有第一孔间距和第二孔间距,其限定所述第一难通翅片的紧邻孔之间的间距,所述第一难通翅片的每个所述孔具有孔直径,所述第一部分的第一难通翅片还具有第一翅片频率;并且每个所述第二难通翅片配置为提供背压,用于维持所述槽中的所述第一流体的流体水平,并且促进流体分配,用于将所述第一流体分配于在所述第二难通翅片的主体中具有孔的易通翅片上,所述第二难通翅片的所述孔具有第一孔间距和第二孔间距,其限定所述第二难通翅片的紧邻孔之间的间距,所述第二难通翅片的每个所述孔具有孔直径,所述第二部分的第二难通翅片还具有第二翅片频率;
其中,所述第二翅片频率不同于所述第一翅片频率。
15.根据权利要求14所述的难通翅片组件,其中:
所述第一难通翅片的所述第一孔间距是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于所述第一难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自以第一距离间隔开;
所述第二难通翅片的所述第一孔间距是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于所述第二难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自以第二距离间隔开;
所述第一难通翅片的所述第二孔间距是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于所述第一难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自以第三距离间隔开;并且所述第二难通翅片的所述第二孔间距是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于所述第二难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自以第四距离间隔开。
16.根据权利要求15所述的难通翅片组件,其中:
所述第一难通翅片的所述孔的所述第一孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第一孔间距;
所述第一难通翅片的所述孔的所述第二孔间距不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述第二孔间距;和/或所述第一难通翅片的所述孔的所述孔直径不同于所述第二难通翅片的所述孔的所述孔直径。 说明书 : 热交换器、热交换器的难通翅片布置及其相关方法技术领域[0001] 本发明涉及热交换器、热交换器的难通翅片布置、具有至少一个热交换器的设备及其制造和使用方法。背景技术[0002] 热交换常常用于不同类型的设备。例如,空气分离设备常常包括一个或多个热交换器。热交换器的示例可以从美国专利第4,699,209号、第5,122,174号、第5,730,209号和第6,360,561号中了解到。一些类型的热交换器可以被认为是下流式热交换器,诸如下流式重沸器。美国专利第5,122,174号公开了这种类型的热交换器的示例。[0003] 在某些类型的下流式热交换器中,暖流和冷流都从热交换器的顶部流向热交换器的底部。冷流可以是氧气(O2)流。液态O2可以从顶部供给,并且可以在热交换器内部沸腾。暖流可以是氮气(N2)流。N2蒸汽可以从顶部供给,并且当热量从N2传递到O2时,其可以在热交换器内部冷凝。液体O2可以从热交换器上方的液体槽中供给。为了确保液氧在热交换器中的均匀流量分布,需要液体槽中的最低流体水平。[0004] 正如从美国专利第5,730,209号可以看出,常常利用难通翅片来提供足够的流动阻力。这些难通翅片常常安装在液体槽和热交换器的传热翅片之间。难通翅片定向成使得流动方向正交于低流动阻力通道。相比之下,位于难通翅片下游的热交换器的易通翅片定向成使得流动方向平行于低流动阻力信道。[0005] 如美国专利第5730209号中所述,作为设备维护的部分,常常需要对下流式热交换器进行除霜。在除霜操作过程中,除霜气体可以注入难通翅片两部分之间的热交换器。传统地,难通翅片部分在热交换器宽度方向上的孔之间的距离、翅片高度(或长度)方向上的孔之间的距离、孔直径或宽度以及翅片频率(每单位长度的翅片数量,例如每英寸的翅片数或每厘米(cm)的翅片数)方面具有相同的翅片几何形状。发明内容[0006] 我们已经确定,当设备在最低可调负荷(turndown)条件下运行时,进入下流式热交换器的液体会减少。我们已经确定,在足够低的最低可调负荷时,可能会导致热交换器运行中出现问题。例如,当难通翅片的压力变化低于100%淹没条件时,在传热翅片(还称为易通翅片)中产生的蒸汽更有可能进入难通翅片。这可能导致沿热交换器宽度方向的液体压头不均匀,这又可能导致液体在传热翅片中的不均匀流动分布。此类分配不均会对热交换器的运行效率不利。例如,对于液氧(LOX)服务中的热交换器,这一类型的蒸汽逆流流动会导致热交换器中存在一定浓度的碳氢化合物杂质,如果局部LOX碳氢化合物浓度变得过高,这可能造成安全问题。[0007] 作为另一个示例,在最低可调负荷时传递到热交换器的液体量的减少可能需要增加难通翅片中的阻力,以维持液体槽中的最低流体水平,从而使逐通道分布保持均匀。对于具有低的最低可调负荷要求的热交换器,我们确定这一难通翅片阻力的增加会导致非常高的压头槽,以适应设计运行条件下的流体水平。[0008] 我们已经确定,可以通过几种方式来实现增加难通翅片阻力。例如,可以增加在宽度方向上孔之间的距离(即孔间距)。然而,我们确定,当难通翅片底部的孔间距太大时,液体可能不会均匀分布在下游的传热翅片上,这可能对热交换器的运行不利。[0009] 我们还确定,还可以(或可替代地)通过减小孔直径来增加阻力。然而,通常需要最小的孔直径来避免翅片钎焊中的堵塞。[0010] 我们还确定,还可以(或替代地)通过增加翅片频率(每英寸翅片数、fpi或每厘米翅片数等)来增加阻力。翅片频率可以限定难通翅片的翅片密度。在一些实施例中,翅片频率常常可以为从第一较低阈值到第二较高阈值(例如,每英寸8个翅片到每英寸20个翅片,每英寸3个翅片到每英寸25个翅片,每英寸10个翅片到每英寸15个翅片,每厘米2个翅片到每厘米8个翅片,每厘米3个翅片到每厘米20个翅片等)。增加翅片频率可以更容易地在最低运行条件下实现100%的难通翅片淹没。例如,增加难通翅片的翅片频率可以增加相同难通翅片长度的压降,使得实现100%淹没难通翅片所需的压降更小。然而,可以通过用于形成翅片的工具来设置最大翅片频率。[0011] 因此,我们确定,为了解决影响某些类型的下流式热交换器的最低可调负荷操作条件问题,当最低可调负荷要求高时,仅仅增加孔间距或改变孔直径或最大化翅片频率的改变并不总是能够提供完全理想的、相对无问题的解决方案。相反,我们已经发现,为了维持液体槽中的最低流体水平、最小液体浸没以及均匀的液体分布,顶部部分的难通翅片的几何形状可以设计成不同于底部部分的难通翅片的几何形状。这种类型的改变可以增加下流式热交换器设计的灵活性,允许热交换器被设计用于增加的最低可调负荷操作条件,这是通过提供可以提供增加的阻力的上部部分的难通翅片来实现的,以帮助在设备的最低可调负荷操作期间维持槽中的最低流体水平,同时具有配置为提供增加的阻力的下部部分的难通翅片,以帮助维持槽中的最低流体水平并向下游热交换器翅片(例如易通翅片)提供相对均匀或一致的液体流分布。[0012] 在我们的热交换器和热交换器的难通翅片布置的实施例中,可以有至少两部分的难通翅片。第一部分的难通翅片包括第一难通翅片,该第一难通翅片配置为提供背压,以在槽中建立足够的第一流体的流体水平(例如,在液体槽中的流体水平,其中可以保持富氧液体,用于供给到待加热的热交换器)。下部第二部分的难通翅片可包括第二难通翅片,该第二难通翅片可设置在第一部分的难通翅片的下游(例如,在其中第一流体流从热交换器的上部流到热交换器的下部的下流式热交换器的第一部分的难通翅片的下方)其配置为提供背压以在槽中建立足够的第一流体的流体水平,并用于将流体均匀地(或更均匀地)分布在下游传热翅片上(例如,分布诸如富氧液体的液体,例如用于在下游易通翅片上均匀或基本上均匀地分布)。[0013] 例如,在一些实施例中,热交换器可以包括连接到配置为保持第一流体的槽的主体。第一部分的第一难通翅片可以定位在主体中,邻近第一流体被供给到主体中以朝向第一难通翅片流动的位置。第二部分的第二难通翅片可以定位在主体中,使得第一难通翅片定位在第二难通翅片和第一流体被供给到主体中的位置之间。第一难通翅片可以配置为提供背压,用于将槽中的第一流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上。第二难通翅片可以配置为提供背压,用于将槽中的第一流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上,并且促进流体分配,用于将第一流体分配在易通翅片上。易通翅片可以定位在热交换器的主体中,使得第二难通翅片位于第一难通翅片和易通翅片之间。第一部分的第一难通翅片和第二部分的第二难通翅片可以定位并配置为使得第一部分的第一难通翅片的主体的每单位长度的第一流动阻力不同于第二难通翅片的主体的每单位长度的第二流动阻力。[0014] 在一些实施例中,每个第一难通翅片可以配置为通过在第一难通翅片的主体上设有孔来提供背压,用于维持槽中的流体水平。孔可以具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了紧邻孔之间的间距,并且每个孔可以具有孔直径。每个第二难通翅片可以配置为提供背压,用于维持槽中的流体水平,并且促进流体分配,用于将第一流体分配到在第二难通翅片的主体上具有孔的易通翅片上。第二难通翅片的孔可以具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了紧邻孔之间的间距,并且第二难通翅片的每个孔可以具有孔直径。第一部分的第一难通翅片还可以被布置和构造为具有第一翅片频率,并且第二部分的第二难通翅片可以被布置和构造为具有第二翅片频率。在一些实施例中,第一难通翅片和第二难通翅片可以被布置、定尺寸和配置成使得存在以下参数中的一个或多个:(i)第一难通翅片的孔的第一孔间距不同于第二难通翅片的孔的第一孔间距,(ii)第一难通翅片的孔的第二孔间距不同于第二难通翅片的孔的第二孔间距,(iii)第一难通翅片的孔的孔直径不同于第二难通翅片的孔的孔直径,以及(iv)第一部分的第一难通翅片的第一翅片频率不同于第二部分的第二难通翅片的第二翅片频率。一些实施例可以利用所有参数(i)‑(iv),而其他实施例可以利用这些参数(例如,只有这些参数中的一个或者这些参数中的两个的组合或者这些参数中的三个的组合等)的子集。[0015] 第一难通翅片的第一孔间距可以是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离。第二难通翅片的第一孔间距可以是第二距离,紧邻孔围绕该第二距离在宽度方向上间隔开,使得孔行中的紧邻孔对于第二难通翅片各自间隔开第二距离。在一些实施例中,第一距离最大为50mm,第二距离最大为10mm。[0016] 第一难通翅片的第二孔间距可以是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离。第二难通翅片的第二孔间距可以是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第二难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第二距离。在一些实施例中,第一距离可以是第一难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95,第二距离可以是第二难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95。[0017] 在一些实施例中,第一难通翅片的孔的第一孔间距最大为50mm,并且第二难通翅片的第一孔间距最大为10mm。在一些实施例中,第一难通翅片的孔的第二孔间距可以是第一难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95,第二难通翅片的第二孔间距可以是第二难通翅片的翅片高度的0.1‑0.95。在一些实施例中,第一难通翅片的孔直径可以是1‑7mm,第二难通翅片的孔直径可以是1‑7mm。[0018] 还提供了热交换器的难通翅片布置的实施例。难通翅片布置的实施例可包括第一部分的第一难通翅片,该第一部分的第一难通翅片可定位在热交换器的主体中,邻近来自槽的第一流体被供给到主体中的位置。第二部分的第二难通翅片可定位在主体中,使得第一难通翅片可位于第二难通翅片和来自槽的第一流体被供给到主体中的位置之间。第一难通翅片可以配置为提供背压,用于维持槽中的第一流体的流体水平。第二难通翅片可以配置为提供背压,用于维持槽中的第一流体的流体水平,并且促进流体分配,用于将第一流体分配到易通翅片上,该易通翅片可位于热交换器的主体中,使得第二难通翅片位于第一难通翅片和易通翅片之间。第一部分的第一难通翅片和第二部分的第二难通翅片可以定位并配置为使得第一部分的第一难通翅片的主体的每单位长度的第一流动阻力不同于第二部分的第二难通翅片的主体的每单位长度的第二流动阻力。[0019] 每个第一难通翅片可以配置为通过在第一难通翅片的主体上设有孔来提供背压,用于维持槽中的流体水平,第一难通翅片的孔具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了第一难通翅片的紧邻孔之间的间距,并且第一难通翅片的每个孔具有孔直径。每个第二难通翅片可以配置为提供背压,用于维持槽中的第一流体的流体水平,并且促进流体分配,用于通过在第二难通翅片的主体上设有孔将第一流体分配到易通翅片上。第二难通翅片的孔可以具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了第二难通翅片的紧邻孔之间的间距,并且第二难通翅片的每个孔可以具有孔直径。第一部分的第一难通翅片可以具有第一翅片频率,第二部分的第二难通翅片可以具有第二翅片频率。[0020] 第一难通翅片的第一孔间距可以是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离。第二难通翅片的第一孔间距可以是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于第二难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自间隔开第二距离。第一难通翅片的第二孔间距可以是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第三距离。第二难通翅片的第二孔间距可以是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第二难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第四距离。在一些实施例中,第一距离和第二距离可以彼此不同,第三距离和第四距离可以是相同的距离。在其他实施例中,第三距离和第四距离可以彼此不同,第一距离和第二距离也可以彼此不同。在又一实施例中,第一距离、第二距离、第三距离和第四距离可以都是相同的距离。例如,第一难通翅片的孔的第一孔间距可以不同于第二难通翅片的孔的第一孔间距和/或第一难通翅片的孔的第二孔间距可以不同于第二难通翅片的孔的第二孔间距。在又一实施例中,第一难通翅片的孔的孔直径可以不同于第二难通翅片的孔的孔直径。第一翅片频率也可以不同于第二翅片频率。[0021] 还提供了为热交换器提供难通翅片布置的方法。在一些实施例中,该方法可以包括折叠至少一个第一片材以形成用于第一部分的难通翅片的第一难通翅片。第一片材可以具有孔。孔可以具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了第一片材的紧邻孔之间的间距。第一片材的每个孔还可以具有孔直径。该方法还可以包括折叠至少一个第二片材以形成用于第二部分的难通翅片的第二难通翅片。第二片材可以具有孔。这些孔可以具有第一孔间距和第二孔间距,该孔间距限定了第二片材的紧邻孔之间的间距,并且第二片材的每个孔还可以具有孔直径。可以执行至少一个第一片材的折叠和至少一个第二片材的折叠,使得第一部分的第一难通翅片和第二部分的第二难通翅片形成为使得第一部分的第一难通翅片的热交换器的主体的每单位长度的第一流动阻力不同于第二难通翅片的热交换器的主体的每单位长度的第二流动阻力。在一些实施例中,每单位长度的这些不同的流动阻力可以经由以下一个或多个来提供:[0022] (i)第一片材的孔的第一孔间距不同于第二片材的孔的第一孔间距[0023] (ii)第一片材的孔的第二孔间距不同于第二片材的孔的第二孔间距;[0024] (iii)第一片材的孔的孔直径不同于第二片材的孔的孔直径;和/[0025] (iv)第一部分的第一难通翅片的第一翅片频率不同于第二部分的第二难通翅片的第二翅片频率。[0026] 在一些实施例中,所有条件(i)‑(iv)都可以存在。在又一实施例中,可能存在这些条件中的仅一个或仅两个,或者可能存在这些条件中的仅三个。[0027] 该方法的实施例还可以包括其他步骤。例如,第一部分的第一难通翅片和第二部分的第二难通翅片可以定位和/或安装在热交换器的主体中。[0028] 用于热交换器的歧管、热交换器、具有包括歧管和多个热交换器的热交换器装备的设备以及其制造和使用方法的其他细节、目的和优点将随着对其特定示例性实施例的以下描述的进行而变得显而易见。附图说明[0029] 热交换器的示例性实施例、热交换器的难通翅片布置、具有至少一个热交换器的设备及其制造和使用的方法在本文所包括的附图中示出。应该理解的是,附图中使用的相同参考符号可以标识相同的部件。[0030] 图1是包括至少一个热交换器3的设备1的示例性实施例的示意性框图。[0031] 图2是在设备的示例性实施例中使用的热交换器的第一示例性实施例的示意性框图。[0032] 图3是热交换器的第一示例性实施例的局部透视图,其示出了热交换器的示例性上部,该热交换器的示例性上部具有定位在其中的第一部分的难通翅片和第二部分。所有部分的难通翅片都可以定位在所有易通翅片的上方。[0033] 图4是热交换器的第一示例性实施例的局部透视图,其示出了热交换器的下部,该热交换器的下部具有定位在其中的易通翅片。易通翅片可以定位在所有部分的难通翅片的下方。[0034] 图5是热交换器的第一示例性实施例的难通翅片的示例性部分(例如,热交换器的第一示例性实施例的第一部分的难通翅片或热交换器的第一示例性实施例的第二部分的难通翅片)的示例性孔布置的示意图。[0035] 图6是热交换器的第一示例性实施例的难通翅片的另一示例性部分的示例性孔布置的示意图,其不同于图5的布置(例如,图5的布置用于第二部分的难通翅片的实施例的第一部分的难通翅片,或者图5的布置用于第一部分的难通翅片的实施例的第二部分的难通翅片)。[0036] 应该理解的是,图5和6的难通翅片布置的示例性实施例是示例。其他实施例可以利用其他类型的不同孔布置来用于不同部分的难通翅片。具体实施方式[0037] 参照图1‑6,设备1可以配置为空气分离设备或其他类型的设备。设备1可以包括热交换器3。在一些实施例中,热交换器3可以配置为下流式热交换器。例如,在一些实施例中,热交换器3可以配置为和布置为双塔低温空气分离设备的主冷凝器/重沸器。[0038] 在一些实施例中,热交换器3可以配置为在基于蒸馏塔的空气分离单元设备中同时冷凝富氮蒸汽并蒸发富氧液体。例如,热交换器3可以配置为位于低压塔和高压塔之间的冷凝器‑重沸器热交换器,并且配置为冷凝来自高压塔的富氮蒸汽以及部分地蒸发来自低压塔的富氧液体。[0039] 例如,设备1可以包括包括用于压缩进气空气的压缩机的布置。压缩空气之后可以被净化并冷却到适合其精馏的温度。然后,可以将净化和冷却的空气引入高压蒸馏塔,在那里上升的气相通过传质接触组件(例如规整填料、随机填料或筛板或这种填料和塔板的组合等)与下降的液相接触。空气上升时上升的气相可以富含氮气(N2),下降的液相可以富含氧气(O2)。结果,可被称为粗液氧或釜液的塔底液体可被收集在设备的至少一个蒸馏塔的底部,富氮蒸汽可被收集在设备的至少一个蒸馏塔的顶部或上部。[0040] 富氮蒸汽的进料流可以被引入到耦合到热交换器3的富氮蒸汽入口导管2中。富氮蒸汽入口导管2可以在靠近热交换器3的底部或靠近热交换器3的顶部或侧面的位置供给富氮蒸汽,以便供给到热交换器3中并在热交换器的壳体内释放。可以供给富氮蒸汽,使得这一蒸汽与可以供给并通过热交换器3的富氧液体并流或逆流流动。在一些逆流布置中,富氮蒸汽可以在热交换器的顶部附近或顶部进料,而富氧液体可以在热交换器的底部或底部附近进料。[0041] 可以将富氧液体从设备1的一个或多个蒸馏塔底部经由氧气入口导管4输送到热交换器3的上部或热交换器3的下部。液氧可以被收集在热交换器3的贮存器或连接到热交换器3的槽中。热交换器3可以配置为使得液氧流经由一个或多个分配器(诸如定位在热交换器的主体中的喷雾器或喷嘴)从贮存器供给,以在下流式热交换器布置中在热交换器3内下降。[0042] 在热交换器3的操作过程中,来自富氮蒸汽的热量可以传递到较冷的液氧。加热富氧流可导致富氧液体的蒸发,以产生两相富氧流出物流,该流出物流经由第一氧气输出导管7离开热交换器3的底部附近。第一氧气输出导管7可以配置为输送加热的富氧流,用于提取氧气以形成氧气产品。还可以处理来自第一氧气输出导管7的输出氧气流,使得部分氧气被处理以形成氧气产品,而另一部分被供给到设备单元(例如低压蒸馏塔或其他单元)。例如,部分氧气可以作为另一个蒸馏塔的流的一部分,或者循环回低压塔。在热交换器3中未蒸发的任何氧液体可以经由另一个氧出口导管(未示出)供给,以输送到另一个处理单元,同样用于未蒸发的液氧。[0043] 通过热交换器3的流体的氮气流可以从热交换器输出,以经由氮气输出导管9供给到另一个设备工艺。经由氮气输出导管9输送的富氮流体可以被处理以形成氮气产品和/或被供给到设备的一个或多个塔中以供进一步使用(例如,部分氮气可以用于形成氮气产品,而另一部分被循环到塔中或用于另一个设备工艺)。[0044] 热交换器3可以配置为使得其可以作为设备1的维护的部分进行维护操作。例如,作为设备维护的部分,热交换器3可以在不同的时间进行除霜操作。除霜气体可以经由除霜气体导管5供给到热交换器。除霜气体可以被供给到热交换器3,使得其被注入到具有难通翅片19的热交换器的部分,并且还被迫通过热交换器3,以至少对热交换器的难通翅片19和易通翅片15z进行除霜。[0045] 本文讨论的氧流体和氮流体是示例。富氮蒸汽是可以供给到热交换器3的第一流体的示例,富氧液体是可以供给到热交换器3的第二流体的示例。富氮蒸汽入口导管2可以被认为是第一流体的第一流体入口导管,富氧液体入口导管4可以被认为是第二流体的第二流体入口导管。氮气输出导管9可以被认为是第一流体的第一输出导管,氧气输出导管7可以被认为是第二流体或第二流体的第一部分的第二输出导管。另一个氧气输出导管7a(当存在时)可以被认为是用于第二流体的第二部分的第三输出导管。[0046] 因此,应该理解的是,通过热交换器3的富氮流可以被认为是通过热交换器3的第一流体流,富氧流可以被认为是热交换器3内的第二流体流。可替代地,富氧流可以被认为是在热交换器3内通过的第一流体流,富氮流可以被认为是通过热交换器3的第二流体流。还应该理解的是,在并流布置中,每个流体流可以沿第一流体流动方向FF移动,或者一种流体可以沿第一流体流动方向FF流动,而另一种流体沿与逆流布置中的第一流体流动方向FF相反的第二流体流动方向流动。[0047] 在一些实施例中,第一流体流动方向FF可以是向下的方向,与这一流体流动方向相反的方向可以是向上的方向。在其他实施例中,第一流体流动方向FF可以是向上的方向,与该流体流动方向相反的方向可以是向下的方向。[0048] 从图2‑4可以最好地理解,热交换器3可以包括定位在热交换器3的主体14的上部20的顶部的压头槽11。压头槽11可以是贮存器、容器或能够保持流体(例如液体或气体)的其他类型的槽。热交换器3还可以包括位于压头槽11和定位在热交换器3的主体14的下部21中的热交换器3的易通翅片部分15的易通翅片15z之间的多个难通翅片部分。在一些实施例中,压头槽11可以连接到或包括一个或多个分配装置,该分配装置可以是一个或多个可以与压头槽11流体连通的喷嘴、喷头或其他类型的供给装置,用于将来自压头槽11的流体(例如液体和/或气体)以第一流体供给输出流的形式引导到热交换器的主体14中,以将流体供给到热交换器3中。[0049] 其他实施例可以不利用任何类型的分配装置。难通翅片19可以定位和布置成使得在一些实施例中不需要分配装置。在此类实施例中,来自压头槽11的流体可以经由至少一个槽导管或经由压头槽11的至少一个槽出口通过难通翅片19。例如,可以有槽出口,该槽出口在压头槽11和难通翅片19之间提供开放的流体连通,用于将流体从压头槽11供给到难通翅片19(例如,经由压头槽11的至少一个槽出口直接供给流体,该槽出口配置为使得流体可以从压头槽11的下部直接通过第一部分12的第一难通翅片12z或经由至少一个槽出口导管,用于将流体从槽传递到主体14,以将流体引导向第一部分12的第一难通翅片12z)。[0050] 流体可以经由流体分配装置或经由至少一个槽出口或槽出口导管被供给到热交换器3的主体14中,用于通过主体14以接触难通翅片19,并沿热交换器的主体14内的第一流体流动方向FF沿主体14的长度L从主体的上部向主体的下部移动(主体14的长度L还可以被认为是主体的高度)。从压头槽11输出的流体(例如富氧液体,另一种类型的流体)可以接触热交换器3内的难通翅片19,并且沿难通翅片19的主体的宽度W在横向于或平行于第一流体流动方向FF的方向上扩散。难通翅片19可以包括孔,流体可以通过这些孔流到其它难通翅片和/或易通翅片15z上,当流体沿主体14的长度L在第一流体流动方向FF(例如,富氧液体可以接触难通翅片,并沿难通翅片的主体通过并通过其上的孔)上移动时,这些孔可以定位在下游。[0051] 难通翅片部分的难通翅片19可以包括第一部分12的难通翅片的难通翅片19,其定位在第二部分13的难通翅片19的难通翅片19的上方。第一部分12的难通翅片的难通翅片19可以被称为第一难通翅片12z。第二部分13的难通翅片的难通翅片可以被称为第二难通翅片13z。第一难通翅片12z可以被认为是上部部分的难通翅片的上难通翅片,并且第二难通翅片13z可以被认为是下部部分的难通翅片的难通翅片。在一些实施例中,在第一部分的难通翅片和第二部分的难通翅片之间也可以有附加部分的难通翅片(例如,第三部分的第三难通翅片、第四部分的第四难通翅片等)。[0052] 除霜气体导管5的除霜气体入口16可以定位或限定在热交换器3的主体14上。除霜气体入口16可以定位成在第一部分12的难通翅片19和第二部分13的难通翅片19之间供给除霜气体。[0053] 热交换器3的下部21还可以包括富氮蒸汽入口导管2的入口集管17,用于暖的富氮流体,以将富氮流体以并流的方式供给到热交换器3的主体14中。冷凝的富氮液体可以经由出口集管18收集。[0054] 难通翅片19可以包括第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z和第二部分13的难通翅片19的第二难通翅片13z。除霜气体可以经由除霜气体入口16供给到这些部分的难通翅片之间的热交换器3中。在除霜运行过程中,当除霜气体进入热交换器时,除霜气体可以被供给,使得它沿难通翅片19流动以对那些翅片进行除霜,同时还沿用于对那些翅片进行除霜的易通翅片部分15的易通翅片15z流动。[0055] 难通翅片19可以布置和定位在主体14中,使得第一难通翅片12z位于分配装置和第二难通翅片13z之间,或者位于将流体供给到难通翅片19和第二难通翅片13z的槽出口或槽出口导管之间。第二难通翅片13z可以定位在易通翅片15z和第一难通翅片12z之间的主体14中。[0056] 难通翅片19可以在“难通”方向上定向,这是难通翅片19的主体的宽度被定位成使得翅片主体在热交换器的主体14内朝向其远端边缘向外突出(例如,主体突出到第一难通翅片12z的远端边缘12f,或者翅片主体向外延伸到第二难通翅片13z的远端边缘13f)。难通翅片的主体突出的方向配置为使得翅片主体的宽度W被定向成在横向于第一流体流动方向FF的方向上延伸(例如,垂直于第一流体流动方向FF,正交于第一流体流动方向FF,在垂直于第一流体流动方向FF的5°范围内,或者在垂直于第一流体流动方向FF的10°范围内)。图3示出了这种取向的示例。由难通翅片19的主体的宽度W的取向提供的难通翅片19中的流动阻力用于迫使来自压头槽11的流体(例如富氧液体)通过沿翅片的主体的宽度W扩散而扩散到每个单独通道的宽度上。难通翅片19的长度L可以平行于流体的流动方向延伸。图3示出了难通翅片19的主体取向的示例。[0057] 在一些限定多个翅片的实施例中,难通翅片19可以被布置和定位为波纹状片材。在一些实施例中,每个难通翅片19可以是穿孔或锯齿状的,其具有限定在翅片的主体中的孔布置。[0058] 易通翅片部分15的易通翅片15z具有与难通翅片19不同的取向。易通翅片15z可以具有在第一流体流动方向FF上延伸的长度FL。与难通翅片19相比,易通翅片的宽度W可以定向成使得易通翅片15z的主体对流体流动提供更低的阻力。易通翅片的宽度W可以在与第一流体流动方向FF相对成一直线的方向上向外延伸到它们的远端边缘15f(例如,与第一流体流动方向FF成30°以内或60°以内的角度)。图4示出了易通翅片15z的主体的这种类型的取向的示例。[0059] 在一些限定多个翅片的实施例中,易通翅片15z可以被布置和定位为波纹状片材。在一些实施例中,每个易通翅片15z可以是穿孔或锯齿状的,其具有限定在翅片的主体上的孔布置。[0060] 易通翅片15z的取向可以促进来自压头槽11的流体(例如富氧液体)沿易通翅片15z的主体的长度FL在与第一流体流动方向FF成一直线或平行的方向上扩散。相反,难通翅片19的取向可以促进富氧液体在垂直于第一流体流动方向FF的方向上围绕难通翅片的主体的宽度W扩散。可以被喷射或以其他方式输出到难通翅片19的富氧液体或其他流体可以在第一流体流动方向FF上移动,使得当流体接触难通翅片主体时,主体的取向有助于流体沿主体的宽度W在垂直于第一流体流动方向FF或基本上垂直于第一流体流动方向FF的方向上扩散出去(例如,垂直的5°以内、垂直的10°以内、垂直的15°以内等)。[0061] 设备1可以在最低可调负荷条件下运行。在这一运行条件下,可以产生较少的液体进入热交换器3。在严重的最低可调负荷条件下,这可能导致在进入热交换器的难通翅片19的易通翅片部分15(例如,进入第二部分的难通翅片13,并且还可能传递到定位在第二部分上方的第一部分12的难通翅片12)中产生蒸汽。这可能导致沿热交换器宽度方向的液体压头不均匀或明显不均匀,从而可能导致明显不均匀的流体(例如富氧液体)的不均匀流动分布。这种情况可能对热交换器的运行效率不利。对于液氧(LOX)热交换器,逆流蒸汽/液体流会导致碳氢化合物杂质的浓度,这可能会引起安全问题。[0062] 在最低可调负荷操作过程中,传递到热交换器3的液体量的减少可能需要增加难通翅片中的阻力,以便通道间的分配能够保持均匀。对于具有低的最低可调负荷要求的热交换器,我们确定难通翅片阻力的这一增加会导致非常高的压头槽,以适应设计运行条件下的流体水平。[0063] 我们确定可以增加在宽度方向上孔之间的距离(例如,对于难通翅片宽度W延伸的方向,其可以被称为孔间距)。然而,当难通翅片底部的孔间距太大时,液体可能不会均匀分布在下游的易通翅片15z上,这可能对热交换器的运行不利。[0064] 我们还确定,可以设计和配置难通翅片,使不同部分的难通翅片具有不同的翅片频率。可以增加至少一些难通翅片的翅片频率,例如,使得第一部分的难通翅片比至少一个其它部分具有更高的翅片频率。[0065] 应该理解的是,翅片频率可以指热交换器的主体内的翅片密度。例如,翅片密度可以限定为热交换器的主体内的每单位长度的翅片数量。例如,对于在主体的部分的长度L上可以具有十二个翅片的实施例。翅片密度或翅片频率为12/L。每英寸6个翅片的翅片频率可以指在主体14的特定部分中每英寸有六个翅片,每英寸12个翅片的翅片频率可以指在主体的特定部分中布置翅片使得在该部分中每英寸有十二个翅片。难通翅片的特定部分的翅片频率数越大,主体14的特定部分内的翅片密度就越大。[0066] 作为又一选择,我们还确定,还可以(或可替代地)通过减小孔直径D来增加阻力。孔直径D还可以被认为是孔的宽度(例如,对于形状不是圆形的孔,直径D可以被认为是宽度)。然而,我们还意识到,可能需要最小的孔直径D来帮助避免翅片钎焊中的堵塞。[0067] 我们还确定,为了解决最低可调负荷操作条件,简单地增加孔间距、翅片频率或改变孔直径可能不是最佳解决方案。在此类情况下,我们发现,第一部分12的难通翅片的翅片几何形状可以设计成不同于下部部分的难通翅片(诸如第二部分13的难通翅片13)的翅片几何形状,该第一部分的难通翅片可以被认为是最靠近分配装置或槽供给出口或槽供给导管的顶部部分或上部部分的难通翅片19。发现,通过提供可以提供增加的阻力以帮助在设备的最低可调负荷操作期间维持槽中的最低流体水平的上部部分的难通翅片,同时具有配置为向下游的易通翅片15z提供相对均匀或一致的液体流动分布的下部部分的难通翅片,允许热交换器3被设计用于最低可调负荷操作条件,这一类型的改变为下流式热交换器的设计提供了灵活性。[0068] 我们确定,这一方法可以为固定的压头槽高度提供更大的最低可调负荷灵活性。这一方法可以允许更好地控制难通翅片19的传热阻力,以获得最低可调负荷操作的灵活性。这一方法还可以为最低可调负荷操作条件提供更理想的难通翅片阻力。最后,通过允许利用具有较小高度的压头槽11,这一方法可以节省压头槽高度的成本。这一储槽高度的降低在一些实施例中可能是显着的,尤其是具有较大最低可调负荷要求的实施例。[0069] 在我们的热交换器3具有这一类型的难通翅片布置的实施例中,可以有至少两部分难通翅片。包括第一难通翅片12z的第一部分12的难通翅片12可以配置为提供背压以在液体槽中建立足够的流体水平。第二部分的难通翅片13可以定位在第一上部部分的下游,并且可以配置为使得这一部分的第二难通翅片13z能够提供背压以在液体槽中建立足够的流体水平,并且促进流体分配,用于将来自压头槽11的流体(例如富氧液体)均匀地分配在下游的易通翅片15z上。在此类实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z可以被布置、定尺寸和配置为使得这一部分的难通翅片具有主体的每单位长度L的第一流动阻力,该第一流动阻力大于第二部分13的第二难通翅片13z的主体14的每单位长度L的第二流动阻力。在其他实施例中,可以设想,第一部分12的第一难通翅片12z可以被布置、定尺寸和配置为使得这一部分的难通翅片具有主体的每单位长度L的第一流动阻力,该第一流动阻力小于第二部分13的第二难通翅片13z的主体14的每单位长度L的第二流动阻力。[0070] 不同部分的难通翅片19之间的流动阻力的差异可以由这些不同部分中的难通翅片具有每单位长度的不同孔密度来限定。从本文讨论的示例可以理解,不同的孔密度可以由孔直径和/或孔间距不同的难通翅片的孔来限定。不同的流动阻力还可以由这些部分的翅片频率不同来限定。翅片频率的这一不同可以与孔密度不同结合提供,或者作为难通翅片的孔密度不同的替代。[0071] 从图5和6中可以最好地理解定位在热交换器3中的第一部分12的难通翅片12的的第一难通翅片12z和第二部分的难通翅片13的第二难通翅片13z的不同类型的难通翅片配置的示例。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的可以被布置、确定尺寸和配置为使得第一部分12的第一难通翅片12z具有大于或小于第二部分13的第二难通翅片13z的主体14的每单位长度L的第二流动阻力的主体的每单位长度L的第一流动阻力。[0072] 图5示出了具有孔30的第一布置的第一难通翅片主体配置。孔沿第一轴线z和第二轴线x彼此间隔开,以限定沿第二轴线x延伸的孔行和沿第一轴线z延伸的孔列。每个孔的直径D可以限定难通翅片的主体上的孔的尺寸。[0073] 孔被间隔开以限定沿第一轴z和第二轴x延伸的孔行和孔列。例如,孔在宽度方向上间隔开,使得一行孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离dx。第一距离dx可以被认为是第一孔间距dx。紧邻孔之间的第一孔间距dx可以是紧邻孔之间的线性延伸距离,或者是沿形成难通翅片主体的片材的那些紧邻孔的中心。[0074] 孔在长度方向(也可以被认为是高度方向)上间隔开,以限定孔列。孔列中的紧邻孔可以间隔第二距离dz,该距离沿难通翅片的长度FL或高度延伸。第二距离dz可以被认为是第二孔间距dz。紧邻孔之间的第二孔间距dz可以是紧邻孔之间的线性延伸距离,或者是沿形成难通翅片主体的片材的那些紧邻孔的中心。第二孔间距dz的线性延伸距离可以垂直于或基本上垂直于第一孔间距dx的线性延伸距离(例如垂直,在垂直的5°以内,在垂直的10°以内)。[0075] 难通翅片19可以由通过沿片材的第一轴线z折叠具有孔30的示例性第一布置的片材的片材(例如金属、铜焊铝等)形成。折叠可以通过折叠或弯曲片材以在折叠或弯曲的位置限定远端边缘(例如远端边缘12f或远端边缘13f)来执行。此类折叠可以导致存在第一翅片主体30u和第二翅片主体30l,其中的每个翅片主体远离由折叠限定的远端边缘延伸。当难通翅片定位在热交换器3的主体14中时,第一翅片主体30u可以定位在第二翅片主体30l的上方(反之亦然)。例如,第一翅片主体30u可以是第一部分12的难通翅片12的面向上的翅片12u,第二翅片主体30l可以是第一部分12的难通翅片12的面向下的翅片12l。作为另一个示例,第一翅片主体30u可以是第二部分的难通翅片13的面向上的翅片13u,第二翅片主体30l可以是第二部分的难通翅片13的面向下的翅片13l。[0076] 图6示出了具有孔31的第二布置的第二难通翅片主体配置。孔沿第一轴线z和第二轴线x彼此间隔开,以限定沿第二轴线x延伸的孔行和沿第一轴线z延伸的孔列。每个孔的直径D可以限定难通翅片的主体上的孔的尺寸。[0077] 孔被间隔开以限定沿第一轴z和第二轴x延伸的孔行和孔列。例如,孔在宽度方向上间隔开,使得一行孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离dx,该第一距离还可以被认为是第一孔间距。孔还在长度方向上间隔开,以限定孔列。一列孔中的紧邻孔可以间隔第二距离dz,该第二距离可以被认为是第二孔间距dz。一行孔的紧邻孔之间的第一孔间距dx可以是沿形成翅片主体的片材在那些孔之间或那些孔的中心之间延伸的线性延伸距离。紧邻孔之间的第二孔间距dz可以是沿形成难通翅片主体的片材在那些紧邻孔之间或那些紧邻孔的中心之间的线性延伸距离。第二孔间距dz的线性延伸距离可以垂直于或基本上垂直于第一孔间距dx的线性延伸距离(例如垂直,在垂直的5°以内,在垂直的10°以内)。[0078] 具有这一第二布置的孔31的难通翅片19可以通过沿片材的第一轴线z折叠具有孔30的示例性第一布置的片材而由片材(例如金属、铜焊铝等)形成。折叠可以通过折叠或弯曲片材以在折叠或弯曲的位置限定远端边缘(例如远端边缘12f或远端边缘13f)来执行。此类折叠可以导致存在第一翅片主体31u和第二翅片主体31l,其中的每个翅片主体远离由折叠限定的远端边缘延伸。当难通翅片定位在热交换器3的主体14中时,第一翅片主体31u可以定位在第二翅片主体31l的上方(反之亦然)。[0079] 例如,第一翅片主体31u可以是第一部分12的难通翅片12的面向上的翅片12u,第二翅片主体31l可以是第一部分12的难通翅片12的面向下的翅片12l。作为另一个示例,第一翅片主体31u可以是第二部分的难通翅片13的面向上的翅片13u,第二翅片主体31l可以是第二部分的难通翅片13的面向下的翅片13l。[0080] 应该理解的是,经由具有第一示例性孔布置30或第二示例性孔布置31的片材形成的难通翅片19可以沿该片材的相同的轴线弯曲或折叠到多个不同的间隔开的位置,以限定具有多个远端边缘(例如,远端边缘12f或远端边缘13f)的波纹状片材,该波纹状片材限定了彼此一体附接的多个难通翅片19。在其他实施例中,片材可以仅弯曲一次以限定第一和第二难通翅片19,该第一和第二难通翅片在由片材沿片材的轴线(例如,第一轴线z或第二轴线x)折叠或弯曲而限定的单个远端边缘处连接。[0081] 第一难通翅片12z可以经由折叠具有第一孔布置30或第二孔布置31的第一片材来形成,使得第一难通翅片12z的第一孔间距dx可以是紧邻孔在宽度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一行孔中的紧邻孔各自间隔开第一距离。被折叠的第一片材还可以具有这样的孔,这些孔被布置为使得第一难通翅片12z的第二孔间距dz是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第一难通翅片,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第二距离(也可以被认为是第三距离或第四距离)。第一片材的折叠可以包括一个或多个间隔开的折叠,以形成第一难通翅片12z的远端边缘12f。可以沿第一片材的轴线(例如第一轴线z或第二轴线x)在间隔开的位置处进行折叠。[0082] 第二片材也可以被折叠以制造第二难通翅片13z。第二片材可以具有第一孔布置30或第二孔布置31,并且被设置成使得第二难通翅片13z的第一孔间距dx是紧邻孔围绕其在宽度方向上间隔开的距离,使得对于第二难通翅片13z,一行孔中的紧邻孔各自间隔开第二距离(其可替代地被认为是第三距离)。第二片材的孔还可以布置成使得片材的第二孔间距dz是紧邻孔围绕其在长度方向上间隔开的距离,使得对于第二难通翅片13z,一列孔中的紧邻孔各自间隔开第四距离。[0083] 第二片材的折叠可以包括一个或多个间隔开的折叠,以形成第二难通翅片13z的远端边缘13f。可以沿第二片材的轴线(例如第一轴线z或第二轴线x)在间隔开的位置处进行折叠。[0084] 应该理解的是,关于本文提到的第一片材和第二片材的第一孔间距和第二孔间距的第一距离、第二距离、第三距离和第四距离都可以是类似的距离或不同的差异,如本文前面所讨论的。用于形成第一难通翅片12z和第二难通翅片13z的第一片材和第二片材的孔的孔直径D还可以是类似的直径或不同的直径,如本文前面所讨论的。[0085] 每个第一难通翅片12z可以具有第一孔布置30或第二孔布置31。第二难通翅片13z也可以具有第一孔布置30或第二孔布置31。但是,第二难通翅片13z的孔布置可以以四种不同方式中的至少一种方式不同于第一难通翅片12z的孔布置:(i)孔直径D可以不同,(ii)第一孔间距dx可以不同,(iii)第二孔间距dz可以不同,以及(iv)翅片频率可以不同(例如,对于第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z,热交换器的上部内的每单位长度L的翅片、每英寸的翅片或每厘米的翅片不同等)。在一些实施例中,所有这些不同的孔布置参数(i)‑(iv)可以不同。在其他实施例中,这些参数中只有一个可以不同,或者这些参数中只有两个可以不同(例如,孔直径D和第一孔间距dx可以不同,孔直径D和第二孔间距dz可以不同,或者第一孔间距dx和第二孔间距dz可以不同)。[0086] 例如,第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z的第一翅片频率可以大于第二部分的难通翅片13的第二难通翅片13z的第二翅片频率。第一难通翅片12z的翅片密度可以大于第二难通翅片13z的翅片密度,使得在第一部分12的第一难通翅片12z中的每单位长度L的流动阻力比在第二部分13的第二难通翅片13z中存在的每单位长度L的流动阻力更大。在其他实施例中,第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z的第一翅片频率可以小于第二部分的难通翅片13的第二难通翅片13z的第二翅片频率。第一难通翅片12z的翅片密度可以小于第二难通翅片13z的翅片密度,使得在第二部分13的第二难通翅片13z中的每单位长度L的流动阻力比在第一部分12的第一难通翅片12z中存在的每单位长度L的流动阻力更大。[0087] 作为另一个示例,在一些实施例中,下部第二部分的难通翅片13可以包括第二难通翅片13z,其具有比上部第一部分的难通翅片13的第一难通翅片12z的第一孔间距dx更小的第一孔间距dx。对于第一难通翅片12z和第二难通翅片13z,第二孔间距dz和孔直径D可以相同。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0088] 作为另一个示例,下部第二部分的难通翅片13可以包括第二难通翅片13z,其具有比第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z更大的第一孔间距dx。对于第一难通翅片12z和第二难通翅片13z,第二孔间距dz和孔直径Ddz可以相同。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0089] 作为又一示例,下部第二部分的难通翅片13的可以包括第二难通翅片13z,其具有比上部第一部分12的难通翅片12的的第一难通翅片12z的孔的孔直径D更小或更大的孔直径D。对于第一难通翅片12z和第二难通翅片13z,第一孔间距dx和第二孔间距dz可以是相同的。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0090] 作为又一示例,部第二部分的难通翅片13可以包括第二难通翅片13z,其具有比第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z的第二孔间距dz更小或更大的第二孔间距dz。对于第一难通翅片12z和第二难通翅片13z,第一孔间距dx和孔直径D可以相同。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0091] 作为又一示例,下部第二部分的难通翅片13可以包括第二难通翅片13z,其具有比第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z的第一孔间距dx和孔直径D更小或更大的第一孔间距dx和更小或更大的孔直径D。对于第一难通翅片12z和第二难通翅片13z,第二孔间距dz可以是相同的。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0092] 作为又一示例,下部第二部分的难通翅片13的可以包括第二难通翅片13z,其具有比第一部分12的难通翅片12的第一难通翅片12z的第一孔间距dx、孔直径D和第二孔间距dz更小或更大的第一孔间距dx、更小或更大的孔直径D和更小或更大的第二孔间距dz。在这些实施例中,第一部分12的第一难通翅片12z和第二部分13的第二难通翅片13z的翅片频率可以相同或不同。[0093] 当摩擦压降以液体英寸数表示时,第一难通翅片12z可以配置为通过难通翅片提供0.25‑10倍于难通翅片的长度FL的压降。当摩擦压降以液体英寸数表示时,第二难通翅片13z可以配置为通过难通翅片提供压降,该压降是难通翅片长度FL的0.25‑10倍,并且优选地1‑5倍。难通翅片的长度FL还可以被认为是难通翅片的高度。除了宽度W和长度FL(还可以被认为是高度)之外,每个难通翅片还可以具有厚度。可以选择厚度来满足一组特定的设计标准。[0094] 在一些实施例中,第一难通翅片12z可以具有50毫米(mm)的最大第一孔间距dx(例如,第一孔间距可以是50mm或小于50mm),第二难通翅片13z的最大第一孔间距dx可以是10mm(例如,第一孔间距dx可以是10mm或小于10mm)。基于所进行的实验,我们已经发现,这一最大第一孔间距dx设计标准设置可以允许第二难通翅片13z通过在最低可调负荷操作期间当流体流沿流动方向(例如第一流体流动方向FF)流过热交换器的主体14时促进流体流在易通翅片15z上的更均匀的流动分布(例如液体流分布或气体流分布)来促进易通翅片15z上的改进的流体流分布,并且在非最低可调负荷操作期间提供相同的(如果不是更好的)性能。[0095] 在一些实施例中,第一难通翅片12z可以具有最大第二孔间距dz,该第二孔间距被定尺寸使得每个面向上的难通翅片和每个面向下的难通翅片具有至少一个孔。最大第二孔间距dz可以取决于翅片的长度或翅片的高度,以满足这一标准。对于长度或高度为10mm的难通翅片,最大第二孔间距dz可以是该长度或高度的10%至95%(例如,对于此类实施例,第二孔间距dz可以在1mm至9.5mm的范围内)。第二难通翅片13z的最大第二孔间距dz可以与第一难通翅片12z的最大第二孔间距dz相同或类似。然而,在一些实施例中,设想第二难通翅片13z的第二孔间距最大值可以具有与第一难通翅片12z的第二孔间距最大值不同的最大值。[0096] 在一些实施例中,第一难通翅片12z的第一孔间距dx可以各自在1‑50mm的范围内。此外,第二难通翅片13z的第一孔间距dx可以各自在1‑10mm的范围内。第一难通翅片12z的第二孔间距dz可以是翅片高度或翅片长度的0.1‑0.95(例如,翅片的长度或高度的10%至95%)。第二难通翅片13z的第二孔间距dz可以是翅片高度或翅片长度的0.1‑0.95(例如,翅片的长度或高度的10%至95%)。第一难通翅片12z的孔的孔直径D可以在1‑7mm的范围内,并且第二难通翅片13z的孔的孔直径D可以在1‑7mm的范围内。在此类实施例中或在其他实施例中,第二难通翅片13z的第一孔间距dx与第一难通翅片12z的第一孔间距dx的比率可以在0.1‑1的范围内;第二难通翅片13z与第一难通翅片12z的第二孔间距dz的比率可以在0.5‑1的范围内,第二难通翅片13z与第一难通翅片12z的孔的孔直径D的比率可以在0.5‑1的范围内,第二部分的第二难通翅片13z的翅片频率与第一部分的第一难通翅片12z的翅片频率的比率可以在0.5‑2的范围内。[0097] 在又一实施例中,第一难通翅片12z可以不穿孔。相反,第一难通翅片12z可以是锯齿状翅片,而第二难通翅片13z穿孔以包括孔。在又一实施例中,第一难通翅片12z可以穿孔以包括孔,而第二难通翅片13z是锯齿状翅片。对于此类实施例,锯齿状难通翅片的尺寸和形状以及穿孔难通翅片的孔直径和孔间距可以被设计为使得第一难通翅片12z配置为提供背压,用于将槽中的流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上,第二难通翅片13z配置为提供背压,用于将槽中的流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上,并且促进流体分配,以将第一流体分配到易通翅片上。[0098] 在一些实施例中,第一难通翅片12z和第二难通翅片13z也可能是锯齿状翅片,或者这些部分的难通翅片没有穿孔并且不包括孔。对于此类实施例,可以调节翅片频率以及第一难通翅片12z和第二难通翅片13z的形状和尺寸,使得第一难通翅片12z配置为使得这些部分的难通翅片的每单位长度的流动阻力不同,同时第一部分的难通翅片配置和定位为提供背压,用于将槽中的流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上,第二难通翅片13z定位和配置为提供背压,用于将槽中的流体的流体水平维持在最低流体水平或最低流体水平以上,并且促进流体分配,以将第一流体分配到易通翅片上。[0099] 在许多实施例中(并且如上所述),第一难通翅片12z可以具有以下一个或多个:(i)第一孔间距dx,(ii)第二孔间距dz,(iii)孔直径D,以及(iv)翅片频率不同于第二难通翅片13z的相同的参数。可以提供第一难通翅片12z和第二难通翅片13z的结构和/或布置的这些差异,使得第一部分12的第一难通翅片12z的每单位长度的流动阻力不同于第二部分13的第二难通翅片13z的每单位长度的流动阻力。我们还发现,上述第一孔间距dx、第二孔间距dz、孔直径D,以及第一难通翅片12z和第二难通翅片13z的翅片频率的参考设计标准范围可以允许第一难通翅片12z和第二难通翅片13z提供背压,以在液体槽中建立足够的流体水平,并且通过在最低可调负荷操作期间当流体在流动方向(例如第一流体流动方向FF)上流过热交换器的主体14时促进流体流在易通翅片15z上更均匀的流动分布来促进来自压头槽11的流体在易通翅片15z上的改进的流体流分布,并且在非最低可调负荷操作期间提供相同的(如果不是更好的)性能。[0100] 也就是说,可以设想,在又一实施例中,第一孔间距dx、第二孔间距dz、孔直径D和翅片频率的不同范围可以用来满足一组特定的设计标准。在许多实施例中,可以调整这些难通翅片设计标准,使得当摩擦压降以液体英寸表示时,第一部分12的第一难通翅片12z中的阻力是难通翅片长度FL或高度的0.25‑10倍(并且优选地是难通翅片长度FL或难通翅片高度的1‑5倍),第二部分13的第二难通翅片13z中的流动阻力是难通翅片长度FL或高度的1‑5倍。[0101] 我们的热交换器3、热交换器3的难通翅片布置、利用热交换器3的设备及其制造和使用的方法的实施例可以不同于本文讨论的示例,以满足可以为特定特殊应用开发的特定设计标准集。应该理解的是,可以对本文中明确示出和讨论的实施例进行修改,以满足特定的一组设计目标或特定的一组设计标准。例如,通过热交换器3的第一流体和第二流体(例如富氮蒸汽和富氧液体)的流速、压力和温度可以变化,以考虑不同的设备设计配置和其他设计标准。作为又一示例,热交换器3的主体14可以利用不同类型的导管(例如,管道、管、阀门、连接器等)用于不同流体流的通过,以在其中进行热传递。设备1可以配置为空气分离设备或其中可以利用至少一个热交换器的其他类型的设备。设备1和热交换器3可以各自配置为包括过程控制组件,该过程控制组件被定位和配置为监测和控制操作(例如,温度和压力传感器、流量传感器、具有至少一个工作站的自动化过程控制系统,该工作站包括处理器、非暂时性存储器和至少一个收发器,该至少一个收发器用于与传感器组件、阀门和控制器进行通信,以提供用于自动化过程控制系统的用户界面,该自动化过程控制系统可以在工作站和/或设备的另一个计算机装置等处运行)。作为另一个示例,在一些实施例中,在第一部分的难通翅片和第二部分的难通翅片之间也可以有附加部分的难通翅片,每个部分的难通翅片可以是不同部分的难通翅片,各自限定与其他难通翅片部分相比不同的每单位长度的流动阻力。例如,在一些实施例中,在主体14的每单位长度L具有第一流动阻力的第一部分12的第一难通翅片12z和主体14的每单位长度L具有第二流动阻力的第二部分13的第二难通翅片13z之间,可以存在主体14的每单位长度L具有第三流动阻力的第三部分的第三难通翅片;具有主体的每单位长度L的第四流动阻力的第四部分的第四难通翅片定位在第三部分的第三难通翅片和第一部分的第一难通翅片12z或第二部分13的第二难通翅片13z之间(并且其中主体的每单位长度L的第一流动阻力、第二流动阻力、第三流动阻力和第四流动阻力不同,等等)。[0102] 作为另一个示例,可以设想,所描述的特定特征(无论是单独的还是作为实施例的一部分)可以与其他单独描述的特征或其他实施例的部分相结合。因此,可以对本文中描述的各种实施例的组件和动作进行组合以提供进一步的实施例。因此,尽管上面已经示出和描述了热交换器、热交换器的难通翅片布置、具有包括我们的难通翅片布置的实施例的至少一个热交换器的设备以及其制造和使用的方法的某些示例性实施例,但是应当清楚地理解,本发明不限于此,而是可以在所附权利要求的范围内以其他方式不同地实施和实践。

专利地区:美国

专利申请日期:2021-09-29

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114322625B

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