低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究与开发_张周卫

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1、石油机械2015年第43卷第6期CHINAPETＲOLEUMMACHINEＲY—117—炼油与化工机械*低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究与开发1，211，21张周卫李跃汪雅红薛佳幸(1.兰州交通大学环境与市政工程学院2.甘肃中远能源动力工程有限公司)摘要:论述了低温制冷领域内的低温液氮用系列缠绕管式换热器的研究开发现状及进展。举例说明一级回热三股流换热器、二级回热四股流换热器、三级回热五股流换热器以及多股流回热主换热器等多股流、多相流、低温高压交叉换热用低温液氮缠绕管式换热设备的基本设计方法及内部多股流换热工艺流程，阐述了不同制冷剂及不同用途的低温液氮用缠绕管式换热器和螺旋

2、缠绕管束总体结构特征及工作原理。最后展望了低温液氮系列缠绕管式换热器的重要研究方向及需要进一步解决的关键科学问题。研究内容可为低温液氮领域内缠绕管式换热器的设计计算提供参考。关键词:缠绕管式换热器;低温液氮;合成气;净化气;展望中图分类号:TE965文献标识码:Adoi:10.16082/j.cnki.issn.1001－4578.2015.06.027ＲesearchandDevelopmentonSeriesofCryogenicLN2Coil-woundHeatExchanger1，211，21ZhangZhouweiLiYueWangYahongXueJiaxing(1.

3、SchoolofEnvironmentandMunicipalEngineering，LanzhouJiaotongUniversity;2.GansuZhongyuanEnergyandPowerEn-gineeringCo.，Ltd.)Abstract:TheresearchsituationanddevelopmentofLN2coil-woundheatexchangerincryogenicfieldarediscussed.Thebasicdesigningmethodsandthemulti-streamheatexchangeprocessofthecryogen

4、icandhighpres-surecrossheatexchangeequipmentsofLN2coil-woundheatexchangerwithmulti-streamandmultiphaseflowareil-lustratedbycasestudy，includingthree-streamcoil-woundheatexchangerinfirststage，four-streamcoil-woundheatexchangerinsecondstage，five-streamcoil-woundheatexchangerinthirdstageandmulti-

5、streammaincoil-woundheatexchanger.AseriesofLN2coil-woundheatexchangerswithdifferentmixedfluidsanddifferentusesaredescribed.Thewindingstructurecharacteristicsandtheworkprincipleofthespiralpipebundlesareelaborated.Themainresearchdirectionsandthecriticalscientificproblemsareforecasted.Thestudyco

6、uldprovidereferencesforthescientificdesignandcalculationofcoil-woundheatexchangerincryogenicLN2field.Keywords:coil-woundheatexchanger;cryogenicliquidnitrogen;synthesisgas;gaspurification;outlook［6］换热器等，主要应用于－197℃空气液化及分0引言离、低温液氮洗等合成氨工艺中，具有多股流、多相流及低温高压回热换热等特性。低温液氮用系列［1－2］低温液氮用系列缠绕管式换热器主要包括缠绕管式换

7、热器主要应用于合成氨低温液氮工艺设［3］一级回热三股流换热器、二级回热四股流换热备技术领域，涉及低温液氮用多股流缠绕管式主回［4］［5］器、三级回热五股流换热器和多股流主回热热换热装备。该装备结构紧凑，换热效率高，可解*基金项目:甘肃省自然科学基金项目“空间高真空冷背景环境冷屏蔽系统近三相点制冷机理研究”(1208ＲJZA234);甘肃省财政厅基本科研业务费资助项目“高超声速飞行器超低温冷屏蔽系统近三相点制冷机理研究”(214137);甘肃省教育厅硕导项目“液化天然气(LNG)低