带铜焊板的热交换器和相应的用于处理双相流体的方法 本发明涉及一种带铜焊板的热交换器，包括一组由波纹翅片隔板分开的板，和一组由所述板限定的通常为平的形状的通道，即一系列用于循环双相流体的第一通道，各第一通道与至少一个用于循环另一加热或致冷流体的第二通道相邻。
这种类型的热交换器可通过在与用于双相流体的循环的通道相邻的通道中分别是冷凝或加热流体的辅助流体的循环进行气体的冷凝和/或液体的蒸发。
为了避免会降低交换器性能地板的某些区域的干燥，通常只部分地进行液体的蒸发。同样地，例如用于低温气体纯化的冷凝操作通常也只是部分地进行。
在这些应用中，至少在交换器的长度的一个区域中需要能够分离处理流体的液体和蒸气相。
在通常的方法中，将需要分离的两相送至一与交换器相关但与其结构不同的自由空间中。
本发明的一个目的是通过交换器自身的结构来进行相的分离，从而简化整个装置的结构。
为此，本发明提供了一种上述类型的热交换器，其特征在于，所述第一通道中的至少一个在其长度的至少一个区域包括一通道横截面的增加，和用于接受和排出双相流体的两相之一的装置。
根据本发明的热交换器可包括下述特征中的一个或多个：
热交换器具有一双相流体的向上循环，并且限定所述第一通道的板之一和用于所述其它流体的循环的一相邻第二通道的相对板向上延伸超过所述两通道的分隔板的上端分隔板延伸到所述第二相邻通道的上部封闭杆之上；
热交换器具有一双相流体的向上循环，并且所述第二通道向上由上封闭杆限定，其中所有的板向上延伸超过上封闭杆，并且至少除了端板之外的某些板在所述封闭杆的高度之上设有孔；
热交换器在板之上具有一用于接受所述双相流体的气相的顶部汽室；
热交换器在其上端在各中间板间间隙中包括一在出口开口的蒸气收集器出口分配器，和一覆盖所有所述出口的蒸气收集盒；
所述上封闭杆为倾斜的；
所述第一通道在所述区域的上游侧包括一中间板，其自由横截面向上至所述区域减小，并与封闭半杆形成一用于接受双相流体的两相中的一相的空间；
热交换器具有双相流体的向下循环，并且所述穴由封闭半杆向上限定并在所述半杆之下包含一在一蒸气出口上横向开口的出口分配器；
所述区域靠近所述第一通道的下端，并且所述通道的底部由一封闭杆封闭，该封闭杆是倾斜的并横向延伸到一液体出口；
所述穴朝向上端开口并且下部由倾斜的封闭半杆限定；
所述第一通道包括多个沿其长度隔开的中间板；
本发明还提供了一种用于在一带铜焊板的热交换器中处理双相流体的方法，其特征在于，它包括如下步骤：在用于双相流体的循环的各通道的长度的至少一个区域中增加用于所述双相流体的横截面；以及接受其两相中的一相。
下面参照附图对本发明的实施例进行描述，附图中：
图1为根据本发明的热交换器的示意图；
图2为沿图1中II-II线截取的放大的部分截面图；
图3为与图2相似的视图，但示出另一实施例；
图4为与图1相似的视图，但示出另一实施例；
图5为根据本发明的热交换器的另一实施例的部分纵截面视图；
图6为沿图5中线VI-VI截取的部分截面视图；
图7为将根据本发明的热交换器应用于气体的低温纯化中的示意图；和
图8为图7中所示交换器的结构的示意图。
图1和2中所示的热交换器1为具有铜焊板型的。它主要包括一由一组矩形金属板2构成的平行侧的主体，矩形金属板由波纹翅片隔板3隔开。波纹翅片隔板可为带孔的波纹板(如图2中示意地表示)，或者，在另一实施例中，波纹板在其波纹的侧面上具有锯齿，叫做＂锯齿波纹翅片＂。板2的尺寸例如可达6m×2m。
板2之间限定大量通常为平的形状的通道。在所示的实施例中，这些通道被分成两交替的组：用于在蒸发过程中向上循环双相流体F的第一通道4，和用于向下循环加热流体f的第二通道5。板2的下边缘均在同一高度，而向上交替延伸到一较高的高度N1(板2A)和低于N1的高度N2(板2B)。端板向上延伸到较高的高度N1。
如现有技术中周知，通道4和5的下部各侧由封闭或密封杆限定，留下用于流体自由通过的成排的入口/出口，这些入口/出口由具有半圆柱形的入/出口盒或顶盖覆盖。因此，为流体F的入口设有一底部盒6，为流体f的入口设置一侧向盒7，为流体f的出口设置一侧向盒8。各通道5上部由一从流体f的相应入口的上部点倾斜的上闭合杆9限定。在板2A和2B之间的各通道5中于杆9之上限定一自由空间10，板2A和2B设置在通道的各侧。
在各相应通道中朝向各盒或盖6-8以通常的方式设有一由波纹翅片组件形成的入/出口分配器，其中一些翅片是倾斜的。因而，在交换器的各下部封闭杆之上设置一分配器，它是在通道4中用于流体F的入口分配器和在通道5中的用于流体f的侧向出口分配器。此外，在各上部杆9之下设置一用于流体f的侧向入口分配器11。这些分配器在图1中以点划线示意地示出。
交换器终止在一上部汽室12，汽室以通常的方式由4块四分之一圆柱形的板沿其交线焊接在一起而构成，其下边缘沿两端板2A的上边缘和交换器的其它两个上边缘焊接在一起。可以理解，这其它两个边缘由板2A的上边缘和侧向封闭杆形成。在汽室12的顶部焊接一用于流体F的蒸气相的出口管13。
只有板2A保留在高度N1和N2之间。这些板然后由波纹翅片14隔开，翅片14的波纹高度只相应于一个节距，它显然大于通常的波纹翅片或热交换器波纹翅片3的波纹的节距。
在操作中，从液体源通过盒6供应至各通道4的流体F逐渐蒸发。它以双相状态到达高度N2，在此处提供给流体的通道的横截面突然增加，即几乎加倍。流体的速度因而突然下降，这将引起液相的分离，液相在重力作用下下落。然而，在通道4中上升的快速双相流体使得液体在该通道中不再下降，而是聚集在位于相应的通道5的上部杆9之上的穴10中。由于杆9倾斜，液体沿杆下降，通过刚好设置在该杆的下端之上的液体出口而落入覆盖这些出口的收集盒15中。
流体F的蒸气相Fv聚集在汽室12中并通过管道13排出。
在图3所示的另一个实施例中，通道4的横截面以下述方式增加：所有板2向上延伸至上部高度N1，在高度N1和N2之间除了两个端板之外，所有的板设有孔16。
在高度N2之上，板2可由波纹翅片17隔开，其波纹具有和热交换器的波纹翅片3相同的高度，但具有较大的节距，从而增加提供给流体F的开口横截面。
因此，在高度N2之上，板2形成连续的空间，基本上是提供给上升的双相流体的横截面的两倍。记住该流体在通道4中的速度，液体只回落滴入杆9之上的区域，并如前所述在侧向排出之前聚集在穴10中。
图4示意地示出热交换器的另一个实施例，由于它只涉及用于排出蒸气Fv的装置，因而它既可应用于图2所示结构，也可应用于图3所示结构。
在图4所示的结构中取消汽室12，而板2A(在图2中)或2(在图3中)向上延伸超过高度N1。在高度N1之上各相分离通道中，即在各限定于板2A(图2)或2(图3)之间的通道中设置一适于使蒸气Fv返回到通道的中间区域的出口分配器18。如图4中所示，分配器18包括两个倾斜的波纹翅片19，20，它们向上收敛至一顶点朝下的垂直中间三角形波纹翅片21。该波纹翅片21开口到一上部出口，并且所有出口均由一通常为半圆柱形的出口盒或顶盖22覆盖，管13从其中穿出。
图4中所示的布置使得可以处理顶部汽室不能再接受的高压双相流体。
图5和6示出将本发明用于下降双相流体F的情形的可能性，例如在上升的辅助加热流体f的部分逆流蒸发的过程中(图6)。
各通道4的下端由一具有倾斜上表面的下封闭或密封杆23封闭。一中间板24将通道4分割成两个位于与杆23分开的一区域之上的分通道25，26。分通道25是开口的，而分通道26在板24的上边缘的高度处由一封闭半杆27封闭。在封闭半杆27之下，分通道26包含一由倾斜波纹翅片29和一水平波纹翅片30形成的出口分配器28(图5)，水平波纹翅片30在一横向半开口31上开口。所有的半开口均由一出口盒32覆盖。
在操作中，双相流体F到达分通道25中时加速，然后当其在板24的下边缘流过时突然减速。蒸气相Fv在分通道26中上升，然后通过分配器28和盒32排出，而液体相FL向下滴落并聚集在下杆23上，然后通过一出口盒33横向排出。
图7示出在根据本发明的热交换器中通过压力气体F的重杂质的冷凝而纯化气体的过程的示意图。气体F在交换器的通道4中向上循环。在不同的高度，冷凝馏分FL1，FL2，FL3被抽出，在一膨胀阀34中膨胀并大致在交换器的相同高度以逆流方式(即向下)返回到通道5以产生一冷的状态。在交换器的冷端(即其上端)，纯化气体F以逆流方式返回到通道5，以恢复其可感觉到的热量。
在该过程中，在部分冷凝过程中流体F的两相必须在需要抽出一液体馏分的高度分开。这可由图8所示的装置来完成，下面对其进行描述。
各通道4在其高度的主要部分在其厚度内由中间分隔板35分隔开。下部板35从两下部封闭半杆36延伸，在其一侧(图8中为右侧)，由其所限定的半通道由位于距板35的上边缘之下较短距离的上封闭半杆37封闭。同样地，各中间板35在其相同侧包括以相同方式设置的一下封闭半杆36和一上封闭半杆37。
因此可看出各通道4包括一用于流体F的向上循环的主动部分38(图8中左侧部分)，其厚度为限定通道的两板2之间的距离的一半(或者在另一个实施例中是不同的分数)，而只是在分开中间板35的区域39其厚度等于该距离。
因而，在操作中，在通道4底部通过一分配器40引入的流体F在下部区域38以相对较高的速度循环，然后在第一区域39突然减速，然后在第二区域38加速，等等。以这种方式，相应于增加的较轻的杂质的连续的液体相在区域39中被分离。由于流体在区域38中的向上的速度，液体在区域39的平静部分，即其右半部分流动并收集在限定在杆37之上的空间中。杆37可如前所述倾斜以利于液体的横向排出。
各对半杆36，37之间的空间42可不使用，或可用于循环适当的流体。