(57)【要約】  本発明は、矩形グリッドに配設された複数の熱交換モジュール（１０）を備える間接熱交換器（１）を使用する方法に関する。各熱交換モジュール（１０）は、第１および第２の方向に延在する複数の第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）を備える。間接熱交換器（１）は、ある熱交換モジュールの第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）とを流体接続し、それによって、１つ以上の第１の流体経路を形成する、第１および第２のマニホールド（１２、２２）を含む。本発明はまた、上で説明した少なくとも１つの間接熱交換器を含む、液化天然ガスを処理するための設備にも関する。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間接熱交換器（１）を使用する方法であって、前記間接熱交換器が、
第１の流体流を受容するための第１の入口と、
前記第１の流体流を排出するための第１の出口と、
第２の流体流を受容するための第２の入口と、
前記第２の流体流を排出するための第２の出口と、
矩形グリッドに配設された複数の熱交換モジュール（１０）であって、前記グリッドが、第１の方向、第２の方向、および第３の方向を有し、前記熱交換モジュールが、それぞれ、前記第１の方向において互いに対向している第１のモジュール表面および第２のモジュール表面を備え、前記熱交換モジュールが、それぞれ、前記第２の方向において互いに対向している第３のモジュール表面および第４のモジュール表面を備え、前記熱交換モジュール（１０）が、それぞれ、前記第１の流体流を収容するように前記第１のモジュール表面と前記第２のモジュール表面との間に延在する、複数の第１の流体流チャネル（１１）、および前記第２の流体流を収容するように前記第３のモジュール表面と前記第４のモジュール表面との間に延在する、複数の第２の流体流チャネル（２１）を備える、複数の熱交換モジュール（１０）と、
前記熱交換モジュールのうちの１つの前記複数の第１の流体流チャネル（１１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の前記複数の第１の流体流チャネル（１１）とを流体接続し、それによって、前記第１の入口と前記第１の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第１の流体経路を形成する第１のマニホールド（１２）と、
前記熱交換モジュールのうちの１つの前記複数の第２の流体流チャネル（２１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の前記複数の第２の流体流チャネル（２１）とを流体接続し、それによって、前記第２の入口と前記第２の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第２の流体経路を形成する第２のマニホールド（２２）と、を備える、方法。
【請求項２】
前記第１の流体流チャネル（１１）が、前記第１の方向において第１のチャネル長さＬ１を有し、前記第１のチャネル長さＬ１が、前記間接熱交換器（１）の所定の設計動作パラメータに対して、前記第１の流体流チャネル（１１）において前記第１の流体の熱入口長さＬＴＬ，１以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の流体流チャネル（２１）が、前記第２の方向において第２のチャネル長さＬ２を有し、前記第２のチャネル長さＬ２が、前記間接熱交換器（１）の所定の設計動作パラメータに対して、前記第２の流体流チャネル（２１）において前記第２の流体の熱入口長さＬＴＬ，２以下である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のチャネル長さＬ１が、前記第２のチャネル長さＬ２よりも長い、または短い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の方向において隣接する前記熱交換モジュール（１０）が、互いに対して中間距離（ｄｘ）に位置付けられ、それによって、前記第１のマニホールド（１２）を作成し、前記第２の方向において隣接する熱交換モジュール（１０）が、互いに対して中間距離（ｄｙ）に位置付けられ、それによって、前記第２のマニホールド（２２）を作成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記熱交換モジュール（１０）内で、前記複数の第１の流体流チャネル（１１）および前記複数の第２の流体流チャネル（２１）が、前記第３の方向に積み重ねられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のマニホールド（１２）が、前記第１の方向において隣接する２つの熱交換モジュール（１０）を流体接続し、前記第２のマニホールド（２２）が、前記第１の方向において隣接する２つの熱交換モジュール（１０）を流体接続する、請求項１〜６の一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のマニホールド（１２）が、前記第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続し、前記第２のマニホールド（２２）が、前記第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュール（１０）を流体接続する、請求項１〜６に記載の方法。
【請求項９】
前記間接熱交換器（１）が、前記第１の方向において隣接する熱交換モジュールを流体接続する複数の第１のマニホールドと、前記第２または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第１のマニホールドと、を備える、請求項１〜６に記載の方法。
【請求項１０】
前記間接熱交換器（１）が、前記第２の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第２のマニホールドと、前記第１または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第２のマニホールドと、を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の入口が、第１の分配ヘッダ（１０１）を含み、前記第１の出口が、第１の回収ヘッダ（１０２）を含み、前記第２の入口が、第２の分配ヘッダ（１０３）を含み、前記第２の出口が、第２の回収ヘッダ（１０４）を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
３Ｄ印刷技術または化学エッチング技術を使用して前記複数の熱交換モジュール（１０）を生成する工程を含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の流体経路の第１のセットおよび第２の流体経路の第１のセットが、熱交換モジュール（１０）の第１のセットと関連付けられ、第１の流体経路の第２のセットおよび第２の流体経路の第２のセットが、熱交換器モジュール（１０）の第２のセットと関連付けられる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記液化天然ガスを処理するために前記間接熱交換器を使用する工程を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
天然ガスを液化するために前記間接熱交換器を使用する工程を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
上で説明した間接熱交換器を設計する方法であって、前記設計する方法が、
−前記間接熱交換器の設計動作パラメータを決定することであって、前記設計動作パラメータが、前記第１の流体流の流量、前記第１の流体流の入口温度、前記第１の流体流の出口温度、前記第１の流体流の入口圧力、前記第１の流体流の出口圧力、前記第１の流体の質量密度、粘度、比熱容量、および熱伝導率などの物理的特性、前記第２の流体流の流量、前記第２の流体流の入口温度、前記第２の流体流の出口温度、前記第２の流体流の入口圧力、前記第２の流体流の出口圧力、前記間接熱交換器の能率、前記第２の流体の質量密度、粘度、比熱容量、および熱伝導率などの物理的特性、のうちの１つ以上を含む、決定することを含み、
前記方法が、前記設計動作パラメータに基づいて、
ｖｉｉ）前記第１および第２の流体経路に含まれる熱交換モジュールの量を決定することと、
ｖｉｉｉ）熱交換モジュールあたりの第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の量、ならびに前記第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の断面寸法を決定することと、
ｉｘ）前記第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の長さを決定することと、
ｘ）前記第１および第２のマニホールドの寸法を決定することと、
ｘｉ）前記矩形グリッドのレイアウトを決定することと、
ｘｉｉ）第１の分配ヘッダ（１０１）、第１の回収ヘッダ（１０２）、第２の分配ヘッダ（１０３）、および第２の回収ヘッダ（１０４）の寸法を決定することと、をさらに含む、方法。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の間接熱交換器（１０）を製造する方法であって、前記方法が、３Ｄ印刷技術または化学エッチング技術を使用して前記複数の熱交換モジュール（１０）を製造することを含む、方法。
【請求項１８】
液化天然ガスを処理するための設備であって、請求項１〜１４のいずれかに記載の少なくとも１つの間接熱交換器を備える、設備。
【請求項１９】
液化天然ガスを処理するための設備であって、前記設備が、少なくとも１つの間接熱交換器を備え、前記間接熱交換器が、
第１の流体流を受容するための第１の入口と、
前記第１の流体流を排出するための第１の出口と、
第２の流体流を受容するための第２の入口と、
前記第２の流体流を排出するための第２の出口と、
矩形グリッドに配設された複数の熱交換モジュール（１０）であって、前記グリッドが、第１の方向、第２の方向、および第３の方向を有し、前記熱交換モジュールが、それぞれ、前記第１の方向において互いに対向している第１のモジュール表面および第２のモジュール表面を備え、前記熱交換モジュールが、それぞれ、前記第２の方向において互いに対向している第３のモジュール表面および第４のモジュール表面を備え、前記熱交換モジュール（１０）が、それぞれ、前記第１の流体流を収容するように前記第１のモジュール表面と前記第２のモジュール表面との間に延在する、複数の第１の流体流チャネル（１１）、および前記第２の流体流を収容するように前記第３のモジュール表面と前記第４のモジュール表面との間に延在する、複数の第２の流体流チャネル（２１）を備える、複数の熱交換モジュール（１０）と、
前記熱交換モジュールのうちの１つの前記複数の第１の流体流チャネル（１１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の前記複数の第１の流体流チャネル（１１）とを流体接続し、それによって、前記第１の入口と前記第１の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第１の流体経路を形成する第１のマニホールド（１２）と、
前記熱交換モジュールのうちの１つの前記複数の第２の流体流チャネル（２１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の前記複数の第２の流体流チャネル（２１）とを流体接続し、それによって、前記第２の入口と前記第２の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第２の流体経路を形成する第２のマニホールド（２２）と、を備える、設備。
【請求項２０】
前記第１の流体流チャネル（１１）が、前記第１の方向において第１のチャネル長さＬ１を有し、前記第１のチャネル長さＬ１が、前記間接熱交換器（１）の所定の設計動作パラメータに対して、前記第１の流体流チャネル（１１）において前記第１の流体の熱入口長さＬＴＬ，１以下である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２の流体流チャネル（２１）が、前記第２の方向において第２のチャネル長さＬ２を有し、前記第２のチャネル長さＬ２が、前記間接熱交換器（１）の所定の設計動作パラメータに対して、前記第２の流体流チャネル（２１）において前記第２の流体の熱入口長さＬＴＬ，２以下である、請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間接熱交換器を設計する方法に関する。本発明はまた、液化天然ガスを処理するための設備にも関し、該設備は、上記方法によって設計された熱交換器を備える。
【背景技術】
【０００２】
間接熱交換器は、流体が１つ以上の熱交換表面によって分離されているため２つの流体流が直接接触することなく熱を交換することができる、熱交換器である。流体流は、液体流、蒸気流、ガス流、多相流であり得る。間接熱交換器は、異なる目的に使用することができる。例えば、間接熱交換器は、冷凍サイクルに使用して、冷媒が熱を周囲（例えば、冷媒を冷却する凝縮器）と交換することを可能にし、また、さらなる間接熱交換器において冷媒がプロセスストリームと熱を交換する（プロセスストリームを冷却する）ことを可能にすることができる。そのような冷媒サイクルは、例えば、天然ガスプロセスストリームを冷却および液化する液化天然ガスプラントにおいて使用され、ならびに液化天然ガスを加熱して再ガス化／蒸発させる再ガス化プラントにおいて使用される。
【０００３】
石油産業およびガス産業で現在使用されている、よく知られている種類の間接熱交換器は、プレート式熱交換器およびシェルアンドチューブ式熱交換器である。これらの熱交換器は、典型的に、比較的大型である。石油産業およびガス産業で現在使用されている最もコンパクトな熱交換器は、印刷回路熱交換器（ＰＣＨＥ）である。
【０００４】
３Ｄ印刷とも称される付加製造などの、開発が続けられている製造技術によって、製造の観点から設計に課される規制があまり重要でなくなってきている。
【０００５】
例えば、ＷＯ２００８／０７９５９３は、最小の表面または最小のスケルトンを使用して、熱交換器構成要素を作製する方法を説明し、かつ比較的複雑な構造を説明している。ＵＳ２０１５／０００７９６９は、例えば超音波付加製造（ＵＡＭ）を使用して形成することができる、リブおよびスリットを備える熱交換器を説明している。付加製造に対する言及は、例えば、ＵＳ２０１６／０１０８８１４、ＧＢ２５２１９１３Ａ、ＵＳ２０１６／０１１４４３９、ＷＯ２０１３／１６３３９８Ａ１、およびＣＮ２０４８３０９５５で行われている。
【０００６】
従来技術では、熱交換器の表面積を最大にして、熱を交換する流体間の熱伝達接触を最大にし、同時に、過度の熱伝達の排除を促進するために過度の流れ抵抗を回避することに重点を置いている。
【０００７】
Ｂｅｊａｎ（Ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｌ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ  ｗｉｔｈ  ｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅ  ｃｒｏｓｓｆｌｏｗｓ  ａｎｄ  ｌａｒｇｅｒ−ｓｃａｌｅ  ｃｏｕｎｔｅｒｆｌｏｗｓ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｅａｔ  ａｎｄ  Ｍａｓｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ，２００２年１１月）は、単位体積あたり最大の熱伝達率を有する２ストリーム間接熱交換器の設計を説明している。Ｂｅｊａｎは、とりわけ、小規模平行板チャネルを提案しており、そのチャネルの長さは、このチャネルを通って流れる小ストリームの熱入口長さに合致し、それによって、完全に発達した層流において起こる縦方向の温度上昇を排除し、また、完全に発達した層流と関連付けられた熱伝達係数を２倍にする。チャネル内の高温流および低温流は、直交流に配置される。高温流体および低温流体のストリームは、基本を超える長さスケールで、対向流に配設される。２つのツリーが天蓋と天蓋とを結合しているので、各ストリームは、熱交換器の体積を浸漬する。一方のツリーは、（河川デルタのように）体積の全体を通してストリームを広げ、一方で、他方のツリーは、（河川流域のように）同じストリームを回収する。
【０００８】
Ｂｅｊａｎによって説明されている設計は、流れを分配および回収するために比較的複雑な分布および回収の配設を必要とするが、その設計を説明していないことに留意されたい。これらの分配／回収の配設は、相当な圧力損失をもたらす可能性がある。また、複雑な分配および回収の配設は、多くの材料を必要とする可能性があり、したがって、経済的かつ軽量の設計をもたらさない。加えて、熱交換器の全体的な形状および寸法をニーズに従って設計する自由度が制限される。
【０００９】
ＵＳ３９８６５４９は、ガス加熱ユニットへの吸気を排気により予熱することなどの、第１および第２のガスの間で熱を交換するための熱交換器を開示している。この交換器は、それぞれがフィンの隣接する側面部分の間に横並びのガス流路を確定する、略平面の蛇行フィンの積み重ね体を備え、これらの流路のうちのいくつかは、第１のガスのためにある方向に延在し、他の流路は、第１のガスと熱交換関係である第２のガスの流れのための第１のガス流路に対して略垂直に延在する。４つの熱交換器コアユニットが、支持フレーム内に離間配設で保持され、ガスケットによって縁部に最適にガスケット接続される。
【００１０】
ＵＳ２０１３／１２５５４５Ａ１は、クラウジウス−ランキンサイクルプロセスを介して内部燃焼エンジンの廃熱を利用するためのシステムを開示している。一実施形態において、熱交換器は、合計３つのユニットを含む。これらの３つのユニットは、別々のハウジングを有し、それによって、作動媒体に対して油圧で直列に接続される。複数の流れダクト部の外へ運搬された後に、次の蒸発器熱交換器ユニットの別の複数の流れダクト部の中へ導入される前に、その後のユニットに接続する混合ダクトにおいて作動媒体を混合するので、作動媒体を、実質的に完全かつ均一に蒸発させることができる。
【００１１】
上記の熱交換器は、それぞれの技術分野に好都合に適用することができるが、これらの後者の熱交換器の特定の製造は、石油産業およびガス産業のための熱交換器に必要とされる産業規模およびサイズに適合しない。換言すれば、例えば天然ガスの液化に必要とされる産業的なサイズにスケールアップするとき、上記の熱交換器は、産業スケールの冷却に使用される従来の熱交換器と競合することができない。したがって、ＵＳ２０１３／１２５５４５Ａ１およびＵＳ３９８６５４９の熱交換器は、液化天然ガスを処理するための設備におけるスケールアップおよび適用には不適当である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
単位体積あたりの熱伝達の最大化と圧力降下の最小化との改善されたバランスによって、改善された構造を有する熱交換器を提供することなどの、上記の不利な点のうちの少なくとも１つ以上を克服する熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一態様において、本発明は、間接熱交換器（１）を使用する方法に関し、該間接熱交換器は、
第１の流体流を受容するための第１の入口と、
第１の流体流を排出するための第１の出口と、
第２の流体流を受容するための第２の入口と、
第２の流体流を排出するための第２の出口と、
矩形グリッドに配設された複数の熱交換モジュール（１０）であって、グリッドが、第１の方向、第２の方向、および第３の方向を有し、熱交換モジュールが、それぞれ、第１の方向において互いに対向している第１のモジュール表面および第２のモジュール表面を備え、熱交換モジュールが、それぞれ、第２の方向において互いに対向している第３のモジュール表面および第４のモジュール表面を備え、
熱交換モジュール（１０）が、それぞれ、第１の流体流を収容するように第１のモジュール表面と第２のモジュール表面との間に延在する、複数の第１の流体流チャネル（１１）、および第２の流体流を収容するように第３のモジュール表面と第４のモジュール表面との間に延在する、複数の第２の流体流チャネル（２１）を備える、複数の熱交換モジュールと、
熱交換モジュールのうちの１つの複数の第１の流体流チャネル（１１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の複数の第１の流体流チャネル（１１）とを流体接続し、それによって、第１の入口と第１の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第１の流体経路を形成する第１のマニホールド（１２）と、
熱交換モジュールのうちの１つの複数の第２の流体流チャネル（２１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の複数の第２の流体流チャネル（２１）とを流体接続し、それによって、第２の入口と第２の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第２の流体経路を形成する第２のマニホールド（２２）と、を備える。
【００１４】
使用中に、第１のマニホールドは、熱交換モジュールから、すなわちこの熱交換モジュールのすべての第１の流体流チャネルから、第１の流体を回収し、第１の流体の少なくとも一部を、異なる隣接する熱交換モジュールに運搬し、第１の流体を、この隣接する熱交換モジュールの第１の流体流チャネルに送給する。
【００１５】
第１、第２、および第３の方向は、互いに対して垂直である。熱交換モジュールは、矩形グリッドに配設される。矩形グリッドは、好ましくは、第１の方向にＮｘ個の熱交換モジュール（１０）、第２の方向にＮｙ個の熱交換モジュール（１０）、および第３の方向にＮｚ個の熱交換モジュール（１０）を備える。したがって、間接熱交換器は、Ｎ個の熱交換モジュール、Ｎ＝Ｎｘ×Ｎｙ×Ｎｚを備える。よって、各熱交換モジュールは、座標ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、によって識別することができ、ここで、ｎｘ＝１、・・・、Ｎｘ、ｎｙ＝１、・・・、Ｎｙ、およびｎｚ＝１、・・・、Ｎｚ（ｎおよびＮは、整数）である。一実施形態によれば、Ｎ＞１である。さらなる実施形態によれば、Ｎｘ＞１、およびＮｙ＞１、およびＮｚ＞１、およびＮ＞８である。
【００１６】
分配ヘッダおよび回収ヘッダのサイズを制限し、それによって、間接熱交換器の全体的なサイズおよび重量を制限し、したがって、そのコストを制限することになるので、間接熱交換器の全体的なサイズを制限するために、複数の熱交換モジュール（１０）が配設される矩形グリッドは、好ましくは、キュービクル（３つの方向すべてにおける長さが実質的に等しい）にする。
【００１７】
熱交換モジュールは、好ましくは、第１および第２の流体流が直交流である、例えば矩形状または箱形状を有する、平行六面体として成形される。これは、グリッド構成における熱交換モジュールのコンパクトな積み重ねを可能にし、かつ熱伝達および圧力降下に関して検証された相関関係を使用した分析計算およびシミュレーションを容易にする。よって、幾何学的およびプロセスパラメータの組み合わせとしてすべての性能指標を説明する、パラメータ化されたモデルの作成を可能にする。パラメータ化されたモデルを適切なソフトウェアに実装することによって、質量および体積のような性能指標の任意のセットについて設計を最適化することができる。
【００１８】
各熱交換モジュール（１０）において、すべての第１の流体流チャネル（１１）が実質的に第１の方向に延在すること、すなわち、第１および第２のモジュール表面の間に延在すること、ならびにすべての第２の流体流チャネル（２１）が実質的に第２の方向に延在すること、すなわち、第３および第４のモジュール表面の間に延在すること、を確実にすることによって、第１および第２のマニホールドの比較的単純なレイアウトならびに分配ヘッダおよび回収ヘッダの比較的単純なレイアウトが可能になる。このレイアウトでは、異なる熱交換モジュールの第１の流体の流れが整列され、かつ異なる熱交換モジュールの第２の流体の流れが整列される。分配ヘッダは、分配または送給マニホールド／配設とも称され得る。回収ヘッダは、回収マニホールド／配設とも称され得る。
【００１９】
一実施形態によれば、第１の流体流チャネルは、直線状であり、かつ第１の方向に方向付けられ、および／または第２の流体流チャネルは、直線状であり、かつ第２の方向に方向付けられる。
【００２０】
本明細書で提案する構成では、矩形グリッドの第１の表面（の一部）を第１の流体の受容専用とすることができ、矩形グリッドの第２の表面（の一部）を第１の流体の排出専用とすることができ、矩形グリッドの第３の表面（の一部）を第２の流体の受容専用とすることができ、矩形グリッドの第４の表面（の一部）を第２の流体の排出専用とすることができる。グリッドの表面が単一の流体および流入または流出のいずれかの専用であるので、いかなる複雑な分配ヘッダおよび回収ヘッダも必要としない。
【００２１】
第１の分配ヘッダは、第１の流体流（の一部）を矩形グリッドの第１の表面に分配するために提供することができる。第１のヘッダ配設は、矩形グリッドの第２の表面（の一部）から第１の流体流を回収するために提供することができる。
【００２２】
第２の分配ヘッダは、第２の流体流（の一部）を矩形グリッドの第３の表面に分配するために提供することができる。第２の回収ヘッダは、矩形グリッドの第４の表面（の一部）から第２の流体流を回収するために提供することができる。
【００２３】
Ｂｅｊａｎによって提案されたセットアップにおいて、第１の流体流チャネルおよび第２の流体流チャネルは、第１および第２のマニホールドにおいて第１および第２の流体間で熱交換を行うことを可能にすることが目的で、結果的に、一方向に配向されていない。したがって、Ｂｅｊａｎによって提案されたセットアップにおいて、グリッドの表面は、１つを超える流体専用であり、異なる流れを分配および回収するために複雑な分配および回収配設を必要とする。
【００２４】
加えて、Ｂｅｊａｎによれば、第１および第２のマニホールドにおいて第１および第２の流体間に起こり得る熱交換（能率）の量が大幅に制限されることに留意されたい。温度交差率に応じて、これは、間接熱交換器の必要とされる全体的な能率の最大５０％のオーダーであり得る。第１および第２のマニホールドの能率は、領域、熱伝達係数、および温度差と比例する。熱伝達係数は、材料特性および熱交換流体の速度に依存する。
【００２５】
本明細書で提供される実施形態によれば、流体が分配される熱交換モジュールのすべての流体流チャネルの間での流体の均一な分配を確実にするために、第１および第２のマニホールドの断面サイズは、好ましくは、比較的大きく選択される。加えて、粘性損失を最小にするために、マニホールドのアスペクト比は、好ましくは、比較的低い。
【００２６】
本明細書で提案される間接熱交換器では、熱交換が主に第１および第２の流体流チャネルの間で起こるので、マニホールドにおいてはいかなる熱交換も行われない。これは、ブロックを直列および／または並列に配置することを可能にし、それによって、圧力降下、プロットスペース、および総体積に関して間接熱交換器のより最適な設計を提供するので、熱交換器を設計する際に、より柔軟性を提供する。
【００２７】
加えて、本明細書で提案される間接熱交換器は、熱交換モジュールを流体接続する方法の自由度をより高くするので、間接熱交換器の総合形状を設計する自由度をより高くすることを可能に、例えば、プロットスペースを低減させることを可能にする。本明細書で提案される間接熱交換器は、図２ａ、２ｃ、および２ｄを参照して下でより詳細に説明されるように、熱交換モジュールの直列接続を可能にする。
【００２８】
さらに、Ｂｅｊａｎは、分配および回収配設（ヘッダ）において第１および第２の流体が熱を交換することを可能にすることを提案している。しかしながら、これは、比較的複雑な分配および回収の配設において相当な圧力損失を犠牲にしていた。本明細書で提案される間接熱交換器では、第１および第２の流体間の熱交換が熱交換モジュールにおいて（すなわち、第１および第２の流体流チャネル間で）行われ、分配および回収の配設が流れの分配および回収の役割のみを果たすので、こうした犠牲は提供されない。
【００２９】
本明細書で提案される間接熱交換器の構造は、スペース効率的な方法で設計および接続されたいくつかの最適化された熱交換モジュールによって形成される。比較的小さく、かつ比較的多くの熱交換モジュールを使用する利点は、流れの大部分が未発達であるので、効率がより高い（熱入口長さに達する前に、熱伝達と圧力降下との比がより高い）ことである。さらに、この構造は、熱交換モジュールを並列または直列に接続して、必要とされる能率仕様および圧力降下限度を満たすことを可能にする。
【００３０】
第１の流体流は、高温媒体（例えば冷却剤／冷媒）または低温媒体、例えば周囲水または空気ストリームであり得る。第２の流体流は、（第１の流体と異なる）低温媒体または高温媒体、例えば第１の流体流によって冷却または加温される、またはその逆のプロセスストリームであり得る。高温媒体および低温媒体という用語は、互いに関連して使用され、第１および第２の流体が間接熱交換器の中へ入るときに、高温媒体が低温媒体よりも高温であることを意味する。よって、第１および第２の流体流間の全体的な熱交換は、高温媒体から低温媒体への熱の流れである。
【００３１】
上で説明した方法は、液化天然ガスを処理するために間接熱交換器を使用する工程を含むことができる。
【００３２】
上で説明した方法は、天然ガスを液化するために間接熱交換器を使用する工程を含むことができる。
【００３３】
さらなる態様によれば、上で説明したような間接熱交換器を設計する方法が提供され、該設計する方法は、
間接熱交換器の設計動作パラメータを決定することを含み、設計動作パラメータは、第１の流体流の流量、第１の流体流の入口温度、第１の流体流の出口温度、第１の流体流の入口圧力、第１の流体流の出口圧力、第１の流体の質量密度、粘度、比熱容量、および熱伝導率などの物理的特性、第２の流体流の流量、第２の流体流の入口温度、第２の流体流の出口温度、第２の流体流の入口圧力、第２の流体流の出口圧力、間接熱交換器の能率、第２の流体の質量密度、粘度、比熱容量、および熱伝導率などの物理的特性、のうちの１つ以上を含み、
本方法は、設計動作パラメータに基づいて、
ｉ）第１および第２の流体経路に含まれる熱交換モジュールの量を決定することと、
ｉｉ）熱交換モジュールあたりの第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の量、ならびに第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の断面寸法を決定することと、
ｉｉｉ）第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の長さを決定することと、
ｉｖ）第１および第２のマニホールドの寸法を決定することと、
ｖ）矩形グリッドのレイアウトを決定することと、
ｖｉ）第１の分配ヘッダ（１０１）、第１の回収ヘッダ（１０２）、第２の分配ヘッダ（１０３）、および第２の回収ヘッダ（１０４）の寸法を決定することと、を含む。
【００３４】
アクション（ｉ）について、１つ以上の並列の第１および第２の流体経路の数において、直列に構成される熱交換モジュールの最小数は、温度交差を防止または最小にするように決定される。最小数Ｎｍｉｎは、以下のように計算することができる。
Ｎｍｉｎ＝｜Ｔｉｎ，１ −Ｔｉｎ，２｜／（０．５×（（｜Ｔｉｎ，１−Ｔｏｕｔ，２｜）＋（｜Ｔｏｕｔ，１−Ｔｉｎ，２｜）））
式中、１は、高温流体を指し、２は、低温流体を指し、Ｔｉｎは、入り口での温度を意味し、Ｔｏｕｔは、出口での温度を意味する。
【００３５】
第１および第２の流体経路に含まれる熱交換モジュールの量は、その量がＮｍｉｎよりも小さくならないように制限して、全体的な温度差と許容可能な圧力降下とのバランスをとることによって決定される。
【００３６】
アクション（ｉｉ）について、熱交換モジュールあたりの第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の量、ならびに第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の長さおよび断面寸法は、薄層をなす流れが比較的良好な熱伝達と圧力降下との比を提供するので、第１および／または第２の流体流が、それぞれの流体流チャネル内で薄層をなしたままであることを確実にするように決定することができる。代替的に、熱交換モジュールあたりの第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の量、ならびに第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）の長さおよび断面寸法は、比較的コンパクトな設計を得るように決定することができ、より高い圧力降下を可能にする。異なる問題点が考慮され得ること、または第１の流体流チャネルを第２の流体流チャネルと異なって加重され得ることに留意されたい。
【００３７】
アクション（ｉｉｉ）について、薄層をなす流れの条件のために、第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）のそれぞれの長さは、第１および第２の流体の熱入口長さと等しくなるように、またはそれらよりも短くなるように選択される。第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）のそれぞれの長さは、第１および第２の流体流チャネルのそれぞれにおける第１および第２の流体流が、流体流チャネルの長さ全体を通じて、または流体流チャネルの長さの少なくとも大部分を通じて、好ましくは流体流チャネルの長さの少なくとも９０％、７５％、もしくは５０％を通じて未発達であるように選択することができる。
【００３８】
アクション（ｉｖ）について、第１および第２のマニホールドの寸法は、好ましくは、流体流が次の熱交換モジュールに進入する前に均一な流体の分配が達成されることを確実にするように決定される。典型的に、第１および第２のマニホールドの長さは、それぞれの熱入口長さまたはそれぞれの流体流チャネルの長さの最大７５％または５０％になるように選択される。
【００３９】
これは、すべての熱交換モジュールが、流れ方向に対して垂直な方向に実質的に平坦な温度プロファイルを有する、類似する均一な流体分配を受容するので、間接熱交換器のシミュレーションが単純化されるという追加的な利点を提供する。
【００４０】
アクション（ｖ）では、矩形グリッドのレイアウトが決定され、これは、各方向における熱交換モジュールの量を決定すること、すなわち、Ｎｘ、Ｎｙ、およびＮｚの値を決定することを含む。
【００４１】
アクション（ｖ）について、ヘッダのサイズを制限し、間接熱交換器の全体的なサイズおよび重量を制限し、したがって、そのコストを制限することになるので、複数の熱交換モジュール（１０）が配設されるグリッドは、好ましくは、キュービクルにする。
【００４２】
アクション（ｖｉ）について、第１の分配ヘッダ（１０１）および第１の回収ヘッダ（１０２）の寸法および形状は、第１の流体の間接熱交換器を通じた合計圧力降下の所定の一部以下が、第１の分配ヘッダ（１０１）および第１の回収ヘッダ（１０２）によって生じるように設計することができる。また、第２の分配ヘッダ（１０３）および第２の回収ヘッダ（１０４）の寸法および形状は、第２の流体の圧力降下の１／３以下が、第２の分配ヘッダ（１０３）および第２の回収ヘッダ（１０４）によって生じるように設計される。
【００４３】
さらなる態様によれば、上で説明した間接熱交換器を動作させる方法が提供され、第１の流体流の流量、第１の流体流の入口温度、第１の流体流の入口圧力、第２の流体流の流量、第２の流体流の入口温度、第２の流体流の入口圧力は、第１および第２の流体流が、第１および第２の流体流チャネル（１１、２１）において薄層をなすように制御される。
【００４４】
流れは、その流れのレイノルズ数が所定のレイノルズ数よりも低い場合に薄層をなすとみなすことができる。所定のレイノルズ数は、例えば、流体流チャネルの設計、流体流チャネルの寸法、使用される材料、およびその粗さに応じて、２３００、２０００、１２００、または９００であり得る。３Ｄ印刷した流体流チャネル、特に１ｍｍ未満の直径を有する流体流チャネルの場合、流れは、典型的に、９００のレイノルズ数までの薄層をなす。
【００４５】
一態様によれば、上で説明した間接熱交換器を製造する方法が提供され、本方法は、３Ｄ印刷技術または化学エッチング技術を使用して、複数の熱交換モジュール（１０）を製造することを含む。本方法は、上で定義したように、熱交換モジュール（１０）を矩形グリッドに組み立てることをさらに含む。隣接する熱交換モジュール（１０）は、上で定義したように、互いに対して中間距離（ｄｘ、ｄｙ）に位置付けることができ、それによって、第１のマニホールド（１２）および第２のマニホールドを作成する。
【００４６】
さらに別の態様によれば、本開示は、液化天然ガスを処理するための設備を提供し、本設備は、上で説明した少なくとも１つの間接熱交換器を含む。
【００４７】
一態様によれば、本開示は、液化天然ガスを処理するための設備を提供し、該設備は、少なくとも１つの間接熱交換器を備え、間接熱交換器は、第１の流体流を受容するための第１の入口と、
第１の流体流を排出するための第１の出口と、
第２の流体流を受容するための第２の入口と、
第２の流体流を排出するための第２の出口と、
矩形グリッドに配設された複数の熱交換モジュール（１０）であって、グリッドが、第１の方向、第２の方向、および第３の方向を有し、熱交換モジュールが、それぞれ、第１の方向において互いに対向している第１のモジュール表面および第２のモジュール表面を備え、熱交換モジュールが、それぞれ、第２の方向において互いに対向している第３のモジュール表面および第４のモジュール表面を備え、熱交換モジュール（１０）が、それぞれ、第１の流体流を収容するように第１のモジュール表面と第２のモジュール表面との間に延在する、複数の第１の流体流チャネル（１１）、および第２の流体流を収容するように第３のモジュール表面と第４のモジュール表面との間に延在する、複数の第２の流体流チャネル（２１）を備える、複数の熱交換モジュールと、
熱交換モジュールのうちの１つの複数の第１の流体流チャネル（１１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の複数の第１の流体流チャネル（１１）とを流体接続し、それによって、第１の入口と第１の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第１の流体経路を形成する第１のマニホールド（１２）と、
熱交換モジュールのうちの１つの複数の第２の流体流チャネル（２１）と、隣接する熱交換モジュール（１０）の複数の第２の流体流チャネル（２１）とを流体接続し、それによって、第２の入口と第２の出口とを接続し、かつ２つ以上の熱交換モジュール（１０）を通り抜ける１つ以上の第２の流体経路を形成する第２のマニホールド（２２）と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
図面は、本教示による１つ以上の実装形態を、限定するためにではなく、単なる一例として表す。図面中、同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を指す。
【図１ａ】実施形態による間接熱交換器およびその詳細の概略図である。
【図１ｂ】実施形態による間接熱交換器およびその詳細の概略図である。
【図１ｃ】実施形態による間接熱交換器およびその詳細の概略図である。
【図１ｄ】実施形態による間接熱交換器およびその詳細の概略図である。
【図２ａ】熱交換モジュールを流体接続する異なる実施形態の概略図である。
【図２ｂ】熱交換モジュールを流体接続する異なる実施形態の概略図である。
【図２ｃ】熱交換モジュールを流体接続する異なる実施形態の概略図である。
【図２ｄ】熱交換モジュールを流体接続する異なる実施形態の概略図である。
【図３】従来技術の熱交換器の温度とチャネル長さとの例示的なグラフである。
【図４】本開示による熱交換器モジュールの一実施形態の温度と後続のチャネルのチャネル長さとの例示的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
液化天然ガスを処理するための設備という用語は、本明細書で使用される場合、少なくとも、天然ガスを液化するための設備および／または液化天然ガスを再ガス化するための設備を指す。
【００５０】
間接熱交換器という用語は、本明細書において使用される場合、流れが互いに直接接触することなく、すなわち、流れが１つ以上の熱交換表面によって分離されたままの状態で、流れの間で熱伝達を行うことができる熱交換器を指す。これに反して直接熱交換器は、分離壁が存在しない状態での２つの流体／相間の熱伝達を含む。本明細書では、間接熱交換器という用語の代わりに、熱交換器という用語も使用され得る。
【００５１】
間接熱交換器は、ユニット体積あたりの熱伝達の最大化と圧力降下の最小化との改善されたバランスを提供し、生産が比較的容易であり、かつそのコスト効率が良い構造を備える。この構造は、スペース効率的な方法で接続された、最適化された熱交換モジュールを使用する。比較的小さい熱交換モジュールを使用する利点は、流れの大部分が未発達であるので、効率がより高い（熱入口長さに達する前に、熱伝達がより高い）ことである。また、比較的小さい流体流チャネルを使用することによって、すなわち小さい水力直径を有することによって、増加した熱伝達面積密度および増加した熱伝達係数が得られる。
【００５２】
この構造は、比較的短いチャネルの使用を可能にする。熱交換モジュールは、第１および第２の流体流のための第１および第２の流体流チャネルを備え、それによって、第１の流体流チャネルが第１の方向に実質的に延在し、第２の流体流チャネルが第２の方向に実質的に延在し、それによって、比較的単純な分配ヘッダおよび回収ヘッダを可能にし、圧力降下を制限する。この構造は、さらに、熱交換モジュールを並列または直列に接続して、必要とされる能率および圧力降下の制限を満たすことを可能にし、また、間接熱交換器の外側寸法が特定の要件（限られたプロットスペースなど）を満たすように設計することを可能にする。
【００５３】
第１および第２の流体流チャネルを含む熱交換モジュールは、３Ｄ印刷技術または化学エッチング技術を使用して生成することができることに留意されたい。
【００５４】
図１ａは、一実施形態による間接熱交換器ユニット１００を概略的に表す。熱交換器ユニット１００は、第１の分配ヘッダ１０１を備える第１の入口と、第１の回収ヘッダ１０２を備える第１の出口と、を有することができる。熱交換器ユニット１００ｈａｙは、例えば、第２の分配ヘッダ１０３を備える第２の入口と、第２の回収ヘッダ１０４を備える第２の出口と、を有する。
【００５５】
図１ａは、複数の熱交換モジュール１０を概略的に示す。モジュール１０は、例えば、矩形グリッドに配設され、間接熱交換器ユニット１００の中央に位置付けられる。図１ａに表される熱交換モジュール１０は、単に概略的に示される。
【００５６】
示されるように、熱交換ユニット１００は、多数の熱交換モジュール１０を備えることができる。図１ａに示される実施形態は、例えば２〜５つのオーダーで、例えば３つの横並び（ｘ方向）に配設された、熱交換モジュールを備える。熱交換ユニット１００は、互いの頂部（ｚ方向）に、熱交換モジュールのいくつかの層、例えば２つ以上の層１１０、１１２を備えることができる。熱交換ユニット１００は、長さ方向（ｙ方向）に隣接して配設されたいくつかの熱交換モジュール１０、例えば４〜１０個の、例えば約８つのモジュール１０を備えることができる。
【００５７】
図１ａは、さらに、第２の回収ヘッダ１０４に接続された任意の第１の出口フランジ接続１０５、および第２の分配ヘッダ１０３に接続された入口フランジ接続１０６を概略的に示す。図１ａには示されていないが、第１の分配ヘッダ１０１および第１の回収ヘッダ１０２は、それぞれのフランジ接続によって同様に提供することができる。フランジ接続１０５、１０６は、プロセスストリームの間接熱交換器ユニット１００への簡単な接続を容易にする。
【００５８】
図１ｂは、より詳細に、いくつかの（例えば８つの）熱交換モジュール１０の可能な配設を概略的に示す。熱交換モジュール１０は、矩形グリッドに配設されることができ、グリッドは、第１の方向（ｘ）と、第２の方向（ｙ）と、第３の方向（ｚ）と、を有する。
【００５９】
図１ｂは、１つの熱交換モジュール１０の第１の流体流チャネル１１と隣接する熱交換モジュール１０の第１の流体流チャネル１１とを流体接続し、それによって、第１の入口と第１の出口とを接続し、２つ以上の熱交換モジュール１０を通り抜ける１つ以上の第１の流体経路を形成する、第１のマニホールド１２を概略的に示す。
【００６０】
図１ｂは、１つの熱交換モジュール１０の第２の流体流チャネル２１と隣接する熱交換モジュール１０の第２の流体流チャネル２１とを流体接続し、それによって、第２の入口と第２の出口とを接続し、２つ以上の熱交換モジュール１０を通り抜ける１つ以上の第２の流体経路を形成する、第２のマニホールド２２を概略的に示す。
【００６１】
図１ｂは、マニホールドに位置付けられている分割壁をさらに示す。分割壁３１は、流路が、分離された（第１および第２の）同じ流体を搬送するように保つために提供される。分割壁は、グリッドと整列させることができる。斜めの分割壁３２は、流路が、分離された異なる流体を搬送するように保つために提供される。斜めの分割壁３２は、グリッドに対して斜めに位置付けることができる。分割壁３１は、流体が、一方の熱交換モジュール１０から他方の斜めに隣接する熱交換モジュールに流れることを防止する。しかしながら、そのような分割壁３１は、任意であり、省略することができるが、それでも、第１および第２の流体流を分離するために（第３の方向から見て）斜めの分割壁３２が必要であることが強調される。そのような一実施形態を図１ｄに表す。
【００６２】
図１ｄは、後続の熱交換モジュール１０を通して、必要とされる（蛇行する）流体経路内に第１および第２の流れを案内するために提供される、第１および第２の方向に延在する案内板３３（網掛けで示す）をさらに表す。これらの案内板３３は、単に明確にするために、図１ｂには表されない。
【００６３】
図１ｂで分かるように、第１および第２のマニホールド１２、２２は、第３の方向に延在する。下でさらに詳細に説明するように、代替の実施形態も提供する。
【００６４】
図１ｂは、各熱交換モジュール１０が、第１の流体流を収容するように第１の方向に延在する複数の第１の流体流チャネル１１と、第２の流体流を収容するように第２の方向に延在する複数の第２の流体流チャネル２１と、を備えることをさらに示す。第１および第２の流体流チャネルは、直線状のチャネルとして表されているが、織り上げ構造で提供されるチャネルなどの非直線状の流れチャネルも包含することが理解されるであろう。よって、より一般的に説明すると、熱交換モジュール１０は、第１の流体流を収容するように第１のモジュール表面と第２のモジュール表面との間に延在し、第１および第２のモジュールが第１の方向において互いに対向している、複数の第１の流体流チャネル１１と、第２の流体流を収容するように第３のモジュール表面と第４のモジュール表面との間に延在し、第３および第４のモジュール表面が第２の方向において互いに対向している、複数の第２の流体流チャネル２１と、を備える。第１および第２のモジュール表面は、平行とし、かつ等しくサイズ決定および形成することができる。第３および第４のモジュール表面は、平行とし、かつ等しくサイズ決定および形成することができる。
【００６５】
熱交換モジュール１０は、第３の方向にいくつかの交互に積み重ねられた第１および第２の流体チャネルを備える。
【００６６】
図１ｃに概略的に表される一実施形態によれば、熱交換モジュール１０は、第３の方向に積み重ねられたいくつかの層を備えることができ、各層が、複数の第１および第２の流体チャネル１１、２１を備えることが分かる。
【００６７】
熱交換モジュール１０内の一実施形態によれば、複数の第１の流体流チャネル１１および複数の第２の流体流チャネル２１は、第３の方向に積み重ねられる。
【００６８】
複数の第１の流体流チャネル１１および複数の第２の流体流チャネル２１は、第３の方向に交互に積み重ねることができ、１つ以上の流体流チャネルが、第３の方向に同じレベルで提供される。
【００６９】
１つ以上の第１の流体流チャネル１１は、第３の方向に同じレベルで（第２の方向に）互いに隣り合わせて位置付けることができる。１つ以上の第２の流体流チャネル２１は、第３の方向に同じレベルで（第１の方向の）互いに隣り合わせて位置付けることができる。
【００７０】
例えば、熱交換モジュール１０は、第３の方向に積み重ねられた複数の層を含むことができ、これらの層は、１つ以上の第１の流体流チャネル１１と、１つ以上の第２の流体流チャネル２１と、を交互に備える。
【００７１】
熱交換モジュール１０は、いくつかの層を備えることができ、各層は、１つ以上の第１の流体流チャネルまたは１つ以上の第２の流体流チャネルを備える。各層は、第１の流体流チャネルまたは第２の流体流チャネルのみを備えることができる。
【００７２】
層が２つ以上（第１または第２の）流体流チャネルを備える場合、流体流チャネルは、円形、半円形、または楕円断面などの任意の適切な断面形状を有するチャネルとして形成することができる。第１の流体流チャネルは、すべてが互いに平行であり得る。第２の流体流チャネルは、すべてが互いに平行であり得る。これらのチャネルは、３Ｄ印刷または化学エッチングを使用して形成することができ、熱交換モジュールおよびチャネルのサイズ、形状、および数を最適化することを可能にする。そのような製造技術を使用することで、幾何学的形状に対する制限がほとんどなくなる。流体流チャネルは、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、さらには０．２ｍｍ未満（２００マイクロメートル（μｍ））の直径を有することができる。
【００７３】
第１および第２の流体流チャネルは、最小表面に基づく種類の形態、織り上げ構造、例えば平織り構造のような、より複雑な形態で提供することができる。そのような一実施形態によれば、第１および第２の流体流チャネルは、それぞれ、第１および第２の方向に延在し得るが、加えて、織り構造を得るために第３の方向における変形も含むこともできる。より一般的には、熱交換モジュールは、それぞれ、第１の方向において互いに対向している第１のモジュール表面と、第２のモジュール表面と、を備え、熱交換モジュール１０は、それぞれ、第１の流体流を収容するように第１のモジュール表面と第２のモジュール表面との間に延在する複数の第１の流体流チャネル１１を備える。第１および第２のモジュール表面の間において、第１の流体流チャネルは、直線状の経路だけでなく、任意の他の適切な経路もたどることができる。第１の流体流チャネルはまた、他の第１の流体流チャネルと分割および／または組み合わせることもできる。
【００７４】
同様に、熱交換モジュールは、それぞれ、第２の方向において互いに対向している第３のモジュール表面と、第４のモジュール表面と、を備え、熱交換モジュール１０は、それぞれ、第２の流体流を収容するように第３のモジュール表面と第４のモジュール表面との間に延在する複数の第２の流体流チャネル２１を備える。第３および第４のモジュール表面の間において、第２の流体流チャネルは、直線状の経路だけでなく、任意の他の適切な経路もたどることができる。第２の流体流チャネルはまた、他の第２の流体流チャネルと分割および／または組み合わせることもできる。
【００７５】
一実施形態によれば、第１の流体流チャネル１１は、第１の方向において第１のチャネル長さＬ１有し、第１のチャネル長さＬ１は、間接熱交換器１の所定の設計動作パラメータに対して、第１の流体流チャネル１１において第１の流体の熱入口長さＬＴＬ，１以下である。
【００７６】
一実施形態によれば、第２の流体流チャネル２１は、第２の方向において第２のチャネル長さＬ２を有し、第１のチャネル長さＬ２は、間接熱交換器１の所定の設計動作パラメータに対して、第２の流体流チャネルにおいて第２の流体の熱入口長さＬＴＬ，２以下である。
【００７７】
この間接熱交換器設計は、間接熱交換器を設計することを可能にし、該設計において、流体間の熱交換は、それぞれの流体流チャネル内の流体流が、流体流チャネルの長さ全体を通じて、または流体流チャネルの長さの少なくとも大部分を通じて、好ましくは流体流チャネルの長さの少なくとも９０％、７５％、もしくは５０％を通じて未発達であるように寸法決定された、第１および第２の流体流チャネル間で起こる。
【００７８】
熱入口長さは、熱境界層が存在する流体流チャネルの入口から測定した近似長さである。熱入口長さＬｔは、熱境界層がちょうど結合した、流体流チャネルに沿った近似の長手方向位置である。Ｌｔの下流で、チャネル全体にわたる温度分布は、完全に発達したプロファイルを有する。換言すれば、ストリームは、壁への／からの熱の放散によって完全に透過する前に、特定の距離（Ｌｔ）だけ進まなければならない。当業者は、熱入口長さを計算する方法を理解するであろう。例えば、層流領域において、熱入口長さは、レイノルズ（Ｒｅ）数およびプラントル（Ｐｒ）数、ならびに流体流チャネルの特徴幅（Ｄ、例えば、円形断面を有する流体流チャネルの場合の直径）に依存する。熱入口長さは、０．０５Ｒｅ・Ｐｒ・Ｄである。
【００７９】
一実施形態によれば、第１のチャネル長さＬ１は、第２のチャネル長さＬ２よりも長い、または短い。
【００８０】
より長いという用語は、第１のチャネル長さＬ１が、第２のチャネル長さよりも少なくとも１０％長く、Ｌ２：Ｌ１＞１．１×Ｌ２であることを示すために使用される。より短いという用語は、第１のチャネル長さＬ１が、第２のチャネル長さよりも少なくとも１０％短く、Ｌ２：Ｌ１＜０．９×Ｌ２であることを示すために使用される。
【００８１】
第１および第２の流体流チャネルは、好ましくは、直線状のチャネルである（しかしながら、代替的に、編み上げパターンで提供することができる）。第１の流体流チャネルは、第２の流体流チャネルと異なる長さを有することができる。
【００８２】
この特徴は、第１および第２の流体流チャネルに対して異なるチャネル長さを提供し、第１および第２の流体の異なる流体特性および動作条件（流量など）を考慮することを可能にする。最適化は、第１および第２の流体流が異なる熱入口長さを有することを考慮するために、（第３の方向から見て）正方形の熱交換モジュール以外の矩形の熱交換モジュールを可能にすることによって到達できることが認識される。
【００８３】
第１および第２の流体流チャネルは、好ましくは、円形断面を有する。第１の流体流チャネルは、第２の流体流チャネルの第２の直径Ｄ２よりも大きい、または小さい第１の直径Ｄ１を有することができる。より長いという用語は、第１の直径Ｄ１が、第２の直径Ｄ２よりも少なくとも１０％長く、Ｄ１＞１．１×Ｄ２であることを示すために使用される。より短いという用語は、第１の直径Ｄ１が、第２の直径Ｄ２よりも少なくとも１０％短く、Ｄ１＜０．９×Ｄ２であることを示すために使用される。
【００８４】
図１ｂは、マニホールドが位置付けられる第１および第２の方向において隣接する熱交換モジュール１０の間に間隙が提供されることをさらに示す。これらの間隙は、第１および第２のマニホールドを作成する。
【００８５】
一実施形態によれば、第１の方向において隣接する熱交換モジュール１０が、互いに対して中間距離（ｄｘ）に位置付けられ、それによって、第１のマニホールド１２を作成し、第２の方向において隣接する熱交換モジュール１０が、互いに対して中間距離（ｄｙ）に位置付けられ、それによって、第２のマニホールド２２を作成する、間接熱交換器を提供する。
【００８６】
下でより詳細に説明されるように、第１の方向に延在する複数の第１の流体流チャネル１１、および複数の第２の流体流チャネル２１の、および結果的に第１および第２のマニホールドの異なるレイアウトが可能である。
【００８７】
上で示したように、本明細書で提案される構造は、間接熱交換器の全体的なレイアウトおよび形状を設計する自由度を提供する。第１のマニホールドならびに第２のマニホールドを使用して、第１、第２、または第３の方向において隣接する熱交換モジュール１０の第１および第２の流体流チャネルを流体接続することができる。
【００８８】
図２ａに概略的に表される一実施形態によれば、第１のマニホールド１２は、第１の方向において隣接する２つの熱交換モジュール１０を流体接続し、第２のマニホールド２２は、第１の方向において隣接する２つの熱交換モジュール１０を流体接続する。
【００８９】
この実施形態によれば、第１の流体は、いかなる屈曲も伴うことなく直列に位置付けられたいくつかの熱交換モジュール１０を通って流れ、一方で、第２の流体流は、第２の流体流チャネル２１から第２のマニホールド２２に、およびその逆に移動するときに、屈曲を伴ういくつかの熱交換モジュールを通って蛇行する。この実施形態は、第１の流体流が一方から次の熱交換モジュールに流れるときに急激な屈曲をなさないという利点を有する。
【００９０】
第１の方向において隣接する熱交換モジュール１０は、互いに対して中間距離ｄｘに位置付けて、マニホールド、すなわち、隣接する熱交換モジュール間の「開口領域」を作成することができ、第１の流体流が、均一な速度および実質的に平坦な温度プロファイルを形成することを可能にする。これは、第１の流体流が次の熱交換モジュール１０に進入するときに、同じように、流体流チャネルの長さ全体を通じて、または少なくとも本質的部分を通じて未発達の流れを有するという利点を利用することを確実にする。また、これは、すべての熱交換モジュールが類似する流入条件を受けるので、間接熱交換器のシミュレーションを容易にする。
【００９１】
一方で、ｄｘの値は、好ましくは、間接熱交換器のサイズを制限するために、できるだけ小さく、一方で、ｄｘの値は、好ましくは、上で述べた利点を可能にするために、十分大きい。したがって、一実施形態によれば、距離ｄｘは、第１の流体流チャネルの長さの７０％以下、好ましくは第１の流体流チャネルの長さの少なくとも５０％である。一実施形態によれば、ｄｘ＞０である。
【００９２】
そのような一実施形態の一実施例を図２ａに概略的に表し、下でさらに詳細に説明する。
【００９３】
第１のマニホールドは、距離ｄｘに等しい第１の方向の長さを有し、さらに、第２および第３の方向のそれぞれにおいて熱交換モジュールの寸法に合致するように、第２および第３の方向において寸法決定される。
【００９４】
第２のマニホールドは、それが流体接続する、隣接する熱交換モジュールに沿って第１の方向に延在し、距離ｄｘは、さらに、第１および第３の方向それぞれにおいて隣接する熱交換モジュールの寸法に合致するように、第１および第３の方向において寸法決定される。
【００９５】
後続の第２のマニホールドは、第２の方向において熱交換モジュールの交互側部に位置付けられ、また、ｄｘを加えた第１の方向における熱交換モジュールの寸法に実質的に等しい距離で、第１の方向において互いに対してオフセットされ、それによって、蛇行した第２の流体経路を作成する。
【００９６】
第１および第２の流体流は、熱交換モジュール１０内で直交流であり、間接熱交換器全体のレベルで対向流である。
【００９７】
図２ｂに概略的に表される一実施形態によれば、第１のマニホールドは、第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続し、第２のマニホールドは、第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する。
【００９８】
そのような一実施形態の一実施例を図２ｂに概略的に表し、下でさらに詳細に説明する。そのような一実施形態は、利用可能なプロットスペースが限られた状況において、例えば、海洋設備（固定プラットフォーム、半潜水式プラットフォーム、重力式プラットフォーム、張力脚プラットフォーム、および浮体式生産船舶を含む）などに対して、特に有利であり得る。海洋設備の例は、浮体式液化天然ガス設備（ＦＬＮＧ容器）製造、浮体式生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）、ならびに浮体式貯蔵再ガス化ユニット（ＦＳＲＵ）である。
【００９９】
この実施形態によれば、第１の流体は、いくつかの熱交換モジュール１０を通って蛇行し、さらに、第２の流体流は、いくつかの熱交換モジュールを通って蛇行し、流体流チャネルからマニホールドに、およびその逆に移動するときに、第１および第２の流れがどちらも屈曲を伴う。
【０１００】
第１のマニホールドは、距離ｄｘ／２を通じて第１の方向に延在し、第２の方向において隣接する熱交換モジュールの寸法に合致するように第２の方向に延在し、２つの隣接する熱交換モジュールに沿って第３の方向に延在する。
【０１０１】
第２のマニホールドは、第１の方向において隣接する熱交換モジュールの寸法に合致するように第１の方向に延在し、距離ｄｙ／２を通じて第２の方向に延在し、２つの隣接する熱交換モジュールに沿って第３の方向に延在する。
【０１０２】
熱交換モジュールが、必ずしも当てはまるとは限らないが、第３の方向において中間距離ｄｚに位置付けられた場合、第１および第２のマニホールドもまた、第３の方向のおいてこの中間距離ｄｚを覆う。
【０１０３】
説明される実施形態は、必要とされるプロットスペースを増加させることなく、熱交換モジュールを直列に位置付けることを可能にする。これは、船または艀の上、例えば、ＦＬＮＧ船舶（浮体式液化天然ガス）またはＬＮＧ再ガス化船舶（ＬＮＧ：液化天然ガス）などの、利用可能なプロットスペースがより少ない状況において特に有利であり得る。
【０１０４】
第１および第２の流体流は、対向流または並流であり得る。
【０１０５】
一実施形態によれば、間接熱交換器１は、第１の方向において隣接する熱交換モジュールを流体接続する複数の第１のマニホールドと、第２または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第１のマニホールドと、を備える。
【０１０６】
そのような一実施形態の一実施例を図２ｃに概略的に表す。
【０１０７】
そのような一実施形態によれば、第１の入口と第１の出口とを接続する１つ以上の第１の流体経路は、第１の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第１の群、続いて、第１の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第２の群、続いて、第１の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第３の群を通り抜け、第１および第２の群は、第２または第３の方向において互いに隣接しており、また、第２または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを接続する第１のマニホールドによって流体連通し、第２および第３の群は、第２または第３の方向において互いに隣接しており、また、第２または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを接続する第１のマニホールドによって流体連通する。
【０１０８】
熱交換モジュール１０の任意の適切な量のさらなる群が、それぞれの１つ以上の第１の流体経路に加えられ得ることが理解されるであろう。
【０１０９】
そのような一実施形態によれば、間接熱交換器の全体的な形状を設計するための増加した自由度が得られ、第１の方向における間接熱交換器の長さ、ならびに第３の方向における間接熱交換器の高さを調整することができる。熱交換モジュールの数に対する屈曲（第３の方向に延在するマニホールド）の数が制限されるので、第１の流れが受ける圧力降下を比較的低く保つことができる。
【０１１０】
図２ｄに概略的に表される一実施形態によれば、間接熱交換器１は、第２の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第２のマニホールドと、第１または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを流体接続する複数の第２のマニホールドと、を備える。
【０１１１】
そのような一実施形態の一実施例を図２ｄに概略的に表す。
【０１１２】
そのような一実施形態によれば、第２の入口と第２の出口とを接続する１つ以上の第２の流体経路は、第２の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第１の群、続いて、第２の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第２の群、続いて、第２の方向に直列に位置付けられた熱交換モジュール１０の第３の群を通り抜け、第１および第２の群は、第１または第３の方向において互いに隣接しており、また、第１または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを接続する第２のマニホールドによって流体連通し、第２および第３の群は、第１または第３の方向において互いに隣接しており、また、第１または第３の方向において隣接する２つの熱交換モジュールを接続する第２のマニホールドによって流体連通する。
【０１１３】
熱交換モジュール１０の任意の適切な量のさらなる群が、それぞれの１つ以上の第２の流体経路に加えられ得ることが理解されるであろう。
【０１１４】
そのような一実施形態によれば、間接熱交換器の全体的な形状を設計するための増加した自由度が得られ、第２の方向における間接熱交換器の長さ、ならびに第３の方向における間接熱交換器の高さを調整することができる。熱交換モジュールの数に対する屈曲（第３の方向に延在するマニホールド）の数が制限されるので、第２の流れが受ける圧力降下を比較的低く保つことができる。
【０１１５】
一実施形態によれば、第１の入口は、第１の分配ヘッダ１０１を備え、第１の出口は、第１の回収ヘッダ１０２を備え、第２の入口は、第２の分配ヘッダ１０３を備え、第２の出口は、第２の回収ヘッダ１０４を備える。これは、すでに上で論じた図１ａに概略的に表されている。
【０１１６】
ヘッダは、任意の適切な形状を有することができ、例えば、矩形グリッドの表面の少なくとも一部を覆うキャップとして形成することができる。ヘッダは、内部部品を備えることができ、または流体の分配を最適化するための特定の形状を備えることができる。
【０１１７】
上に示したように、それぞれの分配ヘッダおよび回収ヘッダは、それぞれ、矩形グリッドの単一の表面と関連付けることができる。異なる設計オプションが可能である。
【０１１８】
分配ヘッダおよび回収ヘッダは、流体流が熱交換モジュールに直接進入することを可能にする矩形グリッドの表面と関連付けることができる。これは、第１の分配ヘッダが、第１の方向に面する矩形グリッドの第１の表面と関連付けられる実施形態、第１の回収ヘッダが、第１の表面の反対方向に面する矩形グリッドの第２の表面と関連付けられる実施形態、第２の分配ヘッダが、第２の方向に面する矩形グリッドの第３の表面と関連付けられている実施形態、および第２の回収ヘッダが、第３の表面の反対方向に面する矩形グリッドの第４の表面と関連付けられる実施形態に当てはまり得る。
【０１１９】
しかしながら、代替の実施形態が考えられ、該実施形態において、それぞれの分配ヘッダおよび回収ヘッダは、熱交換モジュールを通るそれぞれの流体流の方向と異なる方向に面する矩形グリッドのそれぞれの表面と関連付けられる。例えば、第１の分配ヘッダを、第２の方向に面する矩形グリッドの第１の表面（の一部）と関連付けることができ、第１の回収ヘッダを、第１の表面の反対方向に面する矩形グリッドの第２の表面（の一部）と関連付けることができ、第２の分配ヘッダを、第３の方向に面する矩形グリッドの第３の表面（の一部）と関連付けることができ、第２の回収ヘッダを、第３の表面の反対方向に面する矩形グリッドの第４の表面（の一部）と関連付けることができる。
【０１２０】
そのような実施形態では、それぞれの第１および第２の分配ヘッダと、熱交換モジュールの第１の流体流チャネル１１および第２の流体流チャネル２１とを流体接続するために、１つ以上の第１および第２の流体配信チャネルを提供することができ、それぞれの第１および第２の回収ヘッダと、熱交換モジュールの第１の流体流チャネル１１および第２の流体流チャネル２１とを流体接続するために、１つ以上の第１および第２の流体回収チャネルを提供することができる。好ましくは、そのような第１および第２の流体配信チャネルは、２つの隣接する熱交換モジュール（の列）の間に提供されて、それぞれ、隣接する熱交換モジュール（の列）の両方に第１および第２の流体を提供する。同様に、そのような第１および第２の流体回収チャネルは、２つの隣接する熱交換モジュール（の列）の間に提供されて、それぞれ、隣接する熱交換モジュール（の列）の両方から第１および第２の流体を受容する。
【０１２１】
さらなる実施形態によれば、第１の流体経路の第１のセットおよび第２の流体経路の第１のセットは、熱交換モジュール１０の第１のセットと関連付けられ、第１の流体経路の第２のセットおよび第２の流体経路の第２のセットは、熱交換器モジュール１０の第２のセットと関連付けられる。熱交換モジュール１０の第１のセットおよび第２のセットは、重ならない。第１および第２の流体経路の第１のセットは、熱交換モジュールの第１のセットと排他的に関連付けられ、第１および第２の流体経路の第２のセットは、熱交換モジュールの第２のセットと排他的に関連付けられる。追加的な排他的に関連付けられた第１および第２の流体経路を有する熱交換モジュールの追加的なセットを提供することができる。このように、第１および第２の流体経路の異なるセットは、互いに平行に提供される。第１および第２の流体分配チャネルならびに第１および第２の流体回収チャネルは、流体経路の異なるセットを通じて第１および第２の流体を分配するために提供される。
【０１２２】
本出願は、比較的コンパクトな熱交換器に関する。この熱交換器は、液化天然ガスを処理するための設備において好都合に使用することができる。熱交換器は、典型的に、そのような設備の相当な領域を占有するので、ならびに領域および必要とされるプロットスペースは、必要とされる資本的支出に直接影響を及ぼすので、よりコンパクトな熱交換器を利用できることは、ＣＡＰＥＸの相当な節減を可能にすることができる。よって、ＣＡＰＥＸは、そのような設備の経済的な継続性の主要な要因である。しかしながら、本開示の熱交換器の設計はまた、より効率的な熱伝達も可能にする。よって、より効率的な熱伝達は、必要とされる熱交換器の量を低減させ、結果的に、必要とされる領域、プロットスペース、および関連コストをさらに低減させる。
【０１２３】
よりコンパクトな熱交換器の場合、同じ体積内により広い表面積を配置することを可能にするので、駆動装置は、より小さいチャネル直径を使用する。これは、材料および関連コストの要件を低減させる。より小さいチャネル直径を適用することによって、薄層をなす流れ領域で動作するように熱交換器を設計することに有益になる。薄層をなす流れ領域には、より良好な熱伝達および改善された圧力降下率が存在する。利点は、例えば、小さいチャネル直径（本明細書において「小さい」とは、例えば、１ｍｍ以下のオーダーの各流れチャネル１１、２１の直径）の比率において特に有益である。薄層をなす流れ領域で動作するように熱交換器を設計するとき、この領域は、完全に発達した流れよりも良好な熱伝達係数を有するので、チャネル長さを入口長さの範囲内に保つことが好ましくなる。
【０１２４】
入口長さを使用するためには、流れをチャネルに導き、熱交換器を通って進行するときに、数回、再回収しなければならない。十分な温度低減の提供を可能にするために比較的多数の後続の熱交換器モジュールが必要であるので、液化天然ガスを処理するための方法で使用する場合などの、産業規模の熱交換器の場合に、この問題を悪化させる。上では、少なくとも８つのモジュールを備える一実施形態を説明している。しかしながら、本明細書の「多数の」という句は、８つを超える数のモジュール、例えば、約２０〜１００個またはそれ以上の相互接続した熱交換器モジュールを指す。
【０１２５】
従来の製造技術（管の機械加工、溶接など）は、製作中に複雑さをもたらすので、接続モジュールに適切な再回収領域を作製するには不適当である。結果的に、現在、効果的に熱入口長さを使用するために再回収領域を有する、いかなる産業規模の熱交換器も存在しない。一例として、印刷回路熱交換器（ＰＣＨＥ）は、現在、石油およびガス産業で使用されている最もコンパクトな構造の熱交換器であり、さらに、ＰＣＨＥは、熱交換器の入口と出口との間に連続チャネルを有する。
【０１２６】
図３は、垂直軸の温度Ｔと、水平軸のチャネル長さＬｃｈとを示す線図を示す。連続チャネルを有する従来の熱交換器の場合、第１のチャネル内の送給ストリーム温度プロファイル１５０は、高温端１５２から低温端１５４に例えば連続的に降下し得る。第１のチャネルに対して垂直に配設された連続する第２のチャネルは、冷媒を保持することができる。第２のチャネル内を流れる冷媒の冷媒温度プロファイル１６０は、結果的に、例えば連続的に、低温端１６２から高温端１６４に上昇し得る。両方のチャネルの入口における温度（すなわち、高温端１５２と低温端１６２との間の温度）の差は、両方のチャネルの温度が交差点１７０によって示されるように交差するのを回避するのに十分でなければならない。
【０１２７】
図４に示されるように、本開示の熱交換器ユニットのモジュールセットアップは、温度の交差を回避することを可能にする。図４は、温度Ｔと、例えば３つの後続のモジュール１０における例えば３つのチャネルＬｃｈ１、Ｌｃｈ２、Ｌｃｈ３のチャネル長さＬとを一例としてグラフ様式に示す。本明細書で、送給ストリーム温度プロファイル１８０は、第１のチャネルＬｃｈ１から、第２のチャネルＬｃｈ２、第３のチャネルＬｃｈ３を通して、高温端１８２から低温端１８４に降下する。冷媒は、第３のチャネルＬｃｈ３から、第２のチャネルＬｃｈ２、第１のチャネルＬｃｈ１を通って、対向流で流れる。これは、第３または最後のチャネルの低温端１９２〜高温端１９４から、第２のチャネルの低温端２０２〜高温端２０４に、そして第１のチャネルの低温端２１２〜高温端２１４に徐々に上昇する、後続の冷媒温度プロファイル１９０、２００、および２１０をもたらす。本開示の熱交換器ユニット１００は、実質的に無制限の数の後続のモジュールを加えることによって、図４の温度プロファイルを産業規模に拡大することを可能にする。
【０１２８】
ＵＳ３９８６５４９およびＵＳ２０１３／０１２５５４５で開示されている熱交換器は、小規模の用途、それぞれ家庭または車両を意図しており、また、経済的に実行可能な方法でスケールアップするには不適当である。例えば、（序論で論じた）ＵＳ２０１３／０１２５５４５Ａ１で開示されている熱交換器は、流体を中間工程で混合して、下流の熱交換チャネルにおいて一様な温度を達成する構成を有する。これは、対向流配向を達成するための作動流体のより均一な加熱または冷却につながる。
【０１２９】
本出願の熱交換器は、マニホールドを備え、該マニホールドは、後続のモジュールごとに対向流配向を達成することを可能にするだけでなく、流れを混合して、均一な速度プロファイルでそれぞれのモジュールにおいて流れを開始させる。これは、熱入口長さの利点の効果的な使用を可能にする。加えて、本出願の熱交換器は、石油およびガスの印刷回路熱交換器（ＰＣＨＥ）に使用される現在最小の熱交換器に対して、質量の減少および体積の減少の両方を提供する。
【０１３０】
本開示の熱交換器は、産業規模での用途を可能にするようにスケールアップすることができる。例えば、熱交換ユニット１００は、液化天然ガスを処理するための設備内の水冷式熱交換器を置き換えるようにスケーリングすることができる。そのような用途において、本開示の熱交換器は、６０℃のオーダーの処理温度から０〜１０℃のオーダーの水ループ温度に天然ガス流を冷却するための工程に組み込むことができる。代替の実施形態は、
【０１３１】
実際の実施形態において、熱交換ユニット１００は、（図１ａに示されるように）５０個のオーダーの相互接続した熱交換モジュール１０を備えることができる。熱交換ユニットの入口および出口のフランジ付き接続は、多数の熱交換ユニット１００を必要に応じて並列または直列のいずれかで接続することを可能にする。
【０１３２】
実際の実施形態において、モジュール１０は、（ｘおよびｙ方向でそれぞれ）１０〜５０ｃｍ（例えば、約２０ｃｍ）のオーダーの長さおよび／または幅を有することができる。モジュール１０（ｚ方向）の高さは、２０〜１００ｃｍ（例えば、約５０ｃｍ）のオーダーのであり得る。熱交換ユニット１００（図１ａ）は、幅約１．２５ｍ、長さ２ｍ、および高さ１．５ｍのオーダーであり得る。熱交換ユニット１００内部で相互接続した熱交換モジュール１０のアセンブリは、７５ｃｍのオーダーの幅、１ｍのオーダーの高さを有し、また、ユニット１００の実質的に全長にまたがり得る。
【０１３３】
したがって、熱交換モジュール１００は、産業規模の用途に、例えば液化天然ガスを処理するのに加工するのに適している。単一のユニット１００は、高体積のスループットを取り扱うのに十分な大きさにサイズ決定することができる。さらに、ユニット１００は、トラック、クレーン、および／または船舶などによって工業現場におよびそこから従来の手段によって運搬するようにサイズ決定することができる。冷却能力を高めるために、多数のユニット１００を並列および／または直列で含むことができる。
【０１３４】
天然ガスを液化するための設備における用途の場合、冷媒およびプロセスストリーム（典型的に、前処理された天然ガス）の流量は、０．５〜２０ｍ／ｓのオーダーであり得る。本開示の熱交換モジュールは、水、メタン、エタン、プロパン、および窒素、または混合冷媒（ＭＲ）を含む冷媒の範囲での使用に適している。ＭＲは、典型的に、メタン、エタン、および／またはプロパンなどの炭化水素の混合物を含む。ＭＲは、窒素を含み得る。
【０１３５】
本開示は、上で説明した実施形態および添付の特許請求の範囲に限定されない。多くの変形例が考えられ、それぞれの実施形態の特徴を組み合わせることができる。
【０１３６】
本発明のより良好な理解を促進するために、いくつかの実施形態の特定の態様の以下の実施例を与える。いかなる場合も、これらの実施例は、本発明の範囲を限定または定義するものとして読み取られるべきではない。
【図１ａ】
2020521935.tif 000003
【図１ｂ】
2020521935.tif 000004
【図１ｃ】
2020521935.tif 000005
【図１ｄ】
2020521935.tif 000006
【図２ａ】
2020521935.tif 000007
【図２ｂ】
2020521935.tif 000008
【図２ｃ】
2020521935.tif 000009
【図２ｄ】
2020521935.tif 000010
【図３】
2020521935.tif 000011
【図４】
2020521935.tif 000012
【国際調査報告】
2020521935.tif 000013
2020521935.tif 000014
2020521935.tif 000015