СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕПРЯМОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕЙ ТАКОЙ ТЕПЛООБМЕННИК

1. Способ использования непрямого теплообменника (1), причем непрямой теплообменник содержит по меньшей мере один блок (100) теплообменника, содержащий:
первое впускное отверстие для приема первого потока текучей среды,
первое выпускное отверстие для выпуска первого потока текучей среды,
второе впускное отверстие для приема второго потока текучей среды,
второе выпускное отверстие для выпуска второго потока текучей среды,
множество теплообменных модулей (10), расположенных в прямоугольной решетке, причем решетка имеет первое направление, второе направление и третье направление, причем каждый из теплообменных модулей содержит первую переднюю поверхность модуля и вторую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу в первом направлении, причем каждый из теплообменных модулей содержит третью переднюю поверхность модуля и четвертую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу во втором направлении, и каждый из теплообменных модулей (10) содержит множество первых каналов (11) для потока текучей среды, проходящих между первой передней поверхностью модуля и второй передней поверхностью модуля, для размещения первого потока текучей среды, и множество вторых каналов (21) для потока текучей среды, проходящих между третьей передней поверхностью модуля и четвертой передней поверхностью модуля для размещения второго потока текучей среды,
первые коллекторы (12), сообщающие по текучей среде множество первых каналов (11) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством первых каналов (11) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более первых путей потока текучей среды, соединяющих первое впускное отверстие с первым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10), и
вторые коллекторы (22), сообщающие по текучей среде множество вторых каналов (21) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством вторых каналов (21) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более вторых путей потока текучей среды, соединяющих второе впускное отверстие со вторым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10),
1
1
TL, 1
при этом первые каналы (11) для потока текучей среды имеют первую длину L канала в первом направлении, причем первая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка первой текучей среды в первых каналах (11) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1),
2
2
TL, 2
вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют вторую длину L канала во втором направлении, причем вторая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка второй текучей среды во вторых каналах (21) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1),
причем способ включает этапы:
подачи первого потока текучей среды в один из первых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора первого потока текучей среды в одном из первых коллекторов при прохождении через теплообменник;
подачи второго потока текучей среды в один из вторых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора второго потока текучей среды в одном из вторых коллекторов при прохождении через теплообменник и
сбора первыми коллекторами первой текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех первых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировки по меньшей мере части первой текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачи первой текучей среды в первые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля.
1
2
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая длина L канала длиннее или короче, чем вторая длина L канала.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что теплообменные модули (10), смежные в первом направлении, расположены на промежуточном расстоянии (dx) друг от друга, тем самым создавая первые коллекторы (12), и при этом теплообменные модули (10), смежные во втором направлении, расположены на промежуточном расстоянии (dy) друг от друга, создавая тем самым вторые коллекторы (22).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что внутри теплообменных модулей (10) множество первых каналов (11) для потока текучей среды и множество вторых каналов (21) для потока текучей среды размещены друг над другом в третьем направлении.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первые коллекторы (12) соединяют по текучей среде два теплообменных модуля (10), смежных в первом направлении, а вторые коллекторы (22) соединяют по текучей среде два теплообменных модуля (10), смежных в первом направлении.
6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что первые коллекторы (12) соединяют по текучей среде два теплообменных модуля, смежных в третьем направлении, а вторые коллекторы (22) соединяют по текучей среде два теплообменных модуля (10), смежных в третьем направлении.
7. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что блок (100) непрямого теплообменника содержит множество первых коллекторов, соединяющих по текучей среде теплообменные модули, смежные в первом направлении, и множество первых коллекторов, соединяющих по текучей среде два теплообменных модуля, смежных во втором или третьем направлении.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
блок (100) непрямого теплообменника содержит множество вторых коллекторов, соединяющих по текучей среде два теплообменных модуля, смежных во втором направлении, и множество вторых коллекторов, соединяющих по текучей среде два теплообменных модуля, смежных в первом или третьем направлении.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первое впускное отверстие содержит первый распределительный коллектор (101), первое выпускное отверстие содержит первый собирающий коллектор (102), второе впускное отверстие содержит второй распределительный коллектор (103) и второе выпускное отверстие содержит второй собирающий коллектор (104).
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первый набор первых путей потока текучей среды и первый набор вторых путей потока текучей среды связаны с первым набором теплообменных модулей (10), а второй набор первых путей потока текучей среды и второй набор вторых путей потока текучей среды связаны со вторым набором теплообменных модулей (10).
11. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первые каналы (11) для потока текучей среды и/или вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют диаметр менее 1 мм.
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что первые каналы (11) для потока текучей среды и/или вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют диаметр менее 0,5 мм.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий этап параллельного или последовательного соединения множества блоков (100) теплообмена.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий: сбор вторыми коллекторами второй текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех вторых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировку по меньшей мере части второй текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачу второй текучей среды во вторые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что блок теплообменника содержит по меньшей мере 8 теплообменных модулей.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий этапы использования непрямого теплообменника для переработки сжиженного природного газа или использования непрямого теплообменника для сжижения природного газа.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что первая текучая среда представляет собой хладагент, вторая текучая среда представляет собой технологический поток и расход хладагента и технологического потока составляет 0,5-20 м/с.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий этапы регулирования расхода первого потока текучей среды, температуры при впуске первого потока текучей среды, давления при впуске первого потока текучей среды, расхода второго потока текучей среды, температуры при впуске второго потока текучей среды и давления при впуске второго потока текучей среды таким образом, что первый поток текучей среды и второй поток текучей среды являются ламинарными в первых каналах (11) для потока текучей среды и вторых каналах (11, 21) для потока текучей среды.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что число Рейнольдса первого потока текучей среды в первых каналах (11) для потока текучей среды и второго потока текучей среды во вторых каналах (21) для потока текучей среды составляет вплоть до 900 или меньше.
20. Способ проектирования установки, содержащей непрямой теплообменник, причем непрямой теплообменник содержит по меньшей мере один блок (100) теплообменника, содержащий:
первое впускное отверстие для приема первого потока текучей среды,
первое выпускное отверстие для выпуска первого потока текучей среды,
второе впускное отверстие для приема второго потока текучей среды,
второе выпускное отверстие для выпуска второго потока текучей среды,
по меньшей мере 8 теплообменных модулей (10), расположенных в прямоугольной решетке, причем решетка имеет первое направление, второе направление и третье направление, причем каждый из теплообменных модулей содержит первую переднюю поверхность модуля и вторую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу в первом направлении, причем каждый из теплообменных модулей содержит третью переднюю поверхность модуля и четвертую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу во втором направлении, и каждый из теплообменных модулей (10) содержит множество первых каналов (11) для потока текучей среды, проходящих между первой передней поверхностью модуля и второй передней поверхностью модуля, для размещения первого потока текучей среды, и множество вторых каналов (21) для потока текучей среды, проходящих между третьей передней поверхностью модуля и четвертой передней поверхностью модуля для размещения второго потока текучей среды,
первые коллекторы (12), сообщающие по текучей среде множество первых каналов (11) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством первых каналов (11) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более первых путей потока текучей среды, соединяющих первое впускное отверстие с первым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10), и
вторые коллекторы (22), сообщающие по текучей среде множество вторых каналов (21) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством вторых каналов (21) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более вторых путей потока текучей среды, соединяющих второе впускное отверстие со вторым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10),
1
1
TL, 1
при этом первые каналы (11) для потока текучей среды имеют первую длину L канала в первом направлении, причем первая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка первой текучей среды в первых каналах (11) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1),
2
2
TL, 2
вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют вторую длину L канала во втором направлении, причем вторая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка второй текучей среды во вторых каналах (21) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1), при этом
первые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи первого потока текучей среды в один из первых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора первого потока текучей среды в одном из первых коллекторов при прохождении через теплообменник;
вторые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи второго потока текучей среды в один из вторых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора второго потока текучей среды в одном из вторых коллекторов при прохождении через теплообменник и
первые коллекторы выполнены с возможностью сбора первой текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех первых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировки по меньшей мере части первой текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачи первой текучей среды в первые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля,
отличающийся тем, что способ проектирования включает:
определение проектных рабочих параметров непрямого теплообменника, причем проектные рабочие параметры включают одно или более из: расхода первого потока текучей среды, температуры при впуске первого потока текучей среды, температуры при выпуске первого потока текучей среды, давления при впуске первого потока текучей среды, давления при выпуске первого потока текучей среды, физических свойств, таких как массовая плотность, вязкость, удельная теплоемкость и теплопроводность первой текучей среды, расхода второго потока текучей среды, температуры при впуске второго потока текучей среды, температуры при выпуске второго потока текучей среды, давления при впуске второго потока текучей среды, давления при выпуске второго потока текучей среды, тепловой нагрузки непрямого теплообменника, физических свойств, таких как массовая плотность, вязкость, удельная теплоемкость и теплопроводность второй текучей среды,
при этом способ дополнительно включает, на основании проектных рабочих параметров,
определение количества теплообменных модулей, которые должны содержаться в первом и втором путях потока текучей среды,
определение количества первого и второго каналов (11, 21) для потока текучей среды для каждого теплообменного модуля, а также размеров поперечного сечения первого и второго каналов (11, 21) для потока текучей среды,
определение длины первого и второго каналов (11, 21) для потока текучей среды,
определение размеров первого и второго коллекторов,
определение схемы прямоугольной решетки,
определение размеров первого распределительного коллектора (101), первого собирающего коллектора (102), второго распределительного коллектора (103) и второго собирающего коллектора (104).
21. Способ изготовления установки, содержащей непрямой теплообменник (1), причем непрямой теплообменник содержит по меньшей мере один блок (100) теплообменника, содержащий:
первое впускное отверстие для приема первого потока текучей среды,
первое выпускное отверстие для выпуска первого потока текучей среды,
второе впускное отверстие для приема второго потока текучей среды,
второе выпускное отверстие для выпуска второго потока текучей среды,
по меньшей мере 8 теплообменных модулей (10), расположенных в прямоугольной решетке, причем решетка имеет первое направление, второе направление и третье направление, причем каждый из теплообменных модулей содержит первую переднюю поверхность модуля и вторую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу в первом направлении, причем каждый из теплообменных модулей содержит третью переднюю поверхность модуля и четвертую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу во втором направлении, и каждый из теплообменных модулей (10) содержит множество первых каналов (11) для потока текучей среды, проходящих между первой передней поверхностью модуля и второй передней поверхностью модуля, для размещения первого потока текучей среды, и множество вторых каналов (21) для потока текучей среды, проходящих между третьей передней поверхностью модуля и четвертой передней поверхностью модуля для размещения второго потока текучей среды,
первые коллекторы (12), сообщающие по текучей среде множество первых каналов (11) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством первых каналов (11) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более первых путей потока текучей среды, соединяющих первое впускное отверстие с первым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10), и
вторые коллекторы (22), сообщающие по текучей среде множество вторых каналов (21) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством вторых каналов (21) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более вторых путей потока текучей среды, соединяющих второе впускное отверстие со вторым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10),
1
1
TL, 1
при этом первые каналы (11) для потока текучей среды имеют первую длину L канала в первом направлении, причем первая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка первой текучей среды в первых каналах (11) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1),
2
2
TL, 2
вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют вторую длину L канала во втором направлении, причем вторая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка второй текучей среды во вторых каналах (21) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1), при этом
первые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи первого потока текучей среды в один из первых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора первого потока текучей среды в одном из первых коллекторов при прохождении через теплообменник;
вторые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи второго потока текучей среды в один из вторых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора второго потока текучей среды в одном из вторых коллекторов при прохождении через теплообменник и
первые коллекторы выполнены с возможностью сбора первой текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех первых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировки по меньшей мере части первой текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачи первой текучей среды в первые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля,
отличающийся тем, что способ включает изготовление множества теплообменных модулей (10) с использованием методов трехмерной печати или методов химического травления.
22. Установка для переработки сжиженного природного газа, отличающаяся тем, что установка содержит по меньшей мере один непрямой теплообменник (1), причем теплообменник содержит по меньшей мере один блок (100) теплообмена, содержащий:
первое впускное отверстие для приема первого потока текучей среды,
первое выпускное отверстие для выпуска первого потока текучей среды,
второе впускное отверстие для приема второго потока текучей среды,
второе выпускное отверстие для выпуска второго потока текучей среды,
множество теплообменных модулей (10), расположенных в прямоугольной решетке, причем решетка имеет первое направление, второе направление и третье направление, причем каждый из теплообменных модулей содержит первую переднюю поверхность модуля и вторую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу в первом направлении, причем каждый из теплообменных модулей содержит третью переднюю поверхность модуля и четвертую переднюю поверхность модуля, противоположные друг другу во втором направлении, и каждый из теплообменных модулей (10) содержит множество первых каналов (11) для потока текучей среды, проходящих между первой передней поверхностью модуля и второй передней поверхностью модуля, для размещения первого потока текучей среды, и множество вторых каналов (21) для потока текучей среды, проходящих между третьей передней поверхностью модуля и четвертой передней поверхностью модуля для размещения второго потока текучей среды,
первые коллекторы (12), сообщающие по текучей среде множество первых каналов (11) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством первых каналов (11) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более первых путей потока текучей среды, соединяющих первое впускное отверстие с первым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10), и
вторые коллекторы (22), сообщающие по текучей среде множество вторых каналов (21) для потока текучей среды одного из теплообменных модулей с множеством вторых каналов (21) для потока текучей среды смежного теплообменного модуля (10), образуя тем самым один или более вторых путей потока текучей среды, соединяющих второе впускное отверстие со вторым выпускным отверстием и проходящих через два или более теплообменных модулей (10),
1
1
TL, 1
при этом первые каналы (11) для потока текучей среды имеют первую длину L канала в первом направлении, причем первая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка первой текучей среды в первых каналах (11) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1),
2
2
TL, 2
вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют вторую длину L канала во втором направлении, причем вторая длина L канала меньше или равна длине L термического входного участка второй текучей среды во вторых каналах (21) для потока текучей среды для предварительно определенных проектных рабочих параметров непрямого теплообменника (1), при этом
первые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи первого потока текучей среды в один из первых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора первого потока текучей среды в одном из первых коллекторов при прохождении через теплообменник;
вторые каналы для потока текучей среды выполнены с возможностью подачи второго потока текучей среды в один из вторых каналов для потока текучей среды и повторного, неоднократного сбора второго потока текучей среды в одном из вторых коллекторов при прохождении через теплообменник и
первые коллекторы выполнены с возможностью сбора первой текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех первых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировки по меньшей мере части первой текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачи первой текучей среды в первые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля.
23. Установка по п. 22, отличающаяся тем, что вторые коллекторы выполнены с возможностью сбора второй текучей среды из теплообменного модуля, то есть из всех вторых каналов для потока текучей среды указанного теплообменного модуля, транспортировки по меньшей мере части второй текучей среды в другой, смежный теплообменный модуль и подачи второй текучей среды во вторые каналы для потока текучей среды указанного смежного теплообменного модуля.
24. Установка по п. 22 или 23, отличающаяся тем, что первые каналы (11) для потока текучей среды и/или вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют диаметр менее 1 мм.
25. Установка по любому из пп. 22-24, отличающаяся тем, что первые каналы (11) для потока текучей среды и/или вторые каналы (21) для потока текучей среды имеют диаметр менее 0,5 мм.
26. Установка по любому из пп. 22-25, отличающаяся тем, что по меньшей мере один блок (100) теплообмена содержит от 20 до 100 соединенных между собой теплообменных модулей (10) или более.
27. Установка по любому из пп. 22-26, отличающаяся тем, что теплообменные модули (10) имеют длину и/или ширину от 10 см до 50 см.
28. Установка по любому из пп. 22-27, отличающаяся тем, что теплообменные модули (10) имеют высоту порядка 20-100 см.
29. Установка по любому из пп. 22-28, содержащая множество блоков (100) теплообмена, соединенных параллельно или последовательно.