(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210611391.5 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 广东华南特种气体 研究所有限公司 地址 528000 广东省佛山市南海区里 水镇 甘蕉村民委员会里盐公路 （科智厂房 A） (72)发明人 罗孝　郑任重　黄均涛　张均华　 罗美金　 (74)专利代理 机构 佛山市禾才知识产权代理有 限公司 4 4379 专利代理师 单蕴倩　何慧敏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种空温式气化器的换 热区间设计方法 (57)摘要 本发明涉及换热器技术领域。 本发 明公开了 一种空温式气化器的换热区间的设计方法， 包括 以下步骤： 预先设计气化器的管程的排布和数 量； 确定介质流体状态； 计算过冷段区间、 汽化段 区间和过冷段区间所需的换热面积； 根据换热面 积反推过冷区间、 汽化区间和加热区间的换热管 高度， 得到预先设计的管程布局； 根据预先设计 的管程布局， 进行验算， 得到过冷区间、 汽化区间 和加热区间的所需换热面积的验算值； 根据验算 值得出气化器中表面温度高于露点温度的换热 面积比例， 将该高于露点 温度的换热面积单独出 来位于第一气化器， 剩余的换热面积位于第二气 化器； 若验算值超过或小于设计的管程布局的换 热面积值10％， 则重新设计管程布局。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114861460 A 2022.08.05 CN 114861460 A 1.一种空温式气化器的换 热区间设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 根据现场占地和介质流 量， 预先设计气化器的管程的排布和数量； 根据管程的排布和数量计算过冷区间、 汽化区间和加热区间的介质流速， 确定介质流 体状态； 根据介质与气化器表面的温差、 介质的换热系数和气化器的换热性能， 计算过冷段区 间、 汽化段区间和过冷段区间所需的换 热面积； 根据换热面积反推过冷区间、 汽化区间和加热区间的换热管高度， 得到预先设计的管 程布局； 根据预先设计的管程布局， 进行验算， 得到过冷区间、 汽化区间和加热区间的所需换热 面积的验算 值； 根据验算值得出气化器中表面温度高于露点温度的换热面积比例， 将该高于露点温度 的换热面积单独出来 位于第一气化器， 剩余的换 热面积位于第二气化器； 若验算值超过或小于设计的管程布局的换 热面积值10％， 则重新设计管程布局。 2.根据权利要求1所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述根据介 质与气化器表面的温差、 介质的换热系数和气化器的换热性能， 计算过冷段区间、 汽化段区 间和过冷段区间所需的换 热面积的步骤如下： 计算外界温度与介质在气化器各个表面的相对温差t； 计算外界空气与气化器的表面换 热系数W1； 计算气化器材 料的热阻和计算 翅片的效率 η； 计算过冷区间、 汽化区间和 加热区间的介质流体的换 热系数W2； 计算气化器长时间使用后附着污垢的热阻R； 根据t、 W1、 η、 W2和R计算过冷区间、 汽化区间和 加热区间所需的换 热面积。 3.根据权利要求2所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述计算外 界温度与介质在气化器各个表面的相对温差t的方法为： 根据介质流体的状态选择计算公式， 当介质流体状态为液态和气态时以算数平均温差 公式， 当介质流体 状态为气液混合状态时以对数平均温差公式计算； 根据上述的温差公式， 结合介质流体与外界空气流体的顺流和逆流， 计算气化器表面 的相对温差t。 4.根据权利要求2所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述设定外 界空气与气化器的表面换热系数W1的方法为： 首先设定一个经验值， 之后在验算时进行修 正。 5.根据权利要求2所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述计算气 化器材料的热阻和计算翅片的效率 η 的方法为： 根据热传导 公式计算气化器材料的热阻， 根 据换热器翅片效率公式计算 翅片的效率 η。 6.根据权利要求1所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述根据 预 先设计的管程布局， 进 行验算， 得到过冷区间、 汽化区间和加热区间的所需换热面积的验算 值的步骤为： 根据预先设计的管程布局计算过冷区间、 汽化区间和加热区间的介质流速， 确定介质 流体状态；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114861460 A 2根据介质与气化器表面的温差、 介质的换热系数和气化器的换热性能， 计算过冷段区 间、 汽化段区间和过冷段区间所需的换 热面积， 即为验算 值。 7.根据权利要求1所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 当所述验算 值未超过或小于 设计的管程布局的换热面积值 10％， 且所述设计的管程布局的换热面积值 大于所述验算值时， 在所述验算值增加换热面积后计算气化器中表面温度高于露点温度的 换热面积比例。 8.根据权利要求1所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述气化器 中表面温度高于露点温度的换 热面积比例的计算方法包括以下步骤： 根据验算值确定的换热系数计算过冷区间、 汽化区间和加热区间的表面温度， 找到表 面温度高于当露点温度的区间； 利用穷举法， 推导表面温度高于露点温度的换 热面积比例； 将该高于露点温度的换热面积单独出来， 并增加安全系数换热面积， 作为第 一气化器， 剩余的换 热面积位于气化器； 所述第一气化器和所述第二气化器串联， 按照介质流体的流动方向， 第二气化器位于 第一气化器的上游。 9.根据权利要求1所述的空温式气化器的换热区间设计方法， 其特征在于， 所述重新设 计管程布局再次进行验算， 直至验算 值未超过或小于设计的管程布局的换 热面积值10％。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114861460 A 3