CN102679758A - 并流旋液式蒸汽冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种并流旋液式蒸汽冷凝器，由旋液式汽液混合元件、圆柱形筒体、盖板、圆锥形下封头、进汽管、进水管、分布器、出水管组成。蒸汽与冷却水以同向并流的方式通过旋液式汽液混合元件和冷却水充分混合、换热，蒸汽被冷凝，蒸汽中的不凝性气体随高速流动的水流一起流出。本发明具有冷凝效果好、结构简单、自排不凝气的特点，可用于化工、制药、石油、食品、废水处理等领域真空蒸发过程末效二次蒸汽的冷凝和真空系统。

Description

并流旋液式蒸汽冷凝器

技术领域

本发明涉及一种蒸汽冷凝技术，特别涉及一种在真空蒸发系统中用于二次蒸汽冷凝并自行排出不凝气的装置，属于蒸汽冷凝设备领域。

背景技术

在化工、制药、石油、食品、废水处理等领域常应用真空蒸发过程来实现溶液的蒸发浓缩。蒸发过程中产生的二次蒸汽需要用冷却水来冷凝，并排出不凝性气体，以此来维持蒸发过程的真空操作。

目前广泛使用的冷凝器有列管式间接冷凝器、多层多孔板式直接冷凝器等。使用列管式间接冷凝器时，二次蒸汽中夹带的物料液滴不会污染冷却水，适合物料腐蚀性强的场合，但冷凝器需要的换热面积大，体积庞大，结构复杂，冷却水耗量大，还需要另外配置真空泵以抽取不凝性气体，动力消耗高。多层多孔板式直接冷凝器采用冷却水与二次蒸汽直接接触冷凝，冷凝效果较好，但多孔板上开孔的孔径较小，长期操作时容易堵塞。该直接冷凝器逆流操作时容易造成液泛，或者冷却水返混到蒸发室中，达不到冷凝和抽真空的效果，也需要配置真空泵抽取不凝气。“化工装备技术”1997：18(1)报道了陈晓祥等介绍的“自排不凝气大气冷凝器的设计与应用”，但他们所采用的汽液接触元件仍是多层多孔板，并流操作时二次蒸汽容易造成短路，蒸汽分布效果不好，与冷却水接触状况较差。

本发明就是要克服现有技术的不足，提供一种并流旋液式蒸汽冷凝器，达到冷凝效果好、不堵塞、自排不凝气、产生高真空的目的，以加大真空蒸发系统的传热推动力。

发明内容

本发明提供一种并流旋液式蒸汽冷凝器，达到冷凝效果好、不堵塞、自排不凝气、产生高真空的目的，以加大真空蒸发系统的传热推动力。

在真空蒸发操作过程中，需要将末效蒸发出的二次蒸汽用冷却水冷凝，产生真空，并排出不凝气体。本发明在圆筒形空间内，设置旋液式汽液混合元件，待冷凝的二次蒸汽由冷凝器的上部进入，冷却水经过分布器分布后也从上部与蒸汽同向进入，在第一层旋液式汽液混合元件上接触换热，一起进到下层反向布置的旋液式汽液混合元件上再次接触换热，以达到充分混合、接触、冷凝的效果。

本发明是这样实现的：

待冷凝的二次蒸汽通过进汽管从蒸汽冷凝器的上部圆筒部分进入蒸汽冷凝器(附图1)，冷却水通过上部盖板上设置的进水管进入液体分布器，二次蒸汽和冷却水一起并流进入旋液式汽液混合元件(附图2)，在旋液式混合元件上充分混合、接触，二次蒸汽将热量传给冷却水，部分冷凝。在汽液混合进入旋液式混合元件的过程中，二次蒸汽与冷却水在旋液式汽液混合元件的叶片表面做旋转运动，并可通过叶片上开设的小孔流动，汽水冲击作用大，可以有效分散二次蒸汽。旋液式汽液混合元件安装间距为150～450mm，蒸汽冷凝器内安装旋液式汽液混合元件的个数为3～8块，每两个旋液式汽液混合元件正反方向混合安装，这样在蒸汽和冷却水同向流动的过程中，汽水反复反向流动剪切，冲击加剧，促进小气泡形成，接触更加充分，混合更加均匀，实现充分的换热使蒸汽冷凝，避免出现较大气泡聚集上浮。最下边一块旋液式汽液混合元件与蒸汽冷凝器下部出水管的间距不小于0.8～1.5m，以提高冷却水下降的速度，出水管上部空间保持一定液位，在蒸汽冷凝器下部的圆锥形空间内，被冷凝的二次蒸汽和冷却水一起，夹带不凝气体从下部出水管排出，达到自排不凝气的效果。

旋液式汽液混合元件上装设开有孔的叶片，叶片形状为梯形或弧面形，叶片个数8～20片，叶片间距15～80mm；叶片与底面的倾斜角度为5～35°，与垂直面的倾斜角度为6～25°；叶片上的开孔的形状为圆形、正方形、长方形、菱形、8字形等，开孔大小为3～25mm，开孔间距5～45mm，孔的排列方式为正三角形、正方形。

本发明所述的并流旋液式蒸汽冷凝器，冷凝效果好，用水量少，可减小冷凝器的直径，无液泛和气体短路，防止泥沙堵塞，可以自排不凝气，省去真空泵，节约动力消耗。

附图说明

附图1并流旋液式蒸汽冷凝器

附图2旋液式汽液混合元件

1-冷凝器、2-旋液式汽液混合元件、3-进气管、4-液体分布器、5-进水管、6-出水管、7-阀门、8-泵

2-1内圈、2-2叶片、2-3外圈

具体实施方式

下面结合附图对本发明并流旋液式蒸汽冷凝器进行较详细介绍。

从一个两效真空蒸发系统第二效蒸发室蒸出的1000kg/h二次蒸汽，经过进气管3进入并流旋液式蒸汽冷凝器1，所用蒸汽冷凝器1的直径为300mm，设置3块旋液式汽液混合元件2，第一块和第三块混合元件的叶片顺时针安装，第二块的叶片逆时针安装，安装间距200mm，最下边的第三块旋液式汽液混合元件到冷凝器下部出水口的距离是1000mm。旋液式汽液混合元件2的叶片个数8片，叶片间距20mm；叶片与底面的倾斜角度为10°，与垂直面的倾斜角度为12°；叶片上的开孔的形状为圆形，开孔大小为5mm，开孔间距10mm，孔的排列方式为正三角形。冷却水从由泵8经由阀门7调节从进水管5进入液体分布器4，经液体分布器4均匀分布后喷淋到旋液式汽液混合元件2上，水形成液膜在旋液式汽液混合元件2的叶片上流动，并有部分水穿过叶片上的小孔做穿流流动，进一步增强湍动效果。在旋液式汽液混合元件2上，二次蒸汽和冷却水反复冲击、混合接触，强化了传热，蒸汽冷凝效果好，在二次蒸汽冷凝过程中，没有不凝气聚集引起的大气泡出现并上浮的现象发生，小气泡分散于冷凝1底部液相中，随着冷却水一起从出水管6排出，省去了真空泵，真空度达到0.09MPa。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.并流旋液式蒸汽冷凝器，由旋液式汽液混合元件、圆柱形筒体、盖板、圆锥形下封头、进汽管、进水管、分布器、出水管组成。其特征是蒸汽与冷却水以同向并流的方式通过旋液式汽液混合元件和冷却水充分混合、换热，蒸汽被冷凝，蒸汽中的不凝性气体随高速流动的水流一起流出。

2.如权利要求1所述的并流旋液式蒸汽冷凝器，其特征是旋液式汽液混合元件由圆筒形外圈、带有开孔的叶片、圆形内圈组成。

3.如权利要求1所述的并流旋液式蒸汽冷凝器，其特征是旋液式汽液混合元件安装间距为150～450mm，每两个旋液式汽液混合元件正反方向混合安装，蒸汽冷凝器内安装旋液式汽液混合元件的个数为3～8块。

4.如权利要求2所述的旋液式汽液混合元件，其特征是带有开孔的叶片上的开孔形状为圆形、正方形、长方形、菱形、8字形等，开孔大小为3～25mm，开孔间距5～45mm，孔的排列方式为正三角形、正方形。

5.如权利要求2所述的旋液式汽液混合元件，其特征是叶片与底面的倾斜角度为5～35°，与垂直面的倾斜角度为6～25°。

6.如权利要求2所述的旋液式汽液混合元件，其特征是叶片形状为梯形或弧面形，叶片个数8～20片，叶片间距15～80mm。

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