CN103925697A - 超高纯气体换热器及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了超高纯气体换热器，包括外壳，外壳内充满水，左换热管支撑固定板、右换热管支撑固定板、氨循环盘管组件、进料管、出料管、热水循环盘管组件、若干插入式电加热器、热电偶，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接。本发明还公开了超高纯气体换热器的实现方法。本发明具有结构简单、造价便宜、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余热热水组合加热及节能环保等特点。
Description
技术领域
本发明涉及液体汽化技术，具体来说是超高纯气体换热器及其实现方法。
背景技术
超高纯气体是指小于十亿分之一的氧的纯度气体，超高纯气体在电子行业、石油化工、医药国防等各领域发挥着巨大的作用，应用领域主要在集成电路制造、新型电子元器件等领域。基于超高纯气体在电子产业中的重要性,以及国际上对尖端技术的牵制作用，我国对国产超高纯气体的研究及产业化明确重点扶持。
现有技术中，超高纯气体的制备，一般采用蒸馏塔来实现，蒸馏塔按照数量来分例如单塔循环、带预分馏器或后分馏器的单塔、双塔循环和包含两个以上蒸馏塔的循环。
其中一个很重要的步骤就是汽化，现有技术中，一般采用液氨从进料口进入加热管道，加热管道经过燃烧加热或热水加热后，从出料管出来，得到相应的气态氨。
但现有技术中的结构会存在以下技术问题：
1、传热效率较低，能源损耗较大，影响换热器的正常使用；
2、安全性能较差；
3、工作时间较短，汽化量不稳定，生产效率较低；
4、使用寿命较低，因为温度难以控制，气体的纯度难以保证；
5、无保温结构，热损较大。
发明内容
本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造价合适、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余热热水组合加热及节能环保的超高纯气体换热器。
本发明另一目的在于提供一种超高纯气体换热器的实现方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：超高纯气体换热器，包括外壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环盘管组件，氨循环盘管组件的底部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管，氨循环盘管组件下方设置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，外壳底部设置若干插入式电加热器，外壳内设置热电偶，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接。
为了便于操作，便于控制及知道外壳内的情况，所述外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门。
为了便于收集气体、监测气体、观察外壳内水的容量及温度，所述氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部。
为了受热更均匀，使汽化效果更好，所述氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管。
优选的，所述插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器的间距为150～170mm，外壳外表面设置保温层。
优选的，所述插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，外壳外表面设置保温层。
为了便于安装，所述左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板体中间位置纵向开设若干第一条形孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上下相邻第二条形孔之间开设若干圆形换热管通孔。
一种超高纯气体换热器的实现方法，包括以下步骤：
（1）、在外壳内灌满热水，进料管灌入液氨，热水进口通入热水；
（2）、液氨进入氨循环盘管组件，热水经过热水进口进入热水循环盘管组件，热水循环盘管组件内的热水从热水出口流出，热水循环盘管组件的余热给外壳内的热水加热，此时，热电偶感应外壳内热水温度，并把热水温度信息传给PID控制器；
（3）、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器不工作；
（4）、当温度低于设定温度时，经PID控制器运算后调节若干插入式电加热器，对若干插入式电加热器的电阻性负载实现温度控制，使介质温度均匀，达到所需温度；
（5）、液氨在氨循环盘管组件内流动，并进行蒸发汽化，此时，氨循环盘管组件外部热水温度为设定温度；
（6）、液氨经过蒸发汽化后得到气态氨，气态氨从出料管处收集。
所述步骤（1）中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门；所述步骤（2）中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步骤（4）中的插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器的间距为150～170mm，外壳外表面设置保温层；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制5组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间3组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最中间1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80℃。
所述步骤（1）中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门；所述步骤（2）中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步骤（4）中的插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，外壳外表面设置保温层；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制6组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间最顶端1组和其相邻2组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最顶端1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80℃。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1、本发明包括外壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环盘管组件，氨循环盘管组件的底部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管，氨循环盘管组件下方设置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，外壳底部设置若干插入式电加热器，外壳内设置热电偶，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接，具有结构简单、造价便宜、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余热热水组合加热及节能环保等特点。
2、本发明中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门，可以有效的控制操作，生产效率高，方便使用。
3、本发明中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，便于收集气体、监测气体、观察外壳内水的容量及温度，另一方面，密封性强，使用效果极佳。
4、本发明中的插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器的间距为150～170mm，外壳外表面设置保温层，加热均匀，汽化程度高，汽化效果好。
5、本发明中的插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，外壳外表面设置保温层，可以选择加热，节约能源，加热均匀，使用效果好。
6、本发明中的左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板体中间位置纵向开设若干第一条形孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上下相邻第二条形孔之间开设若干圆形换热管通孔，可以便于安装，加热均匀，结构简单，支撑效果好。
7、本发明可连续长时间工作，汽化量极其稳定；采用电加热与余热热水组合加热，在充分利用工业富余热水的同时，又避免了热水不足影响汽化器的正常工作，节能环保；管程采用优质内抛光不锈钢换热管及零部件，优化设计，结构紧凑，噪音和震动小，使用寿命长，并充分保证液氨的高纯度；容器外部采用优质的保温材料，降低热损，节约能源。
附图说明
图1为超高纯气体换热器的整体结构示意图；
图2为超高纯气体换热器的剖视结构示意图；
图3为本发明中出料管液位计下接口处的结构示意图；
图4为本发明中上半圆隔离罩和下半圆隔离罩的结构示意图；
图5为本发明中左换热管支撑固定板的结构示意图。
图中标号与名称如下：
| 1 | 外壳 | 2 | 氨循环盘管组件 |
| 3 | 进料管 | 4 | 出料管 |
| 5 | 热水循环盘管组件 | 6 | 热水进口 |
| 7 | 热水出口 | 8 | 插入式电加热器 |
| 9 | 热电偶 | 10 | 防爆箱 |
| 11 | 进水管 | 12 | 水位计 |
| 13 | 压力表 | 14 | 测温口 |
| 15 | 出水管 | 16 | 安全泄放口 |
| 17 | 出料管液位计上接口 | 18 | 出料管液位计下接口 |
| 19 | 出料管液位计 | 20 | 固定环 |
| 21 | 连接管 | 22 | 双密封面法兰 |
| 23 | 密封垫片 | 24 | 密封板 |
| 25 | 壳内液位计 | 26 | 温度计 |
| 27 | 溢流管 | 28 | 上半圆隔离罩 |
| 29 | 下半圆隔离罩 | 30 | 通孔 |
| 31 | 板体 | 32 | 第一条形孔 |
| 33 | 第二条形孔 | 34 | 圆形换热管通孔 |
| 35 | 保温层 |
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1～5所示，超高纯气体换热器，包括外壳1，外壳1内充满水，外壳1左右两侧分别设置左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环盘管组件2，氨循环盘管组件2的底部进口处连接进料管3，氨循环盘管组件2的顶部出口处连接出料管4，氨循环盘管组件2下方设置热水循环盘管组件5，热水循环盘管组件5的上端为热水进口6，热水循环盘管组件5的下端为热水出口7，本实施例中的热水进口6连接工业热水，外壳1底部设置若干插入式电加热器8，外壳1内设置热电偶9，热电偶9与外壳1外表面上防爆箱10内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器8连接。
插入式电加热器8内设置联锁保护装置，当插入式电加热器8超温或低液位时，插入式电加热器8的联锁保护装置将立即切断加热电源避免发热元件烧坏，延长使用寿命。低液位由壳内液位计25发出信号。加热器超温时，由插入式电加热器8自带的热电偶发出信号。
防爆电气设备是按国家标准设计制造的不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。因为液氨属可燃介质，因此壳内液位计25、插入式电加热器8、防爆箱10等电器元件都应按国家防爆标准标准进行设计制造。根据所采取的防爆措施，GB3836把防爆电气设备分为隔爆型、增安型、本质安全型、正压型、充油型、充砂型、无火花型、浇封型、气密型和特殊型。
本实施例中的外壳1顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管3穿过进料口，出料管4穿过出料口，进水口连接进水管11，进水管11上设置进水阀门，水位计12穿过水位计接口进入外壳1内部，压力表13穿过压力表接口进入外壳1内部；外壳1上开设若干个测温口14，热电偶9设于测温口内14，本实施例中测温口14为2个；外壳1底部设置出水口，出水口连接出水管15，出水管15上设置出水阀门，氨循环盘管组件2的顶部出口处连接出料管4中部位置，出料管4上部侧边设置安全泄放口16和出料管液位计上接口17，出料管4底部设置出料管液位计下接口18，出料管液位计上接口17连接出料管液位计19上端，出料管液位计下接口18与外壳1连接处设置固定环20，固定环20中间设置连接管21，固定环20内设置双密封面法兰22，双密封面法兰22连接密封垫片23和密封板24，连接管21一端连接出料管液位计下接口28，连接管21另一端连接出料管液位计19下端，出料管液位计19位于外壳1之外；外壳1上部外表面设置壳内液位计25、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计26，溢流口连接溢流管27，溢流管27出口在外壳1底部，壳内液位计25和温度计26的设置是出于成本和安全考虑，当防爆箱10显示的温度与温度计26显示的温度不同时，应该及时关闭系统。
本实施例中的氨循环盘管组件2和热水循环盘管组件5均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管，插入式电加热器8为5组，且呈水平设置，插入式电加热器8外端部套设上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29，上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29上均匀开设若干通孔30，上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29上的通孔30形成对流通道，插入式电加热器8内端部距外壳1内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器8的间距为150～170mm，外壳1外表面设置保温层35，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体31，板体31中间位置纵向开设若干第一条形孔32，第一条形孔32两侧分别均匀开设若干第二条形孔33，上下相邻第二条形孔33之间开设若干圆形换热管通孔34。
一种超高纯气体换热器的实现方法，包括以下步骤：
（1）、在外壳1内灌满热水，进料管3灌入液氨，热水进口6通入热水；
（2）、液氨进入氨循环盘管组件2，热水经过热水进口6进入热水循环盘管组件5，热水循环盘管组件5内的热水从热水出口7流出，热水循环盘管组件5的余热给外壳1内的热水加热，此时，热电偶9感应外壳内热水温度，并把热水温度信息传给PID控制器；
（3）、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器8不工作；
（4）、当温度低于设定温度时，经PID控制器运算后调节若干插入式电加热器7，对若干插入式电加热器7的电阻性负载实现温度控制，使介质温度均匀，达到所需温度；
（5）、液氨在氨循环盘管组件2内流动，并进行蒸发汽化，此时，氨循环盘管组件2外部热水温度为设定温度；
（6）、液氨经过蒸发汽化后得到气态氨，气态氨从出料管4处收集。
所述步骤（1）中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管3穿过进料口，出料管4穿过出料口，进水口连接进水管11，进水管11上设置进水阀门，水位计12穿过水位计接口进入外壳1内部，压力表13穿过压力表接口进入外壳1内部；外壳1上开设2个测温口14，热电偶9设于测温口14内；外壳1底部设置出水口，出水口连接出水管15，出水管15上设置出水阀门；所述步骤（2）中的氨循环盘管组件2的顶部出口处连接出料管4中部位置，出料管4上部侧边设置安全泄放口16和出料管液位计上接口17，出料管4底部设置出料管液位计下接口18，出料管液位计上接口17连接出料管液位计19上端，出料管液位计下接口18与外壳1连接处设置固定环20，固定环20中间设置连接管21，固定环20内设置双密封面法兰22，双密封面法兰22连接密封垫片23和密封板24，连接管21一端连接出料管液位计下接口18，连接管21另一端连接出料管液位计19下端，出料管液位计19位于外壳1之外；所述外壳1上部外表面设置壳内液位计25、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计26，溢流口连接溢流管27，溢流管27出口在外壳1底部，氨循环盘管组件2和热水循环盘管组件5均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步骤（4）中的插入式电加热器8为5组，且呈水平设置，插入式电加热器8外端部套设上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29，上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29上均匀开设若干通孔30，插入式电加热器8内端部距外壳1内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器8的间距为150～170mm，外壳1外表面设置保温层35；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制5组插入式电加热器8同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间3组插入式电加热器8同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最中间1组插入式电加热器8加热工作；外壳1内的热水温度保持在80℃。
以超高纯液氨为例子，根据计算和测量，采用该加热方式来汽化一个标准罐箱内的超高纯液氨（11400kg），需要19KWh*8天*24h=3648千瓦时，每公斤耗电为0.32千瓦时。钢瓶的汽化加热一般采用外包加热毯的方式,经测量，采用该加热方式来汽化一个944升标准钢瓶的超高纯液氨（500kg），需要8KWh*30h=240千瓦时，每公斤耗电为0.48千瓦时。
采用本实施例的结构和方法，该换热器汽化能力为600kg/hr，热水加热的同时大约需耗电每小时114千瓦时，每公斤耗电为0.19千瓦时。按每台一天工作2小时，一年工作300天计算，合计600小时，年产1000套超高纯气体换热器可以处理超高纯液氨0.6×600×1000=3.6×105万吨。一年处理同等质量的超高纯液氨。
与罐箱相比，换热器节能效果：（0.32-0.19）×3.6×105×1000=0.468×104万千瓦时；
折算成标煤为3.24×0.468×104=1.52万吨标煤；
与钢瓶相比，换热器节能效果：（0.48-0.19）×3.6×105×1000=1.044×104万千瓦时；
折算成标煤为3.24×1.044×104=3.38万吨标煤。
实施例2：
本实施例与实施例1不同之处在于：本实施例中的插入式电加热器8为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器8外端部套设上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29，上半圆隔离罩28和下半圆隔离罩29上均匀开设若干通孔30，插入式电加热器8内端部距外壳1内表面的水平距离为130～150mm，外壳1外表面设置保温层35。
所述步骤（4）中的插入式电加热器8为6组，且呈等腰三角形设置；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制6组插入式电加热器8同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间最顶端1组和其相邻2组插入式电加热器8同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最顶端1组插入式电加热器8加热工作；外壳内的热水温度保持在80℃。
经过实验证明，这样的加热方式，受热更加均匀，又能节约能源，汽化效果极佳，省电20%以上。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.超高纯气体换热器，其特征在于：包括外壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环盘管组件，氨循环盘管组件的底部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管，氨循环盘管组件下方设置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，外壳底部设置若干插入式电加热器，外壳内设置热电偶，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接。
2.根据权利要求1所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门。
3.根据权利要求1或2所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部。
4.根据权利要求1所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管。
5.根据权利要求1～4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器的间距为150～170mm，外壳外表面设置保温层。
6.根据权利要求1～4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，外壳外表面设置保温层。
7.根据权利要求1～4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板体中间位置纵向开设若干第一条形孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上下相邻第二条形孔之间开设若干圆形换热管通孔。
8.根据权利要求1所述的超高纯气体换热器的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、在外壳内灌满热水，进料管灌入液氨，热水进口通入热水；
（2）、液氨进入氨循环盘管组件，热水经过热水进口进入热水循环盘管组件，热水循环盘管组件内的热水从热水出口流出，热水循环盘管组件的余热给外壳内的热水加热，此时，热电偶感应外壳内热水温度，并把热水温度信息传给PID控制器；
（3）、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器不工作；
（4）、当温度低于设定温度时，经PID控制器运算后调节若干插入式电加热器，对若干插入式电加热器的电阻性负载实现温度控制，使介质温度均匀，达到所需温度；
（5）、液氨在氨循环盘管组件内流动，并进行蒸发汽化，此时，氨循环盘管组件外部热水温度为设定温度；
（6）、液氨经过蒸发汽化后得到气态氨，气态氨从出料管处收集。
9.根据权利要求8所述的超高纯气体换热器的实现方法，其特征在于：所述步骤（1）中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门；所述步骤（2）中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步骤（4）中的插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，相邻插入式电加热器的间距为150～170mm，外壳外表面设置保温层；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制5组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间3组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最中间1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80℃。
10.根据权利要求8所述的超高纯气体换热器的实现方法，其特征在于：所述步骤（1）中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门；所述步骤（2）中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步骤（4）中的插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130～150mm，外壳外表面设置保温层；当收集到的温度低于30℃时，PID控制器经过运算，控制6组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在30℃～60℃时，PID控制器经过运算，控制中间最顶端1组和其相邻2组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60℃～80℃时，PID控制器经过运算，控制最顶端1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80℃。
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Denomination of invention: Ultra high purity gas heat exchanger and its realization method Effective date of registration: 20221223 Granted publication date: 20170919 Pledgee: China CITIC Bank Co.,Ltd. Jinhua Dongyang sub branch Pledgor: ZHEJIANG KIN-SHINE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980028964 |
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