CN104482784A - 一种高效液体升温气化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效液体升温气化装置及其方法，包括壳体、射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通，壳体为密封结构，射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通均位于壳体内部，其中回热器通过连接管路一端与注液口连通，另一端与射流真空泵连通，回热器另通过连接管路与混气三通一端连通，涡流管的低温气体出口通过连接管路另与回热器连通，换热器管路包括换热管及渐变增压管，其使用方法包括换热环境准备、射流驱动、多级换热及涡流分流。本发明一方面极大的提高了换热效率，并拓宽了气化后的气体最终温度范围，从而进一步降低了换热系统的能换损耗，提高能源利用率。

Description

一种高效液体升温气化装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种高效液体升温气化装置及其方法，属液体气化装置设备技术领域。

背景技术

在将液态物质进行气化时，当前的主要做法是将液态物质通过气化装置使其与热源物质间发生热交换，从而由液态物质升温至气态物质，但经过这种方法得到的气化后的气体温度往往低于热源物质温度，最理想状态下气化后的气体温度也仅仅是与热源物质的温度相同，因此，若需要得到较高温度的气化气体时，往往需要温度远超过目标温度的热源物质与液体物质进行热交换，或者对经过气化后的物质再次进行加热处理，因此需要消耗大量的热量，造成了较大的能源损耗，于此同时，由于处于液体状态下的物质，其自身流动性相对较差，从而造成液态物质在气化装置内发生沉积，换热过程不均匀，从而一方面进一步降低了换热作业的工作效率，增加了能量损耗，于此同时，当前的利用气化装置进行热交换对液体进行气化时，驱动液态物质自身流动性的动能，以及在换热过程中气体体积膨胀后势能转化产生的动能均无法得到有效的利用，从而进一步的降低了当前气化装置的工作效率，因此，这对当前气化装置运行中存在的众多不足，迫切需要开发一种全新的液体气化装置以满足使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种高效液体升温气化装置及其方法，该发明设计合理，能源利用率高，节能效果显著，一方面极大的提高液态物质与热源物质间的换热效率，并有效拓宽了气化后的气体最终温度范围，使其具备利用较大热源物质即可得到远高于热源物质温度的气化气体，另一方面在充分利用热源物质蕴含能量的同时，另可对驱动液体物质流动的动力及液态物质气化膨胀时产生的动力进行直接利用，从而有效的提高了换热系统的能换利用率，从而进一步降低了换热系统的能换损耗，提高能源利用率。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种高效液体升温气化装置，其特征在于：所述的高效液体升温气化装置包括壳体、射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通，所述的壳体为密封结构，其上对应位置的两个端面上分别设热源入口、热源出口、注液口及排气口，其中热源入口与排气口在壳体同一侧面上，热源出口与注液口在壳体另一侧面上，所述的射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通均位于壳体内部，其中回热器通过连接管路一端与注液口连通，所述连接管路的另一端与射流真空泵连通；所述的回热器另通过连接管路与混气三通一端连通；所述的换热管路另通过连接管路分别与射流真空泵及涡流管连通，且连接处均设连接器；所述的射流真空泵另通过连接管路与回热器和混气三通相连的连接管路连通，所述的涡流管的低温气体出口通过连接管路另与回热器连通，涡流管高温气体出口通过连接管路另与混气三通一端连通，所述的混气三通另与排气口连通，所述的换热器管路包括换热管及渐变增压管，所述渐变增压管呈锥形，所述渐变增压管的锥顶处与涡流管进气口连接，所述渐变增压管的锥底处通过连接器与换热管连接，所述的换热管由至少三级管径逐级递增的换热管路构成，且各级换热管路间有连接器连接。

进一步的，所述的渐变增压管、涡流管高温气体出口及混气三通外表面均设保温层。

进一步的，所述的换热管两相邻换热管路间后一级管径为前一级管径的至少1倍。

进一步的，所述的涡流管至少一个，且多个涡流管间并联。

进一步的，所述的渐变增压管进气端管径与出气端管径比例至少为2：1。

利用上述高效液体升温气化装置的气化方法，包括如下步骤：

第一步，换热环境准备，首先利用壳体上的热源入口将用于进行换热的热源介质充入动壳体内部，并从热源出口排出，然后再通过壳体上的注液口将待气化的液态目标介质引入到壳体内部的回热器中；

第二步，射流驱动，利用待气化液体自身的压力，将回热器内的待气化的液态目标介质一部分经过射流真空泵的驱动高速喷射到换热管路内，并使待气化液体雾化，另由于射流泵的真空抽吸作用，吸入一部分经回热器升温后的汽体与待汽化液体混合，进一步改善雾化作用，使得射流雾化作用更加充分，利于后一步汽化、气化；

第三步，多级换热，从射流真空泵喷射出的雾化待气化的液态目标介质进入换热管路中，一方面与壳体内部的热源介质进行热交换升温气化形成气态目标介质，且在升温气化过程中，气态目标介质随着换热管路中的换热管路管径依次至少三次扩张，实现在吸热气化过程中进行至少三次膨胀降温，从而与热源介质间进行多阶段吸热气化，并最终通过换燃气末端的渐变增压管对气态目标介质体积进行收缩、增压，并进一步提升气态目标介质温度；

第四步，涡流分流，将经过换热器升温气化后的气态目标介质高速引入到涡流管中，并使其在涡流管内分流，一部分气态目标介质温度再次升高并从涡流管高温气体排气口排出并输送到混气三通中，并与直接从回热器中传输到混气三通中的气态目标介质进行混合，然后从壳体上的排气口排出，另一部分气态目标介质温度下降并从涡流管低温气体排气口排出并输送到回热器中，并与回热器中从注液口内引入的待气化的液态目标介质进行热交换，时在管路中传输过程中再次和热源介质进行热交换吸热、升温，然后部分被射流真空泵吸入，与待气化的液态目标混合，促进雾化效果；另一部分经管路传输并再次与热源介质热交换、吸热、升温，最后在混气三通与涡流管高温气体排气口的气体混合。

本发明设计合理，能源利用率高，节能效果显著，一方面极大的提高液态物质与热源物质间的换热效率，并有效拓宽了气化后的气体最终温度范围，使其具备利用较大热源物质即可得到远高于热源物质温度的气化气体，另一方面在充分利用热源物质蕴含能量的同时，另可对驱动液体物质流动的动力及液态物质气化膨胀时产生的动力进行直接利用，从而进一步降低了换热系统的能换损耗，提高能源利用率。

附图说明            

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

    图1为本发明结构示意图；

    图2为本发明的工作流程图。

    具体实施方式                 

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述的一种高效液体升温气化装置，包括壳体1、射流真空泵2、回热器3、换热管路4、涡流管5及混气三通6，壳体1为密封结构，其上对应位置的两个端面上分别设热源入口7、热源出口8、注液口9及排气口10，其中热源入口7与排气口10在壳体1同一侧面上，热源出口8与注液口9在壳体1另一侧面上，射流真空泵2、回热器3、换热管路4、涡流管5及混气三通6均位于壳体1内部。

本实施例中，所述的回热器3通过连接管路11一端与注液口9连通，另一端与射流真空泵2连通，回热器3另通过连接管路4与混气三通6一端连通，换热管路4另通过连接管路11分别与射流真空泵2及涡流管5连通，且连接处均设连接器12，射流真空泵2另通过连接管路11与回热器3和混气三通6相连的连接管路11连通，涡流管5的低温气体出口13通过连接管路11另与回热器3连通，涡流管5高温气体出口14通过连接管路11另与混气三通6一端连通，混气三通6另与排气口10连通，换热器管路4包括换热管15及渐变增压管16，渐变增压管16呈锥形，其锥顶处与涡流管5进气口17连接，锥底处通过连接器12与换热管15连接，换热管15由至少三级管径逐级递增的换热管路构成，且各级换热管路间有连接器12连接。

本实施例中，所述的渐变增压管15、涡流管5高温气体出口13及混气三通6外表面均设保温层。

本实施例中，所述的换热管14两相邻换热管路间后一级管径为前一级管径的至少1倍，渐变增压管16进气端管径与出气端管径比例至少为2：1。

本实施例中，所述的涡流管5至少一个，且多个涡流管5间并联。

如图2所示的一种高效液体升温气化装置的气化方法，包括如下步骤：

第一步，换热环境准备，首先利用壳体上的热源入口将用于进行换热的热源介质充入动壳体内部，并从热源出口排出，然后再通过壳体上的注液口将待气化的液态目标介质引入到壳体内部的回热器中；

第二步，射流驱动，利用待气化液体自身的压力，将回热器内的待气化的液态目标介质一部分经过射流真空泵的驱动高速喷射到换热管路内，并使待气化液体雾化，另由于射流泵的真空抽吸作用，吸入一部分经回热器升温后的汽体与待汽化液体混合，进一步改善雾化作用，使得射流雾化作用更加充分，利于后一步汽化、气化；

第三步，多级换热，从射流真空泵喷射出的雾化待气化的液态目标介质进入换热管路中，一方面与壳体内部的热源介质进行热交换升温气化形成气态目标介质，且在升温气化过程中，气态目标介质随着换热管路中的换热管路管径依次至少三次扩张，实现在吸热气化过程中进行至少三次膨胀降温，从而与热源介质间进行多阶段吸热气化，并最终通过换燃气末端的渐变增压管对气态目标介质体积进行收缩、增压，并进一步提升气态目标介质温度；

第四步，涡流分流，将经过换热器升温气化后的气态目标介质高速引入到涡流管中，并使其在涡流管内分流，一部分气态目标介质温度再次升高并从涡流管高温气体排气口排出并输送到混气三通中，并与直接从回热器中传输到混气三通中的气态目标介质进行混合，然后从壳体上的排气口排出，另一部分气态目标介质温度下降并从涡流管低温气体排气口排出并输送到回热器中，并与回热器中从注液口内引入的待气化的液态目标介质进行热交换，时在管路中传输过程中再次和热源介质进行热交换吸热、升温，然后部分被射流真空泵吸入，与待气化的液态目标混合，促进雾化效果；另一部分经管路传输并再次与热源介质热交换、吸热、升温，最后在混气三通与涡流管高温气体排气口的气体混合。

本发明设计合理，能源利用率高，节能效果显著，一方面极大的提高液态物质与热源物质间的换热效率，并有效拓宽了气化后的气体最终温度范围，使其具备利用较大热源物质即可得到远高于热源物质温度的气化气体，另一方面在充分利用热源物质蕴含能量的同时，另可对驱动液体物质流动的动力及液态物质气化膨胀时产生的动力进行直接利用，从而进一步降低了换热系统的能换损耗，提高能源利用率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高效液体升温气化装置，其特征在于：所述的高效液体升温气化装置包括壳体、射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通，所述的壳体为密封结构，其上对应位置的两个端面上分别设热源入口、热源出口、注液口及排气口，其中热源入口与排气口在壳体同一侧面上，热源出口与注液口在壳体另一侧面上，所述的射流真空泵、回热器、换热管路、涡流管及混气三通均位于壳体内部，其中回热器通过连接管路一端与注液口连通，所述连接管路的另一端与射流真空泵连通；所述的回热器另通过连接管路与混气三通一端连通；所述的换热管路另通过连接管路分别与射流真空泵及涡流管连通，且连接处均设连接器；所述的射流真空泵另通过连接管路与回热器和混气三通相连的连接管路连通，所述的涡流管的低温气体出口通过连接管路另与回热器连通，涡流管高温气体出口通过连接管路另与混气三通一端连通，所述的混气三通另与排气口连通，所述的换热器管路包括换热管及渐变增压管，所述渐变增压管呈锥形，所述渐变增压管的锥顶处与涡流管进气口连接，所述渐变增压管的锥底处通过连接器与换热管连接，所述的换热管由至少三级管径逐级递增的换热管路构成，且各级换热管路间有连接器连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效液体升温气化装置，其特征在于，所述的渐变增压管、涡流管高温气体出口及混气三通外表面均设保温层。

3.根据权利要求1所述的一种高效液体升温气化装置，其特征在于，所述的换热管两相邻换热管路间后一级管径为前一级管径的至少1倍。

4.根据权利要求1所述的一种高效液体升温气化装置，其特征在于，所述的涡流管至少一个，且多个涡流管间并联。

5.根据权利要求1所述的一种高效液体升温气化装置，其特征在于，所述的渐变增压管进气端管径与出气端管径比例至少为2：1。

6.一种利用权利要求1-5任意一项所述高效液体升温气化装置的气化方法，其特征在于，其包括如下步骤：

第一步，换热环境准备，首先利用壳体上的热源入口将用于进行换热的热源介质充入动壳体内部，并从热源出口排出，然后再通过壳体上的注液口将待气化的液态目标介质引入到壳体内部的回热器中；

第二步，射流驱动，利用待气化液体自身的压力，将回热器内的待气化的液态目标介质经过射流真空泵的驱动高速喷射到换热管路内，并使待气化液体雾化；同时由于射流泵的真空吸附作用，吸入一部分经回热器升温后的汽体与待汽化液体混合，使得射流雾化作用更加充分；

第三步，多级换热，从射流真空泵喷射出的雾化待气化的液态目标介质进入换热管路中，一方面与壳体内部的热源介质进行热交换升温气化形成气态目标介质，且在升温气化过程中，气态目标介质随着换热管路中的换热管路管径依次至少三次扩张，实现在吸热气化过程中进行至少三次膨胀降温，从而与热源介质间进行多阶段吸热气化，并最终通过换燃气末端的渐变增压管对气态目标介质体积进行收缩增压，并进一步提高气态目标介质温度；

第四步，涡流分流，将经过换热器升温气化后的气态目标介质高速引入到涡流管中，并使其在涡流管内分流，一部分气态目标介质温度再次升高并从涡流管高温气体排气口排出并输送到混气三通中，并与直接从回热器中传输到混气三通中的气态目标介质进行混合，然后从壳体上的排气口排出，另一部分气态目标介质温度下降并从涡流管低温气体排气口排出并输送到回热器中进行热交换，同时在管路中传输过程中再次和热源介质进行热交换吸热、升温，再次接近热源介质温度，然后在混气三通中与涡流管高温气体混合。