CN104748583B - 一种水浴式汽化器防止热水流动短路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水浴式汽化器防止热水流动短路结构，解决了贮水筒与低温液体绕管管束之间空隙过大造成的热水流动短路问题。低温液体绕管管束和管束中心筒固定设置在贮水筒内，低温液体绕管管束套设在管束中心筒外；管束外筒固定设置于贮水筒内，并套设在低温液体绕管管束外，管束外筒内侧壁与低温液体绕管管束外侧壁之间的间距、管束外筒外侧壁与贮水筒内侧壁之间的间距均不为零；支撑环固定在管束中心筒上；筋板一端与管束外筒固定，另一端与支撑环固定；贮水筒内侧壁的上部沿周向固定有一圈下挡圈，管束外筒的外侧壁上部沿周向固定有一圈上挡圈，上挡圈和下挡圈密封连接，将管束外筒外侧壁和贮水筒内侧壁之间的夹层空间的顶部密封住。
Description
技术领域
本发明涉及一种水浴式汽化器防止热水流动短路结构。
背景技术
水浴式汽化器的工作原理是利用水蒸汽作为热源，筒体壳程中的液态水作为中间传热介质，加热位于绕管管束内的低温液态流体，常用于低温液体（如液氧、液氮等）的汽化外输, 如申请号为200920295095.9、名称为水浴式汽化器的中国 专利。从传热学原理我们可以知道，对流传热过程在冷、热流体进出口温度已经确定的条件下，逆流的对数平均温差恒大于顺流的对数平均温差。从传热推动力对数平均温差的角度看，逆流总是优于顺流，逆流可提高换热效率，减小汽化器的总换热面积，降低换热器成本。基于逆流的上述优点，从节能和降低成本方面考虑，水浴式汽化器的传热计算模型选择热水流动方向与换热盘管内低温液体流动方向之间为逆向流动的传热模型。
在水浴式汽化器的传热计算模型确定后，我们希望水浴式汽化器的实际工作状况尽可能的接近计算模型，要有清晰的冷热流体流路，坚决避免冷热流体流路不清的现象。水浴式汽化器实际工作状况的任何偏离（即偏离传热计算模型）都会使汽化器换热效率降低，结果将导致实际蒸汽耗量的增加（即能耗增加）或者导致汽化器换热面积的增加（即汽化器制造成本增高）。
由于水浴式汽化器低温液体绕管管束在制造过程中会发生绕管回弹现象，水浴式汽化器制造厂家通常的做法是增大贮水筒直径，加大贮水筒与低温液体绕管管束之间的空隙。其结果是水浴式汽化器在工作过程中，本应自上而下从低温液体绕管管束间流过的热水有一部分从贮水筒与低温液体绕管管束之间的空隙短路流走，一部分热水未与低温液体绕管管束内的低温液态流体换热，低温液体绕管管束间热水放热系数降低，使汽化器的工作状况偏离了传热计算模型，造成汽化器换热效率降低。为了避免贮水筒与低温液体绕管管束之间空隙过大造成的热水流动短路，故对现有水浴式汽化器内部结构进行技术改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，解决了贮水筒与低温液体绕管管束之间空隙过大造成的热水流动短路问题，热水流动流路清晰，使水浴式汽化器的实际工作状况贴近所采用的传热计算模型，提高水浴式汽化器的热量传递效率。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种水浴式汽化器防止热水流动短路结构，包括贮水筒和低温液体绕管管束和管束中心筒；低温液体绕管管束和管束中心筒固定设置在贮水筒内，低温液体绕管管束套设在管束中心筒外；其特征在于：还包括管束外筒、支撑环、筋板、上挡圈和下挡圈；管束外筒固定设置于贮水筒内，并套设在低温液体绕管管束外，管束外筒内侧壁与低温液体绕管管束外侧壁之间的间距不为零，管束外筒外侧壁与贮水筒内侧壁之间的间距不为零；支撑环固定在管束中心筒上；筋板一端与管束外筒固定，另一端与支撑环固定；贮水筒内侧壁的上部沿周向固定有一圈下挡圈，管束外筒的外侧壁上部沿周向固定有一圈上挡圈，上挡圈和下挡圈密封连接，将管束外筒外侧壁和贮水筒内侧壁之间的夹层空间的顶部密封住。
本发明还包括垫条，垫条固定设置于管束外筒内侧壁与低温液体绕管管束外侧壁之间，将管束外筒与低温液体绕管管束隔开。
本发明所述的上挡圈和下挡圈的密封连接处高于所述的低温液体绕管管束。
本发明所述的下挡圈和上挡圈均高于低温液体绕管管束。
本发明所述的垫条为多片，均匀分布。
本发明在上挡圈和下挡圈之间设置有密封圈，使得上挡圈和下挡圈之间密封。
本发明在下挡圈上开有环形凹槽，密封圈卡接固定在环形凹槽中。
本发明所述的筋板为四块，互成90°设置。
本发明所述的筋板上开有安装槽，管束中心筒卡接在安装槽中，然后筋板与管束中心筒焊接固定。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：贮水筒内热水在管束中心筒和管束外筒之间夹层内由上至下流动作为热流体，与低温液体绕管管束内的冷流体进行换热，在管束中心筒和管束外筒之间夹层内的水温沿筒体高度方向自上而下逐渐降低。通过在低温液体绕管管束外部设置管束外筒，并通过上挡圈和下挡圈的阻挡与密封作用，保证热水从上至下流过低温液体绕管管束，防止热水从贮水筒与低温液体绕管管束之间的空隙短路流走，管束外筒外侧壁与贮水筒内侧壁之间的夹层空间内的热水处于不流动状态，热水流动流路清晰，使水浴式汽化器的工作状况贴近传热计算模型，提高水浴式汽化器的换热效率和换热过程的稳定性，降低蒸汽耗量和汽化器的换热面积。
附图说明
图1为本发明实施例安装在水浴式汽化器上的结构示意图。
图2为图1的的局部结构示意图。
图3为图2的俯视结构示意图。
图4为本发明实施例的管束外筒套设在低温液体绕管管束外的俯视局部结构示意图。
图5为本发明实施例的下挡圈、密封圈、上挡圈的装配结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1～图5，低温液体绕管管束2和管束中心筒3固定设置在贮水筒1内，低温液体绕管管束2套设在管束中心筒3外。
管束外筒4固定设置于贮水筒1内，并套设在低温液体绕管管束2外，即管束外筒4位于贮水筒1和低温液体绕管管束2之间。管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间的间距不为零，即管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间具有夹层空间，并且管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间的夹层空间中可以流动液态水；管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间的间距不为零，即管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间具有夹层空间，管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间的夹层空间中具有不流动的液态水。
垫条11固定设置于管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间，将管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁隔开，保证管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间的间距不为零。垫条11为多片，均匀分布，保证管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间的间距的一致性。垫条11的数量由低温液体绕管管束2管束体外径确定。垫条11的厚度为5mm，从而使管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间保持5mm的间距。垫条11与绕管抱箍焊接，这样就将垫条11固定设置于管束外筒4内侧壁与低温液体绕管管束2外侧壁之间。
支撑环10焊接固定于管束中心筒3上部。支撑环10内径与外径的数值由管束中心筒3确定。
筋板8共四块，互成90°设置，这样支撑和加强效果更均匀。筋板8一端与管束外筒4上部内侧焊接固定，另一端留出适当长度焊接在支撑环10上表面，这样就使得管束外筒4固定。筋板8上开有安装槽，管束中心筒3卡接在安装槽中，然后筋板8与管束中心筒3焊接固定，这样安装方便并且更加稳固。
贮水筒1内侧壁的上部沿周向焊接固定有一圈下挡圈5，下挡圈5内径比管束外筒4外径大4mm，且下挡圈5上表面中部开有宽度为8mm、深度为5mm的环形凹槽9，环形凹槽9用于安装密封圈6。下挡圈5厚度为15mm。
在管束外筒4的外侧壁上部上沿周向焊接固定有一圈上挡圈7。上挡圈7外径比贮水筒1内径小4mm，上挡圈7厚度为15mm。上挡圈7紧紧压在下挡圈5之上，上挡圈7和下挡圈5密封连接，将管束外筒4外侧壁和贮水筒1内侧壁之间的夹层空间的顶部密封住。密封原因：保证热水自上至下从管束中心筒3外侧壁和管束外筒4内侧壁之间的夹层空间内流过低温液体绕管管束2，防止热水流入管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间的夹层空间，使管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间的夹层空间内的液态水处于不流动状态。
上挡圈7和下挡圈5的密封连接处高于低温液体绕管管束2，这样管束外筒4外侧壁和贮水筒1内侧壁之间的夹层空间的密封处就在液体绕管管束2上方，这样可防止处于管束外筒4外侧壁与贮水筒1内侧壁之间的夹层空间的密封处上方内的部分热水与低温液体绕管管束2间的低温液体产生低效换热，保证全部热水自上而下从管束中心筒3外侧壁和管束外筒4内侧壁之间的夹层内流过，使全部热水在管束中心筒3外侧壁和管束外筒4内侧壁之间的夹层内与低温液体绕管管束2间的低温液体进行逆流换热。
下挡圈5和上挡圈7均高于低温液体绕管管束2，这样就能更容易保证上挡圈7和下挡圈5的密封连接处高于低温液体绕管管束2。
在上挡圈7和下挡圈5之间设置有密封圈6，使得上挡圈7和下挡圈5之间密封。密封圈6卡接固定在环形凹槽9中，密封圈6为O型密封圈，材质为耐热橡胶。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。
Claims (9)
1.一种水浴式汽化器防止热水流动短路结构，包括贮水筒和低温液体绕管管束和管束中心筒；低温液体绕管管束和管束中心筒固定设置在贮水筒内，低温液体绕管管束套设在管束中心筒外；其特征在于：还包括管束外筒、支撑环、筋板、上挡圈和下挡圈；管束外筒固定设置于贮水筒内，并套设在低温液体绕管管束外，管束外筒内侧壁与低温液体绕管管束外侧壁之间的间距不为零，管束外筒外侧壁与贮水筒内侧壁之间的间距不为零；支撑环固定在管束中心筒上；筋板一端与管束外筒固定，另一端与支撑环固定；贮水筒内侧壁的上部沿周向固定有一圈下挡圈，管束外筒的外侧壁上部沿周向固定有一圈上挡圈，上挡圈和下挡圈密封连接，将管束外筒外侧壁和贮水筒内侧壁之间的夹层空间的顶部密封住。
2.根据权利要求1所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：还包括垫条，垫条固定设置于管束外筒内侧壁与低温液体绕管管束外侧壁之间，将管束外筒与低温液体绕管管束隔开。
3.根据权利要求1或2所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：所述的上挡圈和下挡圈的密封连接处高于所述的低温液体绕管管束。
4.根据权利要求3所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：所述的下挡圈和上挡圈均高于低温液体绕管管束。
5.根据权利要求2所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：所述的垫条为多片，均匀分布。
6.根据权利要求1或2所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：在上挡圈和下挡圈之间设置有密封圈，使得上挡圈和下挡圈之间密封。
7.根据权利要求6所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：在下挡圈上开有环形凹槽，密封圈卡接固定在环形凹槽中。
8.根据权利要求1或2所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：所述的筋板为四块，互成90°设置。
9.根据权利要求1或2所述的水浴式汽化器防止热水流动短路结构，其特征在于：所述的筋板上开有安装槽，管束中心筒卡接在安装槽中，然后筋板与管束中心筒焊接固定。
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