CN113446581B - 一种可产生蒸汽高温换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可产生蒸汽高温换热器，涉及高温加热换热技术，其包括：壳体、过热管组、主换热管组和蒸汽包，壳体一端设有分气腔和集液腔，所述分气腔安装有高温工质进气管；过热管组设置在所述壳体内部，且所述过热管组的入口端连接所述分气腔；主换热管组设置在所述壳体内部，且所述主换热管组的入口端连接所述过热管组的出口端，蒸汽包连通安装在所述壳体上部，所述壳体下部还设置有对应于所述蒸汽包的进水管，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，本发明利用主换热管组紧密的布置和合适管径选择，具有换热效率高、热阻小，结构紧凑、体积小、易于拆洗和维护等优点。

Description

一种可产生蒸汽高温换热器

技术领域

本发明涉及高温加热换热技术，特别涉及可以同时实现沸腾传热和汽液分离直接回用的一种可产生蒸汽高温换热器。

背景技术

在食品、制药和化工等领域加热换热工艺中，目前应用比较广泛的换热器为管式换热器和板式换热器。该类型换热器具有结构简单，加工方便可广泛用于低温换热等优点，但也存在高温沸腾换热时，换热效率低、体积大、产生高温蒸汽时无法自动汽水分离，同时分离的高温水无法直接回用等等缺点，为了克服以上缺点，人们加大了可直接产生蒸汽高温换热器的研究。

现有的壳管换热器和板式换热器只能用于温度小于100℃的水加热换热，当其应用于直接加热高于100℃产生蒸汽工艺时，加热水在流动过程中会不断发生蒸发相变，产生大量水蒸气，水和水蒸气混合在一起流动，由于水蒸气无法及时排出，凝聚出越来越多的囊状气泡，减小了水与管壁接触的换热面积，当需要直接产生过热蒸汽时，蒸汽和水会同时排出，满足不了直接产生蒸汽的要求。因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种可产生蒸汽高温换热器，以同时实现沸腾传热和汽液分离的水直接回用。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种可产生蒸汽高温换热器，其包括：

壳体，其一端设有分气腔和集液腔，所述分气腔安装有高温工质进气管；

过热管组，其设置在所述壳体内部，且所述过热管组的入口端连接所述分气腔；

主换热管组，其设置在所述壳体内部，且所述主换热管组的入口端连接所述过热管组的出口端，所述主换热管组的出口端连接所述集液腔，过热管组位于壳体内腔上方，主换热管组位于过热管组下方；以及，

蒸汽包，其连通安装在所述壳体上部，所述壳体下部还设置有对应于所述蒸汽包的进水管，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，所述蒸汽包设有蒸汽排出口且所述蒸汽包顶部出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器的下部连接有自动疏水阀，所述自动疏水阀的出口端与疏水回水管连接，疏水回水管出口连接到壳体中下部；其中，

所述换热器包括：

相变工质的第一循环回路：相变工质由顶部依次进入分气腔、过热管组、主换热管组和集液腔；

冷却水的第二循环回路：进水管、壳体内腔、壳体内腔上部、蒸汽包、汽水分离器、自动疏水阀或蒸汽排出口。

如上所述的可产生蒸汽高温换热器，进一步地，所述汽水分离隔板的横截面具有倒V形，所述汽水分离隔板将所述蒸汽包分隔成上下两腔体。

如上所述的可产生蒸汽高温换热器，进一步地，所述壳体的中下内部外侧设置有管组固定支架。

如上所述的可产生蒸汽高温换热器，进一步地，还包括液位控制器，所述壳体的上部与下部分别与所述液位控制器的上下接口连接。

如上所述的可产生蒸汽高温换热器，进一步地，所述集液腔的底部设置有液管出口。

如上所述的可产生蒸汽高温换热器，进一步地，所述分气腔的顶部设置有高温工质进气管。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：1、利用主换热管组紧密的布置和合适管径选择，具有换热效率高、热阻小，结构紧凑、体积小、易于拆洗和维护等优点；

2、通过对布置蒸汽包和其内置汽水分离和自动疏水回用，壳体顶部布置过热管组，克服了现有换热器的缺点，可以将低温水侧产生的水蒸气，迅速的分离导出，避免了气泡凝聚，减小了囊状气泡对传热的影响，同时高效的实现了沸腾传热和汽液分离，从而达到可产生所需要饱和蒸汽；高温侧高加热工质冷凝相变产生的冷凝液，大大降低了沿程阻力，使加热工质循环量加大，并快速及时的排出，从而极大的提高了加热工质的换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的可产生蒸汽高温换热器的主视图；

附图标记说明：11、壳体；12、过热管组；13、蒸汽包；14、汽水分离隔板；15、汽水分离器；16、蒸汽排出口；17、自动疏水阀；18、高温工质进气管；19、分气腔；20、集液腔；21、疏水回水管；22、液位控制器；23、进水管；24、管组固定支架；25、主换热管组；26、液管出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参见图1，图1是本发明实施例的可产生蒸汽高温换热器的主视图。

本发明提供一种可产生蒸汽高温换热器，以同时实现沸腾传热和汽液分离的水直接回用。

一种可产生蒸汽高温换热器，其包括：壳体11、过热管组12、主换热管组25和蒸汽包13，其中，壳体11一端设有分气腔19和集液腔20，所述分气腔19安装有高温工质进气管18；过热管组12设置在所述壳体11内部，且所述过热管组12的入口端连接所述分气腔19；主换热管组25设置在所述壳体11内部，且所述主换热管组25的入口端连接所述过热管组12的出口端，所述主换热管组25的出口端连接所述集液腔20，过热管组12位于壳体11内腔上方，主换热管组25位于过热管组12下方；以及，蒸汽包13连通安装在所述壳体11上部，所述壳体11下部还设置有对应于所述蒸汽包13的进水管23，所述蒸汽包13内设置有汽水分离隔板14，所述蒸汽包13设有蒸汽排出口16且所述蒸汽包13顶部出口连接有汽水分离器15，所述汽水分离器15的下部连接有自动疏水阀17，所述自动疏水阀17的出口端与疏水回水管21连接，疏水回水管21出口连接到壳体11中下部。所述换热器包括：相变工质的第一循环回路：相变工质由顶部依次进入分气腔19、过热管组12、主换热管组25和集液腔20；冷却水的第二循环回路：进水管23、壳体11内腔、壳体11内腔上部、蒸汽包13、汽水分离器15、自动疏水阀17或蒸汽排出口16。即：高温侧为高温加热相变工质，流动依次为高温气态工质由顶部进入进气管→分气腔19→过热管组12和主换热管组25→集液腔20→液管出口26；低温侧是低温水由进水管23→壳体11内腔→壳体11内腔上部→蒸汽包13→汽水分离器15→自动疏水阀17或蒸汽排出口16。

本发明利用主换热管组25紧密的布置和合适管径选择，具有换热效率高、热阻小，结构紧凑、体积小、易于拆洗和维护等优点。本发明通过对布置蒸汽包13和其内置汽水分离和自动疏水回用，壳体11顶部布置过热管组12，克服了现有换热器的缺点，可以将低温水侧产生的水蒸气，迅速的分离导出，避免了气泡凝聚，减小了囊状气泡对传热的影响，同时高效的实现了沸腾传热和汽液分离，从而达到可产生所需要饱和蒸汽；高温侧高加热工质冷凝相变产生的冷凝液，大大降低了沿程阻力，使加热工质循环量加大，并快速及时的排出，从而极大的提高了加热工质的换热效率。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述汽水分离隔板14的横截面具有倒V形，所述汽水分离隔板14将所述蒸汽包13分隔成上下两腔体。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述壳体11的中下内部外侧设置有管组固定支架24。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括液位控制器22，所述壳体11的上部与下部分别与所述液位控制器22的上下接口连接。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述集液腔20的底部设置有液管出口26。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述分气腔19的顶部设置有高温工质进气管18。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种可产生蒸汽高温换热器，其特征在于，包括：

壳体，其一端设有分气腔和集液腔，所述分气腔安装有高温工质进气管；

过热管组，其设置在所述壳体内部，且所述过热管组的入口端连接所述分气腔；

主换热管组，其设置在所述壳体内部，且所述主换热管组的入口端连接所述过热管组的出口端，所述主换热管组的出口端连接所述集液腔；过热管组位于壳体内腔上方，主换热管组位于过热管组下方；以及，

蒸汽包，其连通安装在所述壳体上部，所述壳体下部还设置有对应于所述蒸汽包的进水管，所述蒸汽包内设置有汽水分离隔板，所述蒸汽包设有蒸汽排出口且所述蒸汽包顶部出口连接有汽水分离器，所述汽水分离器的下部连接有自动疏水阀，所述自动疏水阀的出口端与疏水回水管连接，疏水回水管出口连接到壳体中下部；其中，

所述换热器包括：

相变工质的第一循环回路：相变工质由顶部依次进入分气腔、过热管组、主换热管组和集液腔；

冷却水的第二循环回路：进水管、壳体内腔、壳体内腔上部、蒸汽包、汽水分离器、自动疏水阀或蒸汽排出口；

所述汽水分离隔板的横截面具有倒V形，所述汽水分离隔板将所述蒸汽包分隔成上下两腔体；

所述壳体的中下内部外侧设置有管组固定支架；

还包括液位控制器，所述壳体的上部与下部分别与所述液位控制器的上下接口连接；

所述集液腔的底部设置有液管出口；

所述分气腔的顶部设置有高温工质进气管。

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