CN113926210A - 卧管降膜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种卧管降膜装置,包括具有沿其长度方向依次设置的至少两个蒸发空间的箱体,至少两个蒸发空间相互连通;换热管组与所述蒸发空间的数量相等,且一一对应地设置于蒸发空间内。喷淋组件用于向各所述换热管组表面喷淋待蒸发液体。上述装置可以有效增大卧管降膜装置的蒸发效率。由于相邻的蒸发空间均是连通的,因此在使用过程中,设置箱体内的蒸汽温度一致,也就是设置箱体内各蒸发空间中的喷淋液温度一致,即可较好地进行蒸发,且在蒸发过程中,蒸发效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及蒸发浓缩的技术领域,特别是涉及一种卧管降膜装置。
背景技术
目前在化工、轻工等行业的水相或有机相溶液的蒸发浓缩过程中,通常会选用卧管降膜装置。
传统技术中,卧管降膜装置设置有换热管组,通过将待蒸发浓缩液体喷淋至换热管组的表面,使得待蒸发浓缩液体与换热管内的热源进行热交换,实现蒸发浓缩。
然而目前的卧管降膜装置的蒸发效率较低。
发明内容
基于此,有必要针对目前的卧管降膜装置的蒸发效率较低的问题,提供一种新型卧管降膜装置。
一种卧管降膜装置,包括:
箱体,具有沿其长度方向依次设置的至少两个蒸发空间,所述至少两个蒸发空间相互连通;
换热管组,与所述蒸发空间的数量相等,且一一对应地设置于所述蒸发空间内;各所述换热管组均具有蒸汽进入端与蒸汽排出端,所述蒸汽进入端设置在所述箱体的第一侧壁,所述蒸汽排出端设置在所述箱体的第二侧壁;各所述换热管组的所述蒸汽进入端相互连通;
喷淋组件,用于向各所述换热管组表面喷淋待蒸发液体。
在其中一个实施例中,相邻的所述换热管组之间的距离为小于等于1m。
在其中一个实施例中,所述换热管组包括多个换热管,多个所述换热管平行间隔设置。
在其中一个实施例中,所述第一侧壁的背向所述换热组件的一侧设置有多个与所述换热组件对应设置的第一缓冲箱,各所述换热管组的所述蒸汽进入端与对应的所述第一缓冲箱连通,所述第一缓冲箱设置有蒸汽入口与第一冷凝水出口,所述蒸汽入口用于向所述第一缓冲箱通入高温蒸汽,所述第一冷凝水出口用于排出高温蒸汽在第一缓冲箱内冷凝得到的冷凝液;
和/或,所述第二侧壁的背向所述换热组件的一侧设置有多个与所述换热组件对应设置的第二缓冲箱,各所述换热管组的所述蒸汽排出端与对应的所述第二缓冲箱连通,所述第二缓冲箱设置有蒸汽出口与第二冷凝水出口,所述蒸汽出口用于排出气体,所述第二冷凝水出口用于排出高温蒸汽热交换后冷凝获得的冷凝液。
在其中一个实施例中,所述喷淋组件与所述换热管组的数量相同,且一一对应;各所述喷淋组件的进液端相互连通。
在其中一个实施例中,所述喷淋组件包括喷淋管,所述喷淋管的长度方向与所述换热管组的蒸汽进入端至蒸汽排出端的方向一致。
在其中一个实施例中,沿所述换热管组的所述蒸汽排出端至所述蒸汽进入端的方向,所述喷淋管的管径减小。
在其中一个实施例中,还包括除雾装置,所述除雾装置设置在所述喷淋组件的顶部。
在其中一个实施例中,所述除雾装置包括除雾网与清洗管,所述清洗管具有出水口,所述出水口朝向所述除雾网。
在其中一个实施例中,所述箱体设置有不凝气出口,所述不凝气出口位于各所述换热管组与所述喷淋组件之间。
上述卧管降膜装置,通过箱体内设置有至少一个蒸发空间,且各蒸发空间内均具有换热管组,可以有效增大卧管降膜装置的蒸发效率。此外,由于相邻的蒸发空间均是连通的,因此在使用过程中,设置箱体内的蒸汽温度一致,也就是设置箱体内各蒸发空间中的喷淋液温度一致,即可较好地进行蒸发,且在蒸发过程中,蒸发效率较高。
此外,本申请中的沿箱体的长度方向设置蒸发空间,可以使得在获得较高蒸发效率的情况下,箱体的高度不会超高,便于箱体的运输。
附图说明
图1为本发明的一实施例提供的一种卧管降膜装置的结构示意图。
图2为本发明的一实施例提供的一种卧管降膜装置沿箱体的宽度方向的截面示意图。
图3为本发明的一实施例提供的一种卧管降膜装置沿箱体的长度方向的截面示意图。
图4是本发明的一实施例提供的一种卧管降膜装置的一个蒸发空间的结构示意图。
附图标记:100、箱体;101、蒸汽入口;102、蒸汽出口;103、不凝气出口;104、喷淋管口;105、蒸汽排出口;106、出液口;110、蒸发空间;120、第一侧壁;130、第二侧壁;140、第一缓冲箱;141、第一冷凝水出口;150、第二缓冲箱;151、第二冷凝水出口;160、视镜口;200、换热管组;210、换热管;211、蒸汽进入端;212、蒸汽排出端;300、喷淋组件;310、喷淋管;311、喷雾头;400、除雾装置;410、除雾网;420、清洗管;421、清洗喷嘴;500、维修门体;600、冷却装置。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,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。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据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。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1-图4,本发明一实施例提供的一种卧管降膜装置,其包括箱体100和设置于箱体100内的换热管组200与喷淋组件300。
为了便于描述,定义箱体100沿水平方向延伸的方向为其长度方向,定义箱体100沿竖直方向延伸的方向为其高度方向,定义箱体100沿垂直与长度方向、高度方向为其宽度方向。
如图2-图4所示,在一些实施例中,箱体100具有沿其长度方向依次设置的至少两个蒸发空间110,前述至少两个蒸发空间相互连通。也就是说,各蒸发空间110均连通。换热管组200的数量与蒸发空间110的数量相等,且一一对应地设置于蒸发空间110内。换热管组200内可以通入蒸汽。喷淋组件300用于喷淋待蒸发液体至各所述换热管组200表面。
通过喷淋组件300将待蒸发液体喷至换热管组200的表面,使得待蒸发液体与换热管组200内的蒸汽进行热交换,从而使得待蒸发液体在蒸发空间110内得以蒸发。由于蒸发空间110的数量为两个以上,且各蒸发空间110均设置有换热管组200,因此换热管组200与待蒸发液体的接触表面积增大,有效提高蒸发效率。
由于前述换热管组200沿箱体100的长度方向设置,相比于沿换热管组200的高度方向设置多个蒸发空间110的方案来说,本方案中的箱体100高度相对较低,因此在运输卧管降膜装置的过程中,不会由于限高而导致卧管降膜装置不易运输,或者为了避免卧管降膜装置的高度超过限高将其分割形成可拆卸式,导致卧管降膜装置的气密性有所降低。
在本申请的方案中,可以控制各换热管210内的蒸汽温度一致,控制待蒸发液体的温度一致。上述设置可以有效提高蒸发效率的同时,降低了能源浪费。而对于沿换热管组200的高度方向设置多个蒸发空间110的方案来说,位于较低处的蒸发空间110内的换热管组200,其表面所能接触到的待蒸发液体的量大大降低,而落至较低处的蒸发空间110的待蒸发液体仍需要较高的蒸汽温度以进行热交换,能源损耗较多。
如图3所示,由于换热管组200位于对应的蒸发空间110内,也就是说,换热管组200沿箱体100的长度方向间隔设置。在一些实施例中,相邻的换热管组200之间的间距可以为小于等于1m。比如,可以为0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m或1.0m。换热管组200之间的间距可以便于工作人员后期对换热管组200进行维修,给予维修空间,而空隙的宽度也不会由于过大而导致空间浪费、降低蒸发效率。
各换热管组200内的蒸汽的流动方向一致。
下面对其中任意一个换热管组200为例进行说明。
在一些实施例中,如图2-图4所示,换热管组200包括若干换热管210。换热管210可以平行间隔设置。换热管210的设置方式可以为阵列设置,比如可以为矩形阵列设置;也可以是位于较低处的一排换热管210,分别位于相邻的较高处一排的换热管210的中部的阵列设置方式,也就是对位设置方式。
如图1与图2所示,换热管210的长度方向与箱体100的宽度方向一致。在同一换热管组200中,各换热管210的蒸汽进入端211均一致,各换热管210的蒸汽排出端212均一致,以使得换热管组200内的各换热管210中的蒸汽流动方向一致。
在一些实施例中,可以将各换热管210的蒸汽进入端211连通,并将蒸汽输送至连通端。同样地,可以将各换热管210的蒸汽排出端212连通,以将蒸汽或热交换后冷却所获得的冷却液统一排出。上述设置可以使得进入各换热管210内的高温蒸汽的温度为一致的,减少由于蒸汽温度不一致而导致的不必要的热交换。
在另一些实施例中,可以分别对各换热管210进行输送高温蒸汽,也就是说,各换热管210的蒸汽进入端211均为独立的,各换热管210的蒸汽排出端212也可以为独立的。可以控制各换热管210内的蒸汽温度一致。
在一些实施例中,各换热管210的蒸汽进入端211的连通处位于箱体100的第一侧壁120。换热管210的蒸汽排出端212的连通处位于箱体100的第二侧壁130。第一侧壁120与第二侧壁130相对设置。第一侧壁120与第二侧壁130的连线所在的方向为箱体100的宽度方向。
箱体100的第一侧壁120设置有蒸汽入口101,蒸汽入口101的数量为多个,且间隔设置于第一侧壁120。高温蒸汽可通过蒸汽入口101进入箱体100内设置的换热管组200。
在一些实施方式中,第一侧壁120可以设置有第一缓冲箱140。第一缓冲箱140的一端与第一侧壁120连通,并与箱体100内的对应的换热管组200连通。第一缓冲箱140其余任一侧壁或顶壁设置有前述蒸汽入口101,第一缓冲箱140的底部设置有第一冷凝水出口141。
在卧管降膜装置使用时,高温蒸汽可以通过蒸汽入口101进入第一缓冲箱140,后从第一缓冲箱140与第一侧壁120连通处进入箱体100内的对应换热管组200,以使高温蒸汽进入换热管组200。高温蒸汽中提前冷凝所获得的冷凝液,可以通过第一冷凝水出口141排出第一缓冲箱140,有效减少高温蒸汽与冷凝液的热量交换而造成的热量损失。
在一些实施例中,第二侧壁130设置有蒸汽出口102。蒸汽出口102用于排出换热管210内温度降低的高温蒸汽,以及高温蒸汽中无法冷凝的不凝性气体。
在一些实施例中,第二侧壁130可以设置有第二缓冲箱150。第二缓冲箱150的一端与第二侧壁130连通,并与箱体100内的对应的换热管组200连通。第二缓冲箱150其余任一侧壁或顶壁设置有前述蒸汽出口102,第二缓冲箱150的底部设置有第二冷凝水出口151。这里需要注意的是,蒸汽出口102中所排出的蒸汽,包括换热管210内未冷凝的高温蒸汽,以及换热管210中的高温蒸汽中所包含的不凝性气体。
高温蒸汽通过换热管210进行热交换的过程中,高温蒸汽冷凝获得冷凝水,冷凝水进入第二缓冲箱150并由第二冷凝水出口151排出。而高温蒸汽中的不凝性气体与未冷凝的高温蒸汽,则可以通过蒸汽出口102排出。
在一些实施例中,喷淋组件300可以喷淋待蒸发液体至各换热管组200表面。喷淋组件300与换热管组200的数量相同,且一一对应。即一个喷淋组件300可以将其内的待蒸发液体喷淋至对应换热管组200的换热管210表面,实现待蒸发液体与换热管210内的高温蒸汽进行热交换,使得待蒸发液体加热形成蒸发蒸汽,换热管210内的高温蒸汽降温形成冷凝液。
具体地,在一些实施例中,如图2所示,喷淋组件300包括喷淋管310,喷淋管310的长度方向与所述换热管组200的蒸汽进入端211至蒸汽排出端212的方向一致。也就是喷淋管310的长度方向与箱体100的宽度方向一致。喷淋管310可以设置在换热管组200的顶部。喷淋管310沿箱体100的长度方向,依次设置有多个朝向换热管组200的喷雾头311。喷淋管310与喷雾头311可以为螺纹连接等连接方式,也可以为其他的连接方式。
在一些实施方式中,喷淋管310中的待加热液体的流动方向与换热管210中的高温蒸汽流动方向一致。在另一些实施例中,喷淋管310中的待加热液体的流动方向与换热管210中的蒸汽流动方向相反。
在图示实施例中,喷淋管310中的待加热液体的流动方向与换热管210中的蒸汽流动方向相反。沿喷淋管310的待加热液体的流动方向,喷淋管310的管径减小。
上述设置喷淋管310管径的变化,可以使得流动至较远处的待加热液体可以以适当的压力由对应的喷雾头311排入至蒸发空间110内。而喷淋管310中的待加热液体的流动方向与换热管210中的蒸汽流动方向相反,可以使得各喷雾头311所喷出的待蒸发液体均可以与换热管210内的高温蒸汽具有较为适宜的温度差,从而提高整体的蒸发效率。
在一些实施例中,喷淋管310的管径也可以为定值,即不具有管径变化。
如图1-图2,箱体100的第二侧壁130开设有喷淋管口104。喷淋管口104与喷淋管310的端口连通,或者喷淋管310从喷淋管口104处伸入箱体100的蒸发空间110内。
在一些实施例中,各蒸发空间110所对应的喷淋管310的进液端可以为连通的。也就是同一待蒸发液同时进入各喷淋管310,以便于进行换热。
在另一些实施例中,各喷淋管310的进液端为独立的。也就是说,可以选用不同待蒸发液输送至对应的喷淋管310内进行喷淋。
在图示实施例中,各蒸发空间110所对应的喷淋管310的进液端可以为连通的。各喷淋管310的进液端的喷淋液的温度相同,以便于蒸发过程中保证较高的蒸发效率。
在一些实施例中,待蒸发液体在进行热交换后,获得蒸汽的同时还获得了部分不凝气体。如图2所示,各换热管组200与喷淋组件300之间均可以设置有不凝气出口103。不凝气出口103可以排出前述不凝气体。具体的,喷淋管310与换热管210之间的箱体100的侧壁处,还设置有前述不凝气出口103。不凝气出口103可以设置在箱体100的第二侧壁130上。不凝气出口103可以与第二缓冲箱150的蒸汽出口102连通,以便于将不凝气出口103所排出的不凝性气体与蒸汽出口102所排出的不凝性气体汇合后一并处理。不凝气出口103可以与第二缓冲箱150的蒸汽出口102为独立的,可以分别对不凝气出口103与蒸汽出口102各自所排出的不凝性气体进行收集处理。
在一些实施例中,待蒸发液体通过换热管210进行热交换后,蒸发获得蒸发蒸汽。蒸发蒸汽可以通过箱体100的顶部排出箱体100。
如图1-图2,在一些实施例中,箱体100的顶部设置有蒸汽排出口105。蒸汽排出口105的数量与换热管组200的数量相同,且一一对应。
如图2-图4,在一些实施例中,喷淋组件300与蒸汽排出口105之间,设置有除雾装置400。除雾装置400可以对蒸发蒸汽中的酸性物质进行去除,使得蒸汽排出口105所排出的蒸发蒸汽,可以排入空气或者可以便于重复利用。
在一些实施例中,除雾装置400包括除雾网410与清洗管420。
除雾网410设置在箱体100顶部。除雾网410内可以设置有除雾化合物,以便于与蒸发蒸汽中的酸性物质进行反应。在一些实施例中,除雾网410的数量为两个,且沿箱体100的高度方向依次间隔设置。
清洗管420可以设置在除雾网410的顶部,也可以设置在两层除雾网410的较低的一层除雾网410的上方。清洗管420具有清洗喷嘴421,清洗喷嘴421朝向除雾网410。清洗管420的一端伸出箱体100以与清洗液体输送装置连接。清洗液体输送装置可以选择水泵等输送装置。清洗管420的长度方向可以与换热管210的长度方向一致,也可以与换热管210的长度方向具有一定夹角。
在一蒸发空间110内,可以设置有一组清洗管420,也可以设置有多组清洗管420。各蒸发空间110的除雾网410可以为连通,也可以为独立设置。各蒸发空间110所设置在清洗管420可以对应连通,或者可以独立设置。
此外,箱体100的其他侧壁或顶壁可以设置有维修门体500。维修门体500的数量可以与蒸发空间110的数量相同,且一一对应。
在一些实施例中,箱体100侧壁设置有视镜口160,视镜口160可以位于任一换热管组200底部与箱体100底壁之间。视镜口160可以便于工作人员查看卧管降膜装置内部的情况。
在图示实施例中,换热管组200的数量为四个,且沿箱体100的长度方向依次间隔设置。箱体100具有四个蒸发空间110,各蒸发空间110均设置有一个换热管组200与喷淋管310组,各蒸发空间110顶部均设置有除雾装置400。各蒸发空间110均连通。
如图1所示,箱体100底部或者沿其高度方向的下侧开设有出液口106(图中仅示出一个),出液口106可以排出未蒸发的待蒸发液体。各蒸发空间110内的出液口106均可以连通,以使未蒸发液体统一排出。各蒸发空间110内的出液口106也可独立排出。
在上述卧管降膜装置中,通过喷淋组件300将待蒸发液体喷淋至换热管210的表面,使得待蒸发液体与换热管210内的高温蒸汽进行热交换。待蒸发液体蒸发后获得蒸发蒸汽,蒸发蒸汽中的不凝气体通过不凝气出口103排出箱体100。其余的蒸发蒸汽可以通过除雾装置400进行除雾,并由蒸汽排出口105排出至大气或重复利用。进入换热管210前的高温蒸汽中,提前冷却所获得的冷却液可由第一冷凝水出口141排出。换热管210内的高温气体在热交换后冷却获得冷却液可由第二冷凝水出口151排出。而高温蒸汽中所含有的不凝气则可以通过第二缓冲箱150所开设的蒸汽出口102排出。
由于沿箱体100的长度方向间隔设置多个换热管组200,可以有效提高卧管降膜装置的蒸发效率的同时,降低箱体100的高度,使得箱体100便于运输。此外,可以通过控制各换热管组200内的高温蒸汽的温度一致,以及喷淋管310所喷出的待蒸发液体温度一致,使得整个连通的各蒸发空间110内的温度一致,可以有效提高换热效率,提高蒸发强度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种卧管降膜装置,其特征在于,包括:
箱体,具有沿其长度方向依次设置的至少两个蒸发空间,所述至少两个蒸发空间相互连通;
换热管组,与所述蒸发空间的数量相等,且一一对应地设置于所述蒸发空间内;各所述换热管组均具有蒸汽进入端与蒸汽排出端,所述蒸汽进入端设置在所述箱体的第一侧壁,所述蒸汽排出端设置在所述箱体的第二侧壁;各所述换热管组的所述蒸汽进入端相互连通;
喷淋组件,用于向各所述换热管组表面喷淋待蒸发液体。
2.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,相邻的所述换热管组之间的距离为小于等于1m。
3.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述换热管组包括多个换热管,多个所述换热管平行间隔设置。
4.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述第一侧壁的背向所述换热组件的一侧设置有多个与所述换热组件对应设置的第一缓冲箱,各所述换热管组的所述蒸汽进入端与对应的所述第一缓冲箱连通,所述第一缓冲箱设置有蒸汽入口与第一冷凝水出口,所述蒸汽入口用于向所述第一缓冲箱通入高温蒸汽,所述第一冷凝水出口用于排出高温蒸汽在第一缓冲箱内冷凝得到的冷凝液;
和/或,所述第二侧壁的背向所述换热组件的一侧设置有多个与所述换热组件对应设置的第二缓冲箱,各所述换热管组的所述蒸汽排出端与对应的所述第二缓冲箱连通,所述第二缓冲箱设置有蒸汽出口与第二冷凝水出口,所述蒸汽出口用于排出气体,所述第二冷凝水出口用于排出高温蒸汽热交换后冷凝获得的冷凝液。
5.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述喷淋组件与所述换热管组的数量相同,且一一对应;各所述喷淋组件的进液端相互连通。
6.根据权利要求5所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述喷淋组件包括喷淋管,所述喷淋管的长度方向与所述换热管组的蒸汽进入端至蒸汽排出端的方向一致。
7.根据权利要求6所述的卧管降膜装置,其特征在于,沿所述换热管组的所述蒸汽排出端至所述蒸汽进入端的方向,所述喷淋管的管径减小。
8.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,还包括除雾装置,所述除雾装置设置在所述喷淋组件的顶部。
9.根据权利要求8所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述除雾装置包括除雾网与清洗管,所述清洗管具有出水口,所述出水口朝向所述除雾网。
10.根据权利要求1所述的卧管降膜装置,其特征在于,所述箱体设置有不凝气出口,所述不凝气出口位于各所述换热管组与所述喷淋组件之间。
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