CN115096117A - 一种气液分离的冷凝器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷凝器技术领域，尤其涉及一种气液分离的冷凝器及其控制方法；具体为，包括冷凝器外壳，冷凝器外壳呈柱形；螺旋冷凝件，在冷凝器外壳内设置有螺旋冷凝件，螺旋冷凝件内形成有冷却水流道，螺旋冷凝件的间隙形成有与其螺旋方向相反的螺旋冷凝槽；冷却水进口，冷却水出口，气相物料进口，气相物料出口，冷凝物料出口；待冷凝的气相物料先从气相物料进口进入，后沿螺旋冷却槽的螺旋轨迹流动，流至螺旋冷凝槽的中部，当气相物料冷凝形成液体时则会在自身的重力下流至螺旋冷凝槽的底部，最后从冷凝器外壳底部中间的冷凝物料出口中流出，而流至螺旋冷凝槽中间的气相物料仍未被冷却的话则会从气相物料出口排出，从而达到了气液分离的效果。

Description

一种气液分离的冷凝器及其控制方法

技术领域

本发明属于冷凝器技术领域，尤其涉及一种气液分离的冷凝器及其控制方法。

背景技术

螺旋板冷凝器即将两块相互平行的金属板，卷制成相互隔开的螺旋形流道而形成螺旋板式冷凝器。相互隔开的螺旋形流道分别为冷却水流道和冷凝物料流道，冷却水流道用于输送冷却水，而冷凝物料流道同于输送待冷凝的物料。而待冷凝的物料冷凝从冷凝器的侧部的气相物料进口进入，沿着螺旋形的冷凝物料流道流至冷凝器的中心，最后从冷凝器的底部的冷凝物料出口排出。冷却水从冷凝器底部的冷却水进口进入，最后从冷凝器上部侧端的的冷却水出口流出。相邻且相隔的待冷凝物料和冷却水通过二者之间的金属板进行换热。但是由于冷却水流道的高度与冷凝器的自身高度相关，同时冷却水在冷却水流道中垂直方向上的流动较为混乱且不规律，从而容易导致冷凝器内部的温度不稳定，进而降低了冷凝器整体的冷凝效果，同时当待冷凝的物料较多，冷凝器不能及时进行冷却，容易导致未被冷凝的物料连同被冷凝的物料一起从冷凝物料出口中排出，若将被冷凝的物料直接排放至一个敞口的容器中时，则容易造成未被冷凝的物料的流失，进而照成了浪费。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的技术问题，提供一种冷凝器,达到对已经冷凝的物料与未被冷凝的物料进行分别排放的效果。

有鉴于此，本发明提供一种气液分离的冷凝器，包括:

冷凝器外壳，冷凝器外壳呈柱形；

螺旋冷凝件，在冷凝器外壳内设置有螺旋冷凝件，螺旋冷凝件内形成有冷却水流道，螺旋冷凝件的间隙形成有与其螺旋方向相反的螺旋冷凝槽；

冷却水进口，在所述冷凝器外壳的底部设置有与螺旋冷凝件内连通的冷却水进口；

冷却水出口，在所述冷却外壳的侧壁上部设置有与螺旋冷凝件外侧连通的冷却水出口；

气相物料进口，在所述冷凝器外壳的侧壁中部设置有与螺旋冷凝槽外侧连通的气相物料进口；

气相物料出口，在所述冷凝器外壳的顶部设置有与螺旋冷凝槽内侧上部连通的气相物料出口；

冷凝物料出口，在冷凝器外壳的底部设置有与螺旋冷凝槽内侧下部连通的冷凝物料出口。

在本技术方案中，冷却水从冷却水进口进入螺旋冷凝件中，后沿入螺旋冷凝件中的冷却水流道流动，再从冷却水出口中排出；而待冷凝的气相物料先从气相物料进口进入，后沿螺旋冷却槽的螺旋轨迹流动，流至螺旋冷凝槽的中部，当气相物料冷凝形成液体时则会在自身的重力下流至螺旋冷凝槽的底部，最后从冷凝器外壳底部中间的冷凝物料出口中流出，而流至螺旋冷凝槽中间的气相物料仍未被冷却的话则会从气相物料出口排出，从而达到了气液分离的效果。

在上述技术方案中，进一步的，螺旋冷凝件包括：

螺旋冷凝管，若干带流道的螺旋冷凝管依次叠加，位于螺旋冷凝管内侧的一端为头部，位于螺旋冷凝管外侧的一端为尾部，且螺旋冷凝管的头部及尾部均带有开口；

连接件，两个连接件分别设置在螺旋冷凝管的头部及尾部，其中连接螺旋冷凝管头部的连接件为内连接件，连接螺旋冷凝管尾部的连接件为外连接件；而外连接件的上端与冷却水出口连接，内连接件的下端与头与冷却水进口连接；

螺旋冷却翼，在每个螺旋冷凝管的外侧均设置有若干均匀分布的螺旋冷却翼；

内稳流筋组件，在每个螺旋冷凝管的内部均设置有若干均匀分布的内稳流筋组件。

在本技术方案中，螺旋冷凝件由多个螺旋冷凝管依叠加形成，通过螺旋冷凝管内的流道对冷却水的流动方向进行了限定与导向，减少了冷却水流动混乱的情况，从而保证了冷却器内部的温度均匀，进而确保了冷凝器的冷却效果；连接件的设置能便于螺旋冷凝管间的连接；而设置在螺旋冷凝管外部的螺旋冷却翼能增大螺旋冷凝管的接触面积，从而达到良好的冷却效果，内稳流筋组件的设置能保证能进一步起到确保冷却水流动稳定的效果。

在上述技术方案中，进一步的，

螺旋冷凝管的截面呈矩形，且相邻的螺旋冷凝管依次叠加后通过焊接固定，若干叠加后的螺旋冷凝管的上下两端分别与冷凝器外壳内壁的上下端面相抵，螺旋冷凝槽形成在叠加后的螺旋冷凝管的螺旋间隙上；

并在每个螺旋冷凝管的头部与尾部均来设置有矩形的开口；内连接件用于连接相邻的其中一个位于偶数位上的螺旋冷凝管的头部及在其上部的位于基数位的螺旋冷凝管的头部，外连接件用于连接相邻的其中一个位移基数位上的螺旋冷凝管的尾部及在其上部的位于偶数位的螺旋冷凝管的尾部；且位于最下层的螺旋冷凝管的头部通过内连接件与冷却水进口连通，位于最上层的螺旋冷凝管的尾部通过外连接件与冷却水出口连通。

在本技术方案中，螺旋冷凝管之间通过焊接固定，确保了螺旋冷凝件整体的结构强度，而叠加后的螺旋冷凝管的上下两端分别与冷凝器外壳内壁的上下端面相抵，从而确保了螺旋冷凝件的密封性，避免气相物料从螺旋冷凝件与冷凝器外壳之间的间隙流出。

其中位于螺旋冷凝件最底部的螺旋冷凝管为一号螺旋冷凝管，位于其上部的为二号螺旋冷凝管，依次类推；而设置的内连接件与外连接件使得冷却水先从一号螺旋冷凝管的头部进入，后从一号螺旋冷凝管的尾部通过外连接件流至二号螺旋冷凝管的尾部，再从二号螺旋冷凝管的头部流出通过内连接件流至三号螺旋冷凝管的头部，依次循环，最后从最上层的螺旋冷凝管的尾部流出再从冷却水出口中排出；从而对冷却水的流动方向进行了良好的限制，进而确保流动的均匀及冷却的效果。

在上述技术方案中，进一步的，内连接件和外连接件上均形成有若干分别延伸入螺旋冷凝管头部或尾部的矩形卡接部，内连接件与外连接件分别通过矩形卡接部插入螺旋冷凝管的头部或尾部后再通过焊接固定；

并在内连接件的下端侧壁开设在进水孔，在进水孔上设置有进水接头，内连接件通过进水接头与冷却水进口连接；

在外连接件的上端侧壁设置有出水孔，在出水孔上设置有出水接头，且外连接件连通出水接头与冷却出水口连接。

在本技术方案中，置的进水接头及出水接头的设置能便于螺旋冷凝件与冷却水出口及冷却水出口的连接。

在上述技术方案中，进一步的，内稳流筋组件包括：

中间分流筋，中间分流筋位于螺旋冷凝管的中部，呈螺旋状，从螺旋冷凝管内的底部延伸至螺旋冷凝管的内顶部，且与螺旋冷凝管固定连接，并通过中间分流筋将螺旋冷凝管中的流道均分成对称的左右两个冷却分流区域，且中间分流筋从螺旋冷凝管的头部延伸至螺旋冷凝管的尾部；

导流筋组，在螺旋冷凝管的两个冷却分流区域内别设置有由若干侧导流筋沿螺旋分布的导流筋组，且导流筋组从螺旋冷凝管的头部延伸至螺旋冷凝管的尾部；

混流筋组，在每个侧稳流筋组中的相邻的侧导流筋之间形成有混流筋组，每个混流筋组均由若干沿弧形分布的侧混流筋组成。

在本技术方案中，中间分流筋的设置使得螺旋冷凝管中的流道均分成对称的左右两个冷却分流区域，水流入螺旋冷凝管中时会被均匀分配到两个冷却分流区域中，从而保证每个冷却分流区域对应的螺旋冷凝管的侧壁具有良好的吸热及冷凝的效果。导流筋组的设置能在每个冷却分流区域对冷却水起到良好的导流及混合的效果；混流筋组的设置能进一步起到分流的效果，同时保证混流，提高换热的性能，还可以保证冷却水一定的流动均匀性。

在上述技术方案中，进一步的，侧导流筋的长度为侧混流筋的6-8倍；中间分流筋的高度等于侧混流筋的高度且为侧导流筋的两倍；且侧导流筋组位于螺旋冷凝管内的底部；

且内稳流筋组件包括：

分流承接筋组，在螺旋冷凝管内的顶部设置有由若干上分流筋沿螺旋分布形成的分流承接筋组，每个分流承接筋组中的上分流筋的数量等于每个导流筋组中的侧导流筋的数量；且每个螺旋冷凝管中的上分流筋分别位于一个侧导流筋的一侧上部，而相邻的螺旋冷凝管中的上分流筋分别位于同一位置上的侧导流筋的两侧；

上分流筋由弧形延伸筋及设置在弧形延伸筋一端并分别向两侧延伸的弧形分叉筋条，且弧形分叉筋条的外弧面朝向水流的方向设置。

在本技术方案中，侧导流筋的长度为侧混流筋的6-8倍，从而保证侧混合筋不过多干预水的流动，从而保证良好混和，当水通过侧混合筋时水会从混合筋的两侧流过，设置多个则达到了混合的效果；而侧导流筋位于螺旋冷凝管内的底部，冷却水流经侧导流筋的时候位于侧导流筋中上部的冷却水会有一定的混合，而位于侧导流筋下方的水又在冷导向筋的导向下沿侧导向筋下侧流动；

而分流筋带有两个弧形分叉筋条，而弧形分叉筋条的外弧面朝向水流的方向，当冷却水流过弧形分叉筋条的端面上时又能起到一定的冲击与混合效果，从而保证冷却水在螺旋冷凝管中良好的流动性及混合性。

在上述技术方案中，进一步的，每个螺旋冷凝管的外两侧侧壁分别设置若干有数量相等的且沿螺旋冷凝管外侧壁呈螺旋分布的螺旋冷却翼；

螺旋冷却翼呈倾斜设置，螺旋冷却翼的一端与螺旋冷凝管的管壁固定连接，另一端抵向螺旋冷凝管所在圈数上的螺旋冷凝槽的中部，且螺旋冷却翼从与其固定连接的螺旋冷凝管的管壁朝斜上方倾斜。

在本技术方案中，螺旋冷却翼的设置能起到更好的换热效果，当气相物料与螺旋冷却翼接触冷凝后，由于螺旋冷却翼呈倾斜设置，从而使得冷凝的物料会沿螺旋冷却翼的倾斜方向流至螺旋冷凝管的侧壁上，后沿着螺旋冷凝管的侧壁下流；而螺旋冷凝管的两侧均设置有螺旋冷却翼，从而能进一步增大换热的面积，从而提高冷凝的效果。

在上述技术方案中，进一步的，螺旋冷却翼分为上冷却翼与下冷却翼，且带上冷却翼的螺旋冷凝管与带下冷却翼的螺旋冷凝管呈交替分布，且相邻的螺旋冷凝管上的上冷却翼与下冷却翼呈交错分布；

并在螺旋冷凝管的外侧壁上设置有数量为冷却翼两倍的呈螺旋分布的导向流槽，导向流槽分为两种，分别为第一导向槽与第二导向槽；且每个螺旋冷凝管上只带一种导向流槽，同时第一导向槽与第二导向槽在相邻的螺旋冷凝管上呈交替分布；

上冷却翼包括相切的上冷却弧形筋Ⅰ及下冷却弧形筋Ⅰ，下冷却翼包括相切的上冷却弧形筋Ⅱ及下冷却弧形筋Ⅱ；且上弧形冷却筋Ⅰ与上弧形冷却筋Ⅱ的开槽朝向相反，下弧形冷却筋Ⅰ与下弧形冷却筋Ⅱ的开朝向相反；上冷却翼交替分布在同一个螺旋冷凝管的第一导向槽内，下冷却翼交替分布在同一个螺旋冷凝管的内第二导向槽，第一导向槽与在其上的螺旋冷凝管上的第二导向槽连通。同时上冷却弧形筋、下冷却弧形筋Ⅰ、上冷却弧形筋Ⅱ及下冷却弧形筋Ⅱ的弧形的大小相等且圆心角为15-20°之间。

在本技术方案中，螺旋冷却翼分为上冷却翼与下冷却翼，且带上冷却翼的螺旋冷凝管与带下冷却翼的螺旋冷凝管呈交替分布，从而能更好的达到冷凝的效果；而气相物料与上冷却翼或下冷却翼接触并冷凝时，一部分的冷凝物料会之间低落，另一部分冷凝的物料会沿上冷却翼或下冷却翼的倾斜方向向下流动，并流入导向流槽中，后通过导向流槽流至螺旋冷凝件的底部，而由于两个相邻的螺旋冷凝管上的上冷却翼与下冷却翼交替分布，使得相互连接的第一导向槽与第二导向槽中的其中一个带有冷却翼，进而冷凝后的物料在导向流槽中流动时能减少阻碍。

在上述技术方案中，进一步的，还包括

恒温降温管，在内连接件及外连接件上分别设置有一根恒温降温管，且恒温降温管呈垂直设置，其上端为出端，下端为进端，在其上端及下端上均设置有一个恒温单向阀，并在其下端的恒温单向阀的外侧设置有一个恒温流量调节阀；

冷却水单向阀，在冷却水进口及冷却水出口上分别设置有一个冷却水单向阀；

冷却水流量调节阀，在冷却水进口上的冷却水单向阀上设置有一个冷却水流量调节阀；

回流管，在气相物料出口上设置有一根与气相物料进口连通的回流管。

在本技术方案中，通过往恒温降温管中输送液氮或其他冷却介质，对流经内连接件及外连接件的冷却水进行降温，从而能保证螺旋冷凝件内水温度的均匀，减少螺旋冷凝件下层的冷却水温度低上层冷却水温度高的情况出现；进而保证冷凝器整体的冷凝效果。回流管的设置能使未冷凝的物料在通过气相物料进口进入冷凝器中进行新一轮的循环，从而保证冷凝的效果。

在上述技术方案中，进一步的，在冷凝器外壳内的顶部设置有一个位于螺旋冷凝槽上的温度计；

还包括外设的控制柜、恒温流体输送泵、冷却水输送泵，控制柜内设置有控制器PLC及控制电路，且恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀均为电控阀，且恒温流量调节阀、冷却水流量调节阀、恒温流体输送泵及冷却水输送泵均由控制器PLC编程控制，同时控制器PLC内针对螺旋冷凝槽内的温度预设有一个温度阈值，温度阈值为一个范围值；冷凝器的冷凝控制方法包括：

控制模式一，当温度计感应到螺旋冷凝槽的稳定在温度阈值内时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵保持当前输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀保持在当前的开合度；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽大于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵提高输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调大；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽小于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵降低输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调小。

在本技术方案中，温度计用于监测螺旋冷凝槽内部的温度，并反馈给控制器PLC，控制器PLC根据螺旋冷凝槽内的温度值调整控制模式，进而保证螺旋冷凝器良好的冷凝效果及效率。

本发明的有益效果为：

1.通过在气相物料出口的设置使得未被冷凝的气相物料可以通过该出口排出冷凝器，避免为被冷凝的气相物料同冷凝物料一同排出；

2.通过螺旋冷凝管及内接头与外接头的配合，使得冷却水的流动更有规律，同时确保冷却水流动的稳定性，进而保证冷凝器的冷凝效果；

3.而设置的回流管能使未冷凝的物料在通过气相物料进口进入冷凝器中进行新一轮的循环，从而进一步提高冷凝的效果。

附图说明

图1是本发明的正视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的仰视图；

图4是本发明的冷却水在冷凝器中的流动示意图；

图5是本发明气相物料在冷凝器中的流动示意图；

图6是本发明的截面示意图；

图7是本发明中螺旋冷凝件的正视图；

图8是本发明中螺旋冷凝件的俯视图；

图9是图8中A-A处的截面示意图；

图10是本发明中螺旋冷凝件的局部示意图；

图11是本发明中螺旋冷凝件的局部截面示意图；

图12是本发明中螺旋冷凝管的截面示意图；

图13是图12中Ⅰ处的局部放大图；

图中标记表示为：1-冷凝器外壳、2-冷却水进口、3-冷却水出口、4-气相物料进口、5-螺旋冷凝槽、6-气相物料出口、7-冷凝物料出口、8-螺旋冷凝管、9-内连接件、10-外连接件、11-中间分流筋、12-侧导流筋、13-侧混流筋、14-上分流筋、14a-弧形延伸筋、14b-弧形分叉筋条、15-导向流槽、15a-第一导向槽、15b-第二导向槽、16-恒温降温管、17-螺旋冷却翼、17a-上冷却翼、17b-下冷却翼、18-进水接头、19-出水接头。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，参照图1-13：

实施例1：

本实施例提供了提供一种气液分离的冷凝器，包括:

冷凝器外壳1，冷凝器外壳1呈柱形；

螺旋冷凝件，在冷凝器外壳1内设置有螺旋冷凝件，螺旋冷凝件内形成有冷却水流道，螺旋冷凝件的间隙形成有与其螺旋方向相反的螺旋冷凝槽5；

冷却水进口2，在所述冷凝器外壳1的底部设置有与螺旋冷凝件内连通的冷却水进口2；

冷却水出口3，在所述冷却外壳的侧壁上部设置有与螺旋冷凝件外侧连通的冷却水出口3；

气相物料进口4，在所述冷凝器外壳1的侧壁中部设置有与螺旋冷凝槽5外侧连通的气相物料进口4；

气相物料出口6，在所述冷凝器外壳1的顶部设置有与螺旋冷凝槽5内侧上部连通的气相物料出口6；

冷凝物料出口，在冷凝器外壳1的底部设置有与螺旋冷凝槽5内侧下部连通的冷凝物料出口。

在本实施中，冷却水从冷却水进口2进入螺旋冷凝件中，后沿入螺旋冷凝件中的冷却水流道流动，再从冷却水出口3中排出；而待冷凝的气相物料先从气相物料进口4进入，后沿螺旋冷却槽的螺旋轨迹流动，流至螺旋冷凝槽5的中部，当气相物料冷凝形成液体时则会在自身的重力下流至螺旋冷凝槽5的底部，最后从冷凝器外壳1底部中间的冷凝物料出口中流出，而流至螺旋冷凝槽5中间的气相物料仍未被冷却的话则会从气相物料出口6排出，从而达到了气液分离的效果。冷凝器外壳1可以由铝合金等材料制成。

实施例2：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

螺旋冷凝件包括：

螺旋冷凝管8，若干带流道的螺旋冷凝管8依次叠加，位于螺旋冷凝管8内侧的一端为头部，位于螺旋冷凝管8外侧的一端为尾部，且螺旋冷凝管8的头部及尾部均带有开口；

连接件，两个连接件分别设置在螺旋冷凝管8的头部及尾部，其中连接螺旋冷凝管8头部的连接件为内连接件9，连接螺旋冷凝管8尾部的连接件为外连接件10；而外连接件10的上端与冷却水出口3连接，内连接件9的下端与头与冷却水进口2连接；

螺旋冷却翼17，在每个螺旋冷凝管8的外侧均设置有若干均匀分布的螺旋冷却翼17；

内稳流筋组件，在每个螺旋冷凝管8的内部均设置有若干均匀分布的内稳流筋组件。

在本实施中，螺旋冷凝件由多个螺旋冷凝管8依叠加形成，通过螺旋冷凝管8内的流道对冷却水的流动方向进行了限定与导向，减少了冷却水流动混乱的情况，从而保证了冷却器内部的温度均匀，进而确保了冷凝器的冷却效果；连接件的设置能便于螺旋冷凝管8间的连接；而设置在螺旋冷凝管8外部的螺旋冷却翼17能增大螺旋冷凝管8的接触面积，从而达到良好的冷却效果，内稳流筋组件的设置能保证能进一步起到确保冷却水流动稳定的效果。螺旋冷凝管8整体材质可以由铜或铜合金制成，而冷却翼与螺旋冷凝管8的材料相同；而螺旋冷却翼17可以通过焊接等方式与螺旋冷凝管8连接。

实施例3：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

螺旋冷凝管8的截面呈矩形，且相邻的螺旋冷凝管8依次叠加后通过焊接固定，若干叠加后的螺旋冷凝管8的上下两端分别与冷凝器外壳1内壁的上下端面相抵，螺旋冷凝槽5形成在叠加后的螺旋冷凝管8的螺旋间隙上；

并在每个螺旋冷凝管8的头部与尾部均来设置有矩形的开口；内连接件9用于连接相邻的其中一个位于偶数位上的螺旋冷凝管8的头部及在其上部的位于基数位的螺旋冷凝管8的头部，外连接件10用于连接相邻的其中一个位移基数位上的螺旋冷凝管8的尾部及在其上部的位于偶数位的螺旋冷凝管8的尾部；且位于最下层的螺旋冷凝管8的头部通过内连接件9与冷却水进口2连通，位于最上层的螺旋冷凝管8的尾部通过外连接件10与冷却水出口3连通。

在本技术方案中，螺旋冷凝管8之间通过焊接固定，确保了螺旋冷凝件整体的结构强度，而叠加后的螺旋冷凝管8的上下两端分别与冷凝器外壳1内壁的上下端面相抵，从而确保了螺旋冷凝件的密封性，避免气相物料从螺旋冷凝件与冷凝器外壳1之间的间隙流出。

其中位于螺旋冷凝件最底部的螺旋冷凝管8为一号螺旋冷凝管8，位于其上部的为二号螺旋冷凝管8，依次类推；而设置的内连接件9与外连接件10使得冷却水先从一号螺旋冷凝管8的头部进入，后从一号螺旋冷凝管8的尾部通过外连接件10流至二号螺旋冷凝管8的尾部，再从二号螺旋冷凝管8的头部流出通过内连接件9流至三号螺旋冷凝管8的头部，依次循环，最后从最上层的螺旋冷凝管8的尾部流出再从冷却水出口3中排出；从而对冷却水的流动方向进行了良好的限制，进而确保流动的均匀及冷却的效果。

实施例4：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

内连接件9和外连接件10上均形成有若干分别延伸入螺旋冷凝管8头部或尾部的矩形卡接部，内连接件9与外连接件10分别通过矩形卡接部插入螺旋冷凝管8的头部或尾部后再通过焊接固定；

并在内连接件9的下端侧壁开设在进水孔，在进水孔上设置有进水接头18，内连接件9通过进水接头18与冷却水进口2连接；

在外连接件10的上端侧壁设置有出水孔，在出水孔上设置有出水接头19，且外连接件10连通出水接头19与冷却出水口连接。

在本实施中，通过矩形卡接部的设置能便于内接头及外接头与螺旋冷凝管8之间的连接；而设置的进水接头18及出水接头19的设置能便于螺旋冷凝件与冷却水出口3及冷却水出口3的连接。若进水接头18与出水接头19上带有与管道连接的管状结构，则该管状结构的外直径与冷却水进口2及冷却水出口3的直径相等，管状结构通过冷却水出口3或冷却水出口3延伸出冷凝器外壳1，后冷却水的进出管道分别连接在该管状结构上，同时该管状结构的外壁与冷却水进口2或冷却水出口3之间需做好良好的密封防漏的处理。内连接件9及外连接件10均可由铜或筒合金等材料制成。

实施例5：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

内稳流筋组件包括：

中间分流筋11，中间分流筋11位于螺旋冷凝管8的中部，呈螺旋状，从螺旋冷凝管8内的底部延伸至螺旋冷凝管8的内顶部，且与螺旋冷凝管8固定连接，并通过中间分流筋11将螺旋冷凝管8中的流道均分成对称的左右两个冷却分流区域，且中间分流筋11从螺旋冷凝管8的头部延伸至螺旋冷凝管8的尾部；

导流筋组，在螺旋冷凝管8的两个冷却分流区域内别设置有由若干侧导流筋12沿螺旋分布的导流筋组，且导流筋组从螺旋冷凝管8的头部延伸至螺旋冷凝管8的尾部；

混流筋组，在每个侧稳流筋组中的相邻的侧导流筋12之间形成有混流筋组，每个混流筋组均由若干沿弧形分布的侧混流筋13组成。

在本实施中，中间分流筋11的设置使得螺旋冷凝管8中的流道均分成对称的左右两个冷却分流区域，水流入螺旋冷凝管8中时会被均匀分配到两个冷却分流区域中，从而保证每个冷却分流区域对应的螺旋冷凝管8的侧壁具有良好的吸热及冷凝的效果。导流筋组的设置能在每个冷却分流区域对冷却水起到良好的导流及混合的效果；混流筋组的设置能进一步起到分流的效果，同时保证混流，提高换热的性能，还可以保证冷却水一定的流动均匀性。

实施例6：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

侧导流筋12的长度为侧混流筋13的6-8倍；中间分流筋11的高度等于侧混流筋13的高度且为侧导流筋12的两倍；且侧导流筋12组位于螺旋冷凝管8内的底部；

且内稳流筋组件包括：

分流承接筋组，在螺旋冷凝管8内的顶部设置有由若干上分流筋14沿螺旋分布形成的分流承接筋组，每个分流承接筋组中的上分流筋14的数量等于每个导流筋组中的侧导流筋12的数量；且每个螺旋冷凝管8中的上分流筋14分别位于一个侧导流筋12的一侧上部，而相邻的螺旋冷凝管8中的上分流筋14分别位于同一位置上的侧导流筋12的两侧；

上分流筋14由弧形延伸筋14a及设置在弧形延伸筋14a一端并分别向两侧延伸的弧形分叉筋条14b，且弧形分叉筋条14b的外弧面朝向水流的方向设置。

在本实施中，侧导流筋12的长度为侧混流筋13的6-8倍，从而保证侧混合筋不过多干预水的流动，从而保证良好混和，当水通过侧混合筋时水会从混合筋的两侧流过，设置多个则达到了混合的效果；而侧导流筋12位于螺旋冷凝管8内的底部，冷却水流经侧导流筋12的时候位于侧导流筋12中上部的冷却水会有一定的混合，而位于侧导流筋12下方的水又在冷导向筋的导向下沿侧导向筋下侧流动；

而上分流筋14带有两个弧形分叉筋条14b，同时弧形分叉筋条14b的外弧面朝向水流的方向，当冷却水流过弧形分叉筋条14b的端面上时又能起到一定的冲击与混合效果，从而保证冷却水在螺旋冷凝管8中良好的流动性及混合性。

为了便于螺旋冷凝管8的生产与制造，可以将螺旋冷凝管8分为上下两个截面呈冖型的螺旋状半管结构；中间分流筋11可以分为上下连接且分别一体成型在所在侧的螺旋状半管结构上，且两部分相抵的端面上的一侧形成有连接筋另一侧形成有连接槽，在两个螺旋状半管结构扣合并焊接后通过连接筋与连接槽的配合使其组出完整的中间分流筋11；而侧混流筋13也可通过这种方式加工；而侧导流筋12可以一体成型在位于下侧的螺旋状半管结构结构上，上分流筋14可以一体成型在位于上侧的螺旋状半管结构结构上。

实施例7：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。每个螺旋冷凝管8的外两侧侧壁分别设置若干有数量相等的且沿螺旋冷凝管8外侧壁呈螺旋分布的螺旋冷却翼17；

螺旋冷却翼17呈倾斜设置，螺旋冷却翼17的一端与螺旋冷凝管8的管壁固定连接，另一端抵向螺旋冷凝管8所在圈数上的螺旋冷凝槽5的中部，且螺旋冷却翼17从与其固定连接的螺旋冷凝管8的管壁朝斜上方倾斜。

在本实施中，螺旋冷却翼17的设置能起到更好的换热效果，当气相物料与螺旋冷却翼17接触冷凝后，由于螺旋冷却翼17呈倾斜设置，从而使得冷凝的物料会沿螺旋冷却翼17的倾斜方向流至螺旋冷凝管8的侧壁上，后沿着螺旋冷凝管8的侧壁下流；而螺旋冷凝管8的两侧均设置有螺旋冷却翼17，从而能进一步增大换热的面积，从而提高冷凝的效果。

实施例8：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。螺旋冷却翼17分为上冷却翼17a与下冷却翼17b，且带上冷却翼17a的螺旋冷凝管8与带下冷却翼17b的螺旋冷凝管8呈交替分布，且相邻的螺旋冷凝管8上的上冷却翼17a与下冷却翼17b呈交错分布；

并在螺旋冷凝管8的外侧壁上设置有数量为冷却翼两倍的呈螺旋分布的导向流槽15，导向流槽15分为两种，分别为第一导向槽15a与第二导向槽15b；且每个螺旋冷凝管8上只带一种导向流槽15，同时第一导向槽15a与第二导向槽15b在相邻的螺旋冷凝管8上呈交替分布；

上冷却翼17a包括相切的上冷却弧形筋Ⅰ及下冷却弧形筋Ⅰ，下冷却翼17b包括相切的上冷却弧形筋Ⅱ及下冷却弧形筋Ⅱ；且上弧形冷却筋Ⅰ与上弧形冷却筋Ⅱ的开槽朝向相反，下弧形冷却筋Ⅰ与下弧形冷却筋Ⅱ的开朝向相反；上冷却翼17a交替分布在同一个螺旋冷凝管8的第一导向槽15a内，下冷却翼17b交替分布在同一个螺旋冷凝管8的内第二导向槽15b，第一导向槽15a与在其上的螺旋冷凝管8上的第二导向槽15b连通。同时上冷却弧形筋、下冷却弧形筋Ⅰ、上冷却弧形筋Ⅱ及下冷却弧形筋Ⅱ的弧形的大小相等且圆心角为15-20°之间。

在本实施中，螺旋冷却翼17分为上冷却翼17a与下冷却翼17b，且带上冷却翼17a的螺旋冷凝管8与带下冷却翼17b的螺旋冷凝管8呈交替分布，从而能更好的达到冷凝的效果；而气相物料与上冷却翼17a或下冷却翼17b接触并冷凝时，一部分的冷凝物料会之间低落，另一部分冷凝的物料会沿上冷却翼17a或下冷却翼17b的倾斜方向向下流动，并流入导向流槽15中，后通过导向流槽15流至螺旋冷凝件的底部，而由于两个相邻的螺旋冷凝管8上的上冷却翼17a与下冷却翼17b交替分布，使得相互连接的第一导向槽15a与第二导向槽15b中的其中一个带有冷却翼，进而冷凝后的物料在导向流槽15中流动时能减少阻碍。

实施例9：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。还包括

恒温降温管16，在内连接件9及外连接件10上分别设置有一根恒温降温管16，且恒温降温管16呈垂直设置，其上端为出端，下端为进端，在其上端及下端上均设置有一个恒温单向阀，并在其下端的恒温单向阀的外侧设置有一个恒温流量调节阀；

冷却水单向阀，在冷却水进口2及冷却水出口3上分别设置有一个冷却水单向阀；

冷却水流量调节阀，在冷却水进口2上的冷却水单向阀上设置有一个冷却水流量调节阀；

回流管，在气相物料出口6上设置有一根与气相物料进口4连通的回流管。

在本实施中，恒温降温管16呈中空的管状结构，通过往恒温降温管16中输送液氮或其他冷却介质，对流经内连接件9及外连接件10的冷却水进行降温，从而能保证螺旋冷凝件内水温度的均匀，减少螺旋冷凝件下层的冷却水温度低上层冷却水温度高的情况出现；进而保证冷凝器整体的冷凝效果。回流管的设置能使未冷凝的物料在通过气相物料进口4进入冷凝器中进行新一轮的循环，从而保证冷凝的效果。

实施例10：

本实施例提供了一种气液分离的冷凝器，除了包括上述实施例的技术方案外，还具有以下技术特征。

在冷凝器外壳1内的顶部设置有一个位于螺旋冷凝槽5上的温度计；

还包括外设的控制柜、恒温流体输送泵、冷却水输送泵，控制柜内设置有控制器PLC及控制电路，且恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀均为电控阀，且恒温流量调节阀、冷却水流量调节阀、恒温流体输送泵及冷却水输送泵均由控制器PLC编程控制，同时控制器PLC内针对螺旋冷凝槽5内的温度预设有一个温度阈值，温度阈值为一个范围值；冷凝器的冷凝控制方法包括：

控制模式一，当温度计感应到螺旋冷凝槽5的稳定在温度阈值内时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵保持当前输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀保持在当前的开合度；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽5大于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵提高输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调大；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽5小于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵降低输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调小。

在本实施中，温度计用于监测螺旋冷凝槽5内部的温度，并反馈给控制器PLC，控制器PLC根据螺旋冷凝槽5内的温度值调整控制模式，进而保证螺旋冷凝器良好的冷凝效果及效率。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征是可以相互组合的，本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种气液分离的冷凝器，其特征是，包括:

冷凝器外壳(1)，所述的冷凝器外壳(1)呈柱形；

螺旋冷凝件，螺旋冷凝件内形成有冷却水流道，螺旋冷凝件的间隙形成有与其螺旋方向相反的螺旋冷凝槽(5)；

冷却水进口(2)，在所述冷凝器外壳(1)的底部设置有与螺旋冷凝件内连通的冷却水进口(2)；

冷却水出口(3)，在所述冷却外壳的侧壁上部设置有与螺旋冷凝件外侧连通的冷却水出口(3)；

气相物料进口(4)，在所述冷凝器外壳(1)的侧壁中部设置有与螺旋冷凝槽(5)外侧连通的气相物料进口(4)；

气相物料出口(6)，在所述冷凝器外壳(1)的顶部设置有与螺旋冷凝槽(5)内侧上部连通的气相物料出口(6)；

以及冷凝物料出口(7)，在所述的冷凝器外壳(1)的底部设置有与螺旋冷凝槽(5)内侧下部连通的冷凝物料出口(7)。

2.根据权利要求1所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，所述的螺旋冷凝件包括：

螺旋冷凝管(8)，若干所述的螺旋冷凝管(8)依次叠加，位于螺旋冷凝管(8)内侧的一端为头部，位于螺旋冷凝管(8)外侧的一端为尾部，且螺旋冷凝管(8)的头部及尾部均带有开口；

连接件，两个所述的连接件分别设置在螺旋冷凝管(8)的头部及尾部，其中连接螺旋冷凝管(8)头部的连接件为内连接件(9)，连接螺旋冷凝管(8)尾部的连接件为外连接件(10)；而外连接件(10)的上端与冷却水出口(3)连接，内连接件(9)的下端与头与冷却水进口连接；

螺旋冷却翼(17)，在每个所述的螺旋冷凝管(8)的外侧均设置有若干均匀分布的螺旋冷却翼(17)；

以及内稳流筋组件，在每个所述的螺旋冷凝管(8)的内部均设置有若干均匀分布的内稳流筋组件。

3.根据权利要求2所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，所述的螺旋冷凝管(8)的截面呈矩形，且相邻的螺旋冷凝管(8)依次叠加后通过焊接固定，若干叠加后的螺旋冷凝管(8)的上下两端分别与冷凝器外壳(1)内壁的上下端面相抵，螺旋冷凝槽(5)形成在叠加后的螺旋冷凝管(8)的螺旋间隙上；

并在每个所述的螺旋冷凝管(8)的头部与尾部均来设置有矩形的开口；内连接件(9)用于连接相邻的其中一个位于偶数位上的螺旋冷凝管(8)的头部及在其上部的位于基数位的螺旋冷凝管(8)的头部，外连接件(10)用于连接相邻的其中一个位移基数位上的螺旋冷凝管(8)的尾部及在其上部的位于偶数位的螺旋冷凝管(8)的尾部；且位于最下层的螺旋冷凝管(8)的头部通过内连接件(9)与冷却水进口连通，位于最上层的螺旋冷凝管(8)的尾部通过外连接件(10)与冷却水出口(3)连通。

4.根据权利要求3所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，所述的内连接件(9)和外连接件(10)上均形成有若干分别延伸入螺旋冷凝管(8)头部或尾部的矩形卡接部，内连接件(9)与外连接件(10)分别通过矩形卡接部插入螺旋冷凝管(8)的头部或尾部后再通过焊接固定；

并在所述的内连接件(9)的下端侧壁开设在进水孔，在进水孔上设置有进水接头(18)，所述的内连接件(9)通过进水接头(18)与冷却水进口(2)连接；

在所述的外连接件(10)的上端侧壁设置有出水孔，在出水孔上设置有出水接头(19)，且所述的外连接件(10)连通出水接头(19)与冷却水出口连接。

5.根据权利要求4所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，所述的内稳流筋组件包括：

中间分流筋(11)，所述的中间分流筋(11)位于螺旋冷凝管(8)的中部，呈螺旋状，从螺旋冷凝管(8)内的底部延伸至螺旋冷凝管(8)的内顶部，且与螺旋冷凝管(8)固定连接，并通过中间分流筋(11)将螺旋冷凝管(8)内的流道均分成对称的左右两个冷却分流区域，且中间分流筋(11)从螺旋冷凝管(8)的头部延伸至螺旋冷凝管(8)的尾部；

导流筋组，在螺旋冷凝管(8)的两个冷却分流区域内别设置有由若干侧导流筋(12)沿螺旋分布的导流筋组，且导流筋组从螺旋冷凝管(8)的头部延伸至螺旋冷凝管(8)的尾部；

以及混流筋组，在每个所述的侧稳流筋组中的相邻的侧导流筋(12)之间形成有混流筋组，每个所述的混流筋组均由若干沿弧形分布的侧混流筋(13)组成。

6.根据权利要求5所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，所述的侧导流筋(12)的长度为侧混流筋(13)的6-8倍；所述的中间分流筋(11)的高度等于侧混流筋(13)的高度且为侧导流筋(12)的两倍；且所述的侧导流筋(12)组位于螺旋冷凝管(8)内的底部；

且所述的内稳流筋组件包括：

分流承接筋组，在螺旋冷凝管(8)内的顶部设置有由若干上分流筋(14)沿螺旋分布形成的分流承接筋组，每个所述的分流承接筋组中的上分流筋(14)的数量等于每个所述的导流筋组中的侧导流筋(12)的数量；且每个螺旋冷凝管(8)中的上分流筋(14)分别位于一个侧导流筋(12)的一侧上部，而相邻的螺旋冷凝管(8)中的上分流筋(14)分别位于同一位置上的侧导流筋(12)的两侧；

所述的上分流筋(14)由弧形延伸筋(14a)及设置在弧形延伸筋(14a)一端并分别向两侧延伸的弧形分叉筋条(14b)，且弧形分叉筋条(14b)的外弧面朝向水流的方向设置。

7.根据权利要求6所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是：每个所述的螺旋冷凝管(8)的外两侧侧壁分别设置若干有数量相等的且沿螺旋冷凝管(8)外侧壁呈螺旋分布的螺旋冷却翼(17)；

所述的螺旋冷却翼(17)呈倾斜设置，螺旋冷却翼(17)的一端与螺旋冷凝管(8)的管壁固定连接，另一端抵向螺旋冷凝管(8)所在圈数上的螺旋冷凝槽(5)的中部，且螺旋冷却翼(17)从与其固定连接的螺旋冷凝管(8)的管壁朝斜上方倾斜。

8.根据权利要求7所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是：所述的螺旋冷却翼(17)分为上冷却翼(17a)与下冷却翼(17b)，且带上冷却翼(17a)的螺旋冷凝管(8)与带下冷却翼(17b)的螺旋冷凝管(8)呈交替分布，且相邻的螺旋冷凝管(8)上的上冷却翼(17a)与下冷却翼(17b)呈交错分布；

并在螺旋冷凝管(8)的外侧壁上设置有数量为冷却翼两倍的呈螺旋分布的导向流槽(15)，导向流槽(15)分为两种，分别为第一导向槽(15a)与第二导向槽(15b)；且每个所述的螺旋冷凝管(8)上只带一种导向流槽(15)，同时第一导向槽(15a)与第二导向槽(15b)在相邻的螺旋冷凝管(8)上呈交替分布；

所述的上冷却翼(17a)包括相切的上冷却弧形筋Ⅰ及下冷却弧形筋Ⅰ，所述的下冷却翼(17b)包括相切的上冷却弧形筋Ⅱ及下冷却弧形筋Ⅱ；且所述的上弧形冷却筋Ⅰ与上弧形冷却筋Ⅱ的开槽朝向相反，下弧形冷却筋Ⅰ与下弧形冷却筋Ⅱ的开朝向相反；上冷却翼(17a)交替分布在同一个螺旋冷凝管(8)的第一导向槽(15a)内，下冷却翼(17b)交替分布在同一个螺旋冷凝管(8)的内第二导向槽(15b)，第一导向槽(15a)与在其上的螺旋冷凝管(8)上的第二导向槽(15b)连通。

9.根据权利要求8所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是，还包括：

恒温降温管(16)，在所述的内连接件(9)及外连接件(10)上分别设置有一根恒温降温管(16)，且所述的恒温降温管(16)呈垂直设置，其上端为出端，下端为进端，在其上端及下端上均设置有一个恒温单向阀，并在其下端的恒温单向阀的外侧设置有一个恒温流量调节阀；

冷却水单向阀，在所述的冷却水进口(2)及冷却水出口(3)上分别设置有一个冷却水单向阀；

冷却水流量调节阀，在冷却水进口(2)上的冷却水单向阀上设置有一个冷却水流量调节阀；

回流管，在所述的气相物料出口(6)上设置有一根与气相物料进口(4)连通的回流管。

10.根据权利要求9所述的一种气液分离的冷凝器，其特征是：在所述的冷凝器外壳(1)内的顶部设置有一个位于螺旋冷凝槽(5)上的温度计；

还包括外设的控制柜、恒温流体输送泵、冷却水输送泵，控制柜内设置有控制器PLC及控制电路，且所述的恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀均为电控阀，且恒温流量调节阀、冷却水流量调节阀、恒温流体输送泵及冷却水输送泵均由控制器PLC编程控制，同时控制器PLC内针对螺旋冷凝槽(5)内的温度预设有一个温度阈值，温度阈值为一个范围值；所述的冷凝器的冷凝控制方法包括：

控制模式一，当温度计感应到螺旋冷凝槽(5)的稳定在温度阈值内时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵保持当前输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀保持在当前的开合度；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽(5)大于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵提高输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调大；

控制模式二，当温度计感应到螺旋冷凝槽(5)小于温度阈值时，控制器控制恒温流体输送泵、冷却水输送泵降低输出功率，并将恒温流量调节阀及冷却水流量调节阀的开合度调小。

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