CN116242171B - 一种碳晶冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷却器技术领域，具体公开了一种碳晶冷却器，包括依次设置上封头、冷却组和下封头，上封头的顶部中间设有气体进口，上封头内设有与气体进口连通的腔体，上封头上还设有进液口，进液口下方设有与之连通的液体分布孔，液体分布孔设置在腔体的腔壁上方，冷却组包括从上向下依次设置的第一冷却段和若干组第二冷却段，下封头上设有气液混合出口。本发明冷却器上封头部分采用水冷夹套的冷却系统，上封头上设有冷却液进液分布系统，冷却液从进液口进入分布孔沿上封头的腔体的腔壁进入冷却段的换热管内转移高温热量，同时再通入外部循环冷却水充满筒体里移走热量，快速地实现将550℃左右的气体冷却至80℃的冷却效果。
Description
技术领域
本发明涉及冷却器技术领域，具体是一种碳晶冷却器。
背景技术
石墨具有优良的性能，包括耐高温、自润滑、耐腐蚀等，因此，由石墨制作而成的设备在各行各业具有广泛的应用，主要产品有石墨制品、石墨冷却设备、石墨反应设备等各种塔类，广泛应用于化工、石油、冶金、医药、电子、食品、环保等领域。
石墨冷却设备是用冷却水或者冷冻盐水对需要降温处理的介质进行冷却，目前常用的石墨冷却设备有石墨冷却塔，石墨冷却塔的体积较大，搬运和使用均不方便，而且冷却效果方面还有很大的提升空间，为此我们设计了一种体积小的石墨碳晶冷却器。
发明内容
本发明的目的在于，针对背景技术中问题，提供一种能够替代常规冷却塔的碳晶冷却器，在减少设备体积的情况下，提高冷却效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种碳晶冷却器，包括依次设置上封头、冷却组和下封头，
所述上封头的顶部中间设有气体进口，所述上封头内设有与所述气体进口连通的腔体，所述上封头上还设有进液口，所述进液口下方设有与之连通的液体分布孔，所述液体分布孔设置在所述腔体的腔壁上方；
所述冷却组包括从上向下依次设置的第一冷却段和若干组第二冷却段，所述第一冷却段包括第一筒体和第一冷却机构，所述第一冷却机构设置在所述第一筒体内，若干组所述第二冷却段依次堆叠设置，每组所述第二冷却段均包括第二筒体和第二冷却机构，所述第二冷却机构设置在所述第二筒体内；
若干组所述第二冷却段的第二筒体之间通过连通管连通，最下层的所述第二冷却段的第二筒体上设有第二冷却水进水口；
所述第一筒体与最上层的的所述第二冷却段的第二筒体之间也通过连通管连通，所述第一筒体上设有第二冷却水出水口；
所述下封头上设有气液混合出口。
进一步地，所述上封头外套设有水冷夹套，所述水冷夹套的上端设有第一冷却水出水口，下端设有第一冷却水进水口。
进一步地，所述第一冷却机构包括第一分布板、若干根第一分布管、若干根第一换热管和第一下支撑板，所述第一分布板和第一下支撑板分别固定在所述第一筒体的上部和下部，若干根所述第一分布管均匀分布在所述第一分布板上，所述第一分布管的下端嵌设在所述第一分布板内，且上端伸出所述第一分布板；所述第一换热管与所述第一分布管的数量相同且一一对应设置，所述第一换热管的上端嵌设在所述第一分布板内并与所述第一分布管连通，所述第一换热管的下端嵌设在所述第一下支撑板内，且其端口与所述第一下支撑板的底面平齐。
具体地，若干个所述第一分布管的上端端部均低于所述第一筒体的顶部，所述第一分布管的顶部中心设有V型分布口，所述第一换热管为沥青浸渍高温烧结石墨管。
进一步地，所述第二冷却机构包括第二分布板、若干根第二分布管、若干根第二换热管和第二下支撑板，所述第二分布板和第二下支撑板分别固定在所述第二筒体的上部和下部，若干根所述第二分布管均匀分布在所述第二分布板上，所述第二分布管的下端嵌设在所述第二分布板内，且上端伸出所述第二分布板；所述第二换热管与所述第二分布管的数量相同且一一对应设置，所述第二换热管的上端嵌设在所述第二分布板内并与所述第二分布管连通，所述第二换热管的下端嵌设在所述第二下支撑板内，且其端口与所述第二下支撑板的底面平齐。
近一步地，所述第二筒体内还设有多组横向设置的折流板，多组所述折流板交错设置，若干根所述第二换热管均穿过所述折流板。
具体地，若干个所述第二分布管的上端端部均低于所述第二筒体的顶部，所述第二分布管的顶部中心设有V型分布口，所述第二换热管为沥青浸渍高温烧结石墨管。
进一步地，所述上封头上端设有上压板，所述下封头下端设有下压板，所述上压板、上封头、第一筒体、多段第二筒体、下封头和下压板之间通过拉杆和弹簧组件固定。
进一步地，所述第一筒体和第二筒体均为中空结构的沥青浸渍高温烧结石墨管。
本发明的有益效果是：
1、本发明冷却器上封头部分采用水冷夹套的冷却系统，上封头上设有冷却液进液分布系统，冷却液从进液口进入分布孔沿上封头的腔体的腔壁进入冷却段的换热管内转移高温热量，同时再通入外部循环冷却水充满筒体里移走热量，快速地实现将550℃左右的气体冷却至80℃的冷却效果。
2、本发明的冷却段采用沥青浸渍高温烧结石墨管作为换热管，具有耐高温、耐腐蚀，延长设备实用寿命的优点。
3、本发明的冷却器可以替代传统的急冷塔和喷淋塔，节约了设备占地空间及设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。
图1是本发明冷却器的整体结构剖视图；
图2是本发明冷却器的上封头的结构剖视图；
图3是本发明冷却器的第一冷却段的结构剖视图；
图4是本发明冷却器的第一冷却段的俯视图；
图5是本发明冷却器的其中一组第二冷却段的结构剖视图；
图6是图5的俯视图。
图中：1-上封头，2-气体进口，3-腔体，4-进液口，5-液体分布孔，6-水冷夹套，7-第一冷却水进水口，8-第一冷却水出水口，9-第一筒体，10-第一分布板，11-第一分布管，12-第一换热管，13-第一下支撑板，14-第二筒体，15-第二分布板，16-第二分布管，17-第二换热管，18-第二下支撑板，19-连通管，20-第二冷却水进水口，21-第二冷却水出水口，22-折流板，23-上压板，24-下封头，25-气液混合出口，26-下压板，27-拉杆，28-弹簧组件。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的一个具体实施例中，如图1至图6所示，一种碳晶冷却器，包括依次设置上封头1、冷却组和下封头24，所述上封头1的顶部中间设有气体进口2，所述下封头24上设有气液混合出口25。
所述上封头1内设有与所述气体进口2连通的腔体3，所述上封头1上还设有进液口4，所述进液口4下方设有与之连通的液体分布孔5，所述液体分布孔5设置在所述腔体3的腔壁上方；所述上封头1外套设有水冷夹套6，所述水冷夹套6的上端设有第一冷却水出水口8，下端设有第一冷却水进水口7。
所述冷却组包括从上向下依次设置的第一冷却段和若干组第二冷却段，所述第一冷却段包括第一筒体9和第一冷却机构，所述第一冷却机构设置在所述第一筒体9内。
所述第一冷却机构包括第一分布板10、若干根第一分布管11、若干根第一换热管12和第一下支撑板13，所述第一分布板10和第一下支撑板13分别固定在所述第一筒体9的上部和下部，若干根所述第一分布管11均匀分布在所述第一分布板10上，所述第一分布管11的下端嵌设在所述第一分布板10内，且上端伸出所述第一分布板10；所述第一换热管12与所述第一分布管11的数量相同且一一对应设置，所述第一换热管12的上端嵌设在所述第一分布板10内并与所述第一分布管11连通，所述第一换热管12的下端嵌设在所述第一下支撑板13内，且其端口与所述第一下支撑板13的底面平齐。
若干个所述第一分布管11的上端端部均低于所述第一筒体9的顶部，所述第一分布管11的顶部中心设有V型分布口，所述第一换热管12为内径75mm,外径100mm的沥青浸渍高温烧结石墨管。
如图4所示，在本实施例中所述第一分布管11分五横排设置，在第一分布板中心横向设置一排中心横向排孔，以中心横向排孔为中心向两侧对称设置且数量依次减少。
若干组所述第二冷却段依次堆叠设置，每组所述第二冷却段均包括第二筒体14和第二冷却机构，所述第二冷却机构设置在所述第二筒体14内；所述第一筒体9和第二筒体14均为中空结构的沥青浸渍高温烧结石墨管。
所述第二冷却机构包括第二分布板15、若干根第二分布管16、若干根第二换热管17和第二下支撑板18，所述第二分布板15和第二下支撑板18分别固定在所述第二筒体14的上部和下部，若干根所述第二分布管16均匀分布在所述第二分布板15上，所述第二分布管16的下端嵌设在所述第二分布板15内，且上端伸出所述第二分布板15；所述第二换热管17与所述第二分布管16的数量相同且一一对应设置，所述第二换热管17的上端嵌设在所述第二分布板15内并与所述第二分布管16连通，所述第二换热管17的下端嵌设在所述第二下支撑板18内，且其端口与所述第二下支撑板18的底面平齐。若干个所述第二分布管16的上端端部均低于所述第二筒体14的顶部，所述第二分布管16的顶部中心设有V型分布口，所述第二换热管17为内径36mm，外径50mm的沥青浸渍高温烧结石墨管。
如图6所示，在本实施例中第二分布管分十一横排设置，在第二分布板中心横向设置一排中心横向排孔，以中心横向排孔为中心向两侧对称设置。
若干组所述第二冷却段的第二筒体14之间通过连通管19连通，最下层的所述第二冷却段的第二筒体14上设有第二冷却水进水口20；所述第一筒体9与最上层的的所述第二冷却段的第二筒体14之间也通过连通管19连通，所述第一筒体9上设有第二冷却水出水口21。
所述第二筒体内还设有多组横向设置的折流板22，多组所述折流板22交错设置，若干根所述第二换热管17均穿过所述折流板22。
所述上封头1上端设有上压板23，所述下封头24下端设有下压板26，所述上压板23、上封头1、第一筒体9、多段第二筒体14、下封头24和下压板之间通过拉杆27和弹簧组件28固定。
本实施例的工作原理为300-500℃的高温介质从冷却器顶部的气体进口2进入冷却器内，上封头部分采用夹套水冷对高温气体进行第一步降温。然后气体依次进入冷却器内的第一换热管和第二换热管内由内部管层和外部壳层同时对高温气体进行降温，待温度将至80℃时从冷却器底部的气液混合出口25出去。
内部管层冷却为冷却液加入进液口4内，从进液口4进入液体分布孔5均匀分布后沿腔体3的内壁溢流至第一分布板10上，然后从第一分布管11分布至第一换热管12内，然后进入第二分布板15后从第二分布管16分布至第二换热管17内，冷却液在第一换热管12或第二换热管17的管壁上均形成一层液膜，对管体内的高温气体进行热量吸收，转移高温热量。
外部壳层的冷却为冷却水从第二冷却水进水口20进入到冷却器内，从第一筒体9上的第二冷却水出水口21排出，中间经过折流板折流后，向上充满换热管的外部管壁，移走热量。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种碳晶冷却器，其特征在于，包括依次设置上封头、冷却组和下封头，
所述上封头的顶部中间设有气体进口，所述上封头内设有与所述气体进口连通的腔体，所述上封头上还设有进液口，所述进液口下方设有与之连通的液体分布孔，所述液体分布孔设置在所述腔体的腔壁上方，所述上封头外套设有水冷夹套；
所述冷却组包括从上向下依次设置的第一冷却段和若干组第二冷却段，所述第一冷却段包括第一筒体和第一冷却机构，所述第一冷却机构设置在所述第一筒体内，所述第一冷却机构包括第一分布板、若干根第一分布管、若干根第一换热管和第一下支撑板，所述第一分布板和第一下支撑板分别固定在所述第一筒体的上部和下部，若干根所述第一分布管均匀分布在所述第一分布板上，所述第一分布管的下端嵌设在所述第一分布板内，且上端伸出所述第一分布板；所述第一换热管与所述第一分布管的数量相同且一一对应设置，所述第一换热管的上端嵌设在所述第一分布板内并与所述第一分布管连通，所述第一换热管的下端嵌设在所述第一下支撑板内，且其端口与所述第一下支撑板的底面平齐；若干个所述第一分布管的上端端部均低于所述第一筒体的顶部，所述第一分布管的顶部中心设有V型分布口，所述第一换热管为沥青浸渍高温烧结石墨管；
若干组所述第二冷却段依次堆叠设置，每组所述第二冷却段均包括第二筒体和第二冷却机构，所述第二冷却机构设置在所述第二筒体内；所述第二冷却机构包括第二分布板、若干根第二分布管、若干根第二换热管和第二下支撑板，所述第二分布板和第二下支撑板分别固定在所述第二筒体的上部和下部，若干根所述第二分布管均匀分布在所述第二分布板上，所述第二分布管的下端嵌设在所述第二分布板内，且上端伸出所述第二分布板；所述第二换热管与所述第二分布管的数量相同且一一对应设置，所述第二换热管的上端嵌设在所述第二分布板内并与所述第二分布管连通，所述第二换热管的下端嵌设在所述第二下支撑板内，且其端口与所述第二下支撑板的底面平齐；若干个所述第二分布管的上端端部均低于所述第二筒体的顶部，所述第二分布管的顶部中心设有V型分布口，所述第二换热管为沥青浸渍高温烧结石墨管；
若干组所述第二冷却段的第二筒体之间通过连通管连通，最下层的所述第二冷却段的第二筒体上设有第二冷却水进水口；
所述第一筒体与最上层的的所述第二冷却段的第二筒体之间也通过连通管连通，所述第一筒体上设有第二冷却水出水口；
所述下封头中部设有气液混合出口。
2.根据权利要求1所述的一种碳晶冷却器，其特征在于，所述水冷夹套的上端设有第一冷却水出水口，下端设有第一冷却水进水口。
3.根据权利要求1所述的一种碳晶冷却器，其特征在于，所述第二筒体内还设有多组横向设置的折流板，多组所述折流板交错设置，若干根所述第二换热管均穿过所述折流板。
4.根据权利要求1所述的一种碳晶冷却器，其特征在于，所述上封头上端设有上压板，所述下封头下端设有下压板，所述上压板、上封头、第一筒体、多段第二筒体、下封头和下压板之间通过拉杆和弹簧组件固定。
5.根据权利要求1所述的一种碳晶冷却器，其特征在于，所述第一筒体和第二筒体均为中空结构的沥青浸渍高温烧结石墨管。
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