CN201811598U - 一种压缩空气冷却器 - Google Patents

Abstract

一种压缩空气冷却器，包括壳体、空气进口管、空气出口管、冷却水进口管以及冷却水出口管，其特征在于：所述壳体内分成多段空气冷却段，每段空气冷却段前后依次设置有喷雾器和气水分离器，该喷雾器与冷却水进口管相连接，壳体底部设置了冷却水出口管，所述的喷雾器和气水分离器组成一个冷却单元。使其大大降低了设备的投资成本，而且维护简单，空气通过喷雾方式直接接触换热，使其换热面积巨大，过量冷却水被气水分离器分离，并可循环利用，降低了物耗能耗，更好的节约了能源。本实用新型冷却器实现了空气冷却、净化和灭菌的多种功能，非常适合应用于微生物工业发酵无菌空气预处理系统。

Description

一种压缩空气冷却器 

技术领域

本实用新型涉及一种压缩空气冷却器。 

背景技术

微生物好气性发酵过程需要氧气，用于基质同化、菌体生长和产物代谢。氧气的来源是空气，在发酵运行中必须持续提供洁净、干燥、无杂菌的空气，此空气还需要一定的压力，以克服设备、管道阻力损失和液态深层发酵基质产生的静压力。带压空气的来源为空压机，根据空压机种类不同、压力不同、环境气温不同，空气出口温度也不同。大规模发酵空气压力常用0.2MPa～0.3MPa，对应温度处于120℃～180℃之间。 

高温空气进发酵罐之前必须经过降温、净化、除湿和除菌处理。其中降温、净化、除湿是为了满足除菌设备的使用条件，并达到发酵工艺过程进气温度要求，因此也被称为无菌空气预处理。其中降温采用空气冷却器。 

通常空气冷却器采用空气、冷却液不接触的间壁换热方式，所谓“间壁”可以是板片或管壁等。受制于“间壁”模式，高温空气内部发生降温和其中所含水蒸汽的冷却、冷凝过程，而冷却液一般仅有升温过程，没有相变。而且由于间壁两侧空气、冷却液传热系数相差很大，一般空气侧比另一侧小10倍以上，所以提高冷却器总传热系数的瓶颈在于空气侧，而提高空气侧传热系数须提高空气流速或增大间壁排列密度等，必将带来空气阻力损失的增大，导致空压机出口压力提高、电耗上升、运行成本提高。因此发酵工业用空气冷却器总传热系数一般仅在20～100W/(m².℃)之间，为了增强冷却效果，常采用增加冷却面积或加大冷却液流量，前者意味着设备投资成本的提高，后者意味着物耗能耗增加，运行成本的提高，需进一步改进。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够降低投资成本、降低物耗能耗且维护简单的压缩空气冷却器。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种压缩空气冷却器，包括壳体、空气进口管、空气出口管、冷却水进口管以及冷却水出口管，其特征在于：所述壳 体内分成多段空气冷却段，每段空气冷却段前后依次设置有喷雾器和气水分离器，该喷雾器与冷却水进口管相连接，壳体底部设置了冷却水出口管，所述的喷雾器和气水分离器组成一个冷却单元。 

优选，所述壳体内分成三段空气冷却段，该三段空气冷却段按先后顺序分别为高温蒸发灭菌段，中温蒸发冷却段和低温冷凝冷却段。 

作为改进，所述不同段空气冷却段中的喷雾器可采用不同温度的冷却水。 

作为改进，所述喷雾器由多个环形管组成，在每个环形管上安装有多个喷雾头。 

作为改进，所述每个环形管具有不同的直径。 

作为改进，所述气水分离器由离心分离器和/或惯性撞击分离器组合而成。 

本实用新型的优点在于：冷却器内无常见的金属换热器件，大大降低了设备投资成本；由于没有换热管，因此没有内部泄露问题，维护简单；同时由于冷却水的喷雾洗涤作用，空气中尘埃粒子等杂质被去除净化，空气通过喷雾方式直接接触换热，使其换热面积巨大，过量冷却水被气水分离器分离，并可循环利用，降低了物耗能耗，更好的节约了能源。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 

如图1所示，一种压缩空气冷却器，包括罐状的壳体2、空气进口管1、空气出口管6、冷却水进口管3以及冷却水出口管7，所述壳体2内分成三段空气冷却段，该三段空气冷却段按先后顺序分别为高温蒸发灭菌段I、中温蒸发冷却段II和低温冷却段III，每段空气冷却段前后依次设置有喷雾器5和气水分离器4，不同段空气冷却段中的喷雾器5按空气冷却段的先后顺序也分别与相对应的冷却水进口管3a、冷却水进口管3b、冷却水进口管3c相连接，不同段中的气水分离器4也按空气冷却段的先后顺序分别与冷却水出口管7a、冷却水出口管7b、冷却水出口管7c相连接，各个冷却水出口管设置壳体2底部，喷雾器5和气水分离器4组成一个冷却单元；所述的喷雾器5可由多个环形管组成，每个环形管具有不同的直径，在每个环形管上均匀安装有多个喷雾头，冷却水通过喷雾头的喷雾形成微细雾滴，使得微细雾滴布满整个壳体2内截面，空气与细微 雾滴表面直接接触而发生传热和传质反应，使其换热面积巨大，大大节约了设备投资成本，不同段空气冷却段中的喷雾器5可采用不同温度的冷却水，来达到不同的冷却效果，所述的气水分离器4由离心分离器和惯性撞击分离器组合而成，该气水分离器4通过离心力作用分离和惯性撞击、凝聚分离的原理来进行工作。 

对本实用新型的工作原理作进一步介绍： 

空气从空气进口管1进入壳体2后，首先与高温蒸发灭菌段I段喷雾器5出来的冷却雾滴发生热、湿交换，冷却介质雾滴蒸发吸收大量蒸发潜热，空气放出热量，温度降低、湿度上升，经过热、湿交换的湿空气再经过高温蒸发灭菌段I段气水分离器4后，在湿空气中过量水滴被分离，从冷却水出口管7a排出，空气进入中温蒸发冷却段II段，该中温蒸发冷却段II温度约100℃；空气在中温蒸发冷却段II段发生的反应与高温蒸发灭菌段I段类似，只是中温蒸发冷却段II段的冷却水流量比较大，冷却水水温约在30℃～35℃之间，此部分水可通过冷却塔循环，空气温度约40℃；为了获得更低的空气温度，可在低温冷却段III段进行10℃左右的低温水喷雾冷却，此时空气温度已处于压力露点以下，空气处于饱和状态，湿含量只减不增，空气与冷却水雾滴发生热、湿交换，空气温度降低，同时空气中所含部分水蒸汽冷凝，随冷却液滴从冷却水出口管7c排出，此时空气温度约15℃；由于在壳体2第一段高温蒸发灭菌段I中，空气温度最高，喷雾形成的水滴吸热汽化，空气温度下降、且空气湿含量增加，此过程中冷却水是有消耗的，在壳体2的最后一段低温冷却段III，空气温度最低，湿含量已近饱和，低温冷却水喷雾后，空气继续降温，其水饱和度也随之下降，空气中水蒸气冷凝析出，包裹在冷却水雾滴外，此过程中冷却水没有消耗、反而增加。所述的冷却水包括冷凝液被气水分离器4分离回收，并排出壳体2外，作生产工艺用水或通过冷却塔放热后循环利用，更好的节约了资源，前段喷雾冷却后的空气，经过分离后进入下一喷雾冷却段再分离，这样多次冷却分离后，空气最后从壳体2出口排出。 

为了更好地除菌，可在冷却水中加入灭菌消毒药剂。为了防止喷雾器5结垢或异物堵塞，可在冷却水管道上安装过滤、除垢装置。为了余热回收，中温蒸发冷却段II的冷却水可用一次水，出来后二次水作其他生产工艺用水，低温冷却段III段低温冷却水源于地下水或冷水机组。 

经测算，若水喷雾后雾滴直径在10μm～100μm之间，则每kg水可产生60m²～600m²的传热面积，而壳体2内部1m³空间内可产生250m²～4000m²的传热面积。 

经过本实用新型冷却器处理后空气质量提高，减轻系统后续设备——膜过滤器的除 菌负担，有利于发挥其高效除菌效能，最终利于微生物发酵稳定生产，本实用新型具有空气冷却净化、冷凝水分离、冷却水循环利用等功能，能够很好的用于微生物好气性发酵，适合大量投入生产使用。 

Claims (5)

1.一种压缩空气冷却器，包括壳体、空气进口管、空气出口管、冷却水进口管以及冷却水出口管，其特征在于：所述壳体内分成多段空气冷却段，每段空气冷却段前后依次设置有喷雾器和气水分离器，该喷雾器与冷却水进口管相连接，壳体底部设置了冷却水出口管，所述的喷雾器和气水分离器组成一个冷却单元。

2.根据权利要求1所述的压缩空气冷却器，其特征在于：所述壳体内分成三段空气冷却段，该三段空气冷却段按先后顺序分别为高温蒸发灭菌段，中温蒸发冷却段和低温冷凝冷却段。

3.根据权利要求1所述的压缩空气冷却器，其特征在于：所述喷雾器由多个环形管组成，在每个环形管上安装有多个喷雾头。

4.根据权利要求3所述的压缩空气冷却器，其特征在于：所述每个环形管具有不同的直径。

5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的压缩空气冷却器，其特征在于：所述气水分离器由离心分离器和惯性撞击分离器组合而成。 

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