CN201852346U - 组件式涡流制冷换热温度显示控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器，包括制冷换热装置，制冷换热装置上设置有样气入口和样气出口，制冷换热装置包括换热壳体、换热壳体内设置的与样气入口连通的冷却进管和与样气出口连通的冷却出管，所述换热壳体内分为冷却腔和节流膨胀腔，冷却进管和冷却出管设置在冷却腔内，冷却进管的出气端与节流膨胀腔连通，冷却出管的进气端与节流膨胀腔连通。本实用新型可时刻显示制冷后样气出口温度，并通过调节压缩空气输入量后，即可克服被制冷的样气的温度变化，制冷所需压缩空气的温度变化，压缩空气本身的露点变化造成的输出样气的温度变化，使输出的样气温度控制在一定范围，使在线分析仪表检测样气的精确最高。

Description

组件式涡流制冷换热温度显示控制器

技术领域

本实用新型涉及一种用于工业流程中特别是防暴区域的各种工业样气预处理的装置，主要涉及一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器。 

背景技术

现代流程工业中的各类工业样气，绝大多数都含有水、水雾和油雾，有的水含量达到饱和或过饱和露点。这些工业样气在降温、过滤、调压、分流、排水等各种预处理过程中，要求经预处理处理后的样气应充分满足在线分析仪表的要求，确运行。在线仪表实时分析信息，仪表才能长周期、安全、稳定、准才能准确指导工艺操作。工艺根据这些分析结果才能直接指导工艺操作，并进一步有可能进行闭环控制、优化控制。在线分析仪表才能在工艺生产中发挥出重要的作用。但在线分析仪表必需配置用于不同生产领域、差异性很大、个性很强的各种样气预处理系统。由它们组合构成的在线分析成套系统技术含量高，价格相当昂贵，目前投运率较低。但无论是成套引进的、还是国产的此类设备，样气在预处理过程中都极易带水，造成分析中断、造成分析仪表的检测器、甚至仪表本身损坏，给生产造成巨大损失。工艺样气在预处理过程中易带水的原因分析主要有：1、高温。一定压力饱和或过饱和露点的样气，在预处理过程中首先要通过水冷、减压、过滤、旁路排放等预处理步骤，这时的样气中仍含有水温和室温下饱和状态下的水汽。这种状态的样气是极不稳定的。随着工艺压力微小的变化，样气在预处理过程中容积变化、压力变化，饱和露点样气中的液态水分可能再次凝析出来，造成对在线分析仪表的损坏。2、露点远远低于室温、压力较高的样气，在减压过程中也极易带水，其原因是预处理部件采用的减压阀为瞬间减压，这时工艺气体在减压过程中，气体体积瞬间膨胀，造成对外做功。在此瞬间气体不可能从外界获取足够能量，靠气体自身内能的降低达到做功的目的，即节流膨胀效应，造成气体瞬间温度降至很低。本来低于室温的露点样气，水含量变成过饱和状态，这时样气在预处理过程中极易凝析出液态水，造成预处理系统带液而损坏在线分析仪表。 

随着科技进步，也出现了一些解决样气预处理带水问题的装置，主要有：1、降低工艺样气露点的渗透膜。它采用了Tafion的改进材料Nafion做渗透膜，只有样气中的气态水分子可渗透出。根据此原理采用干燥空气吹扫膜外壁，可将部分样气中饱和露点气态水份带走，从而降低样气露点。但它的缺点是对雾状、液态水无效。部件价格昂贵，且要消耗大量的、露点很低的、清洁度要求很高的干燥空气。而降低样气露点能力也十分有限，使用寿命也不长。2、采用压缩机或半导体制冷降低工艺样气露点。目前普遍使用于国外的预处理系统中。由于流程工业中的各类工艺样气，大多数是易燃、易爆、有毒气体，生产现场是防爆区域，因此要求的压缩机、或半导体预处理部件必须是符合防爆现场等级的防爆部件。这些部件价格昂贵，提供部件所需的电源也必须是防爆的。而制冷后露点降低的工艺，气凝析出的冷却水也需另配价格昂贵的防爆蠕动泵进行排水。另外还必须设置快速吹扫回路排放样气，目的是缩短分析滞后时间。而快速回路排放会造成大量不合理浪费排放，且给预处理系统造成运行不稳定，导致分析仪器检测精度降低。因此采用这种降低样气露点的设备成本特别高。雾状水雾、油雾难以除掉、导致在线分析仪表检测精度不高。系统需配套相应的防爆部件，稍有不慎，也会造成安全事故，在我国难以推广。 

为了解决上述技术问题，申请人于2006年1月23日提出了“组件式涡流制冷换热温度控制器”，其授权公告日为2007年6月13号，该实用新型包括制冷气源控制装置、与制冷气源控制装置连接的涡流制冷管、与涡流制冷管连通的制冷换热装置；制冷气源控制装置包括从压缩气体入口端依次连接的过滤器、减压稳压阀和压力表。但该技术还存在如下不足：一、从工艺管线引入的样气，即使工艺取样点的样气温度不变，但取样管路通过环境要进行热交换。特别在夏天和冬天，晴天和雨天，温差可达20～50℃变化，导致进入部件的样气温度明显变化，特别在气温骤冷条件下，将会导致样气出口温度降至摄氏零度以下，使样气中凝析出的水分结冰，堵塞管路、造成分析中断。二、部件需压缩气体作动力制冷。除特殊个别情况下一般都采用压缩空气制冷。夏天直晒的压缩空气管线温度可达50～70℃，冬天此气温可降至0～-30℃，虽然维护人员可调节压缩空气的输入压力，但样气制冷后的出口温度由于无指示表，往往要么造成冻结管路，要么出口温度过高，达不到设计要求，致使此样气进入分析仪表，检测精度下降。三、在相同的环境温度下、相同的输入压缩空气量、相同的样气输入流速、相同的部件制冷条件下，制冷所需的压缩空气中的露点若升高，压缩空气在涡流制冷管中，水含量增多，制冷后压缩空气本身吸收的冷量亦增多，最终导致制冷气体的温度上升，制冷样气的制冷效率降低。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有组件式涡流制冷换热温度控制器存在的上述问题，提供一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器，本实用新型可时刻显示制冷后样气出口温度，并通过调节压缩空气输入量后，即可克服被制冷的样气的温度变化，制冷所需压缩空气的温度变化，压缩空气本身的露点变化造成的输出样气的温度变化，使输出的样气温度控制在一定范围，使在线分析仪表检测样气的精确最高。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器，包括制冷换热装置，制冷换热装置上设置有样气入口和样气出口，其特征在于：所述制冷换热装置包括换热壳体、换热壳体内设置的与样气入口连通的冷却进管和与样气出口连通的冷却出管，所述换热壳体内分为冷却腔和节流膨胀腔，冷却进管和冷却出管设置在冷却腔内，冷却进管的出气端与节流膨胀腔连通，冷却出管的进气端与节流膨胀腔连通。

所述冷却进管和冷却出管在冷却腔内呈螺旋状盘旋设置。 

所述换热壳体包括隔热内层和隔热外层。 

所述换热壳体上设置有用于显示节流膨胀腔内温度的温度显示器。 

所述节流膨胀腔上开有样气旁路排放出口。 

所述节流膨胀腔与涡流制冷冷端出口连通，冷端出口与涡流制冷管连通。 

所述冷却腔与涡流制冷热端出口连通。 

采用本实用新型的优点在于： 

 一、本实用新型在样气出口增设温度指示表，时刻显示制冷后样气出口温度，并通过调节压缩空气输入量后，即可克服被制冷的样气的温度变化，制冷所需压缩空气的温度变化，压缩空气本身的露点变化造成的输出样气的温度变化。使输出的样气温度控制在一定范围（一般控制在0～5℃之间），使在线分析仪表检测样气的精确最高。

二、本实用新型中，压缩气体压力、涡流制冷管制冷温度一定，随着压力越高，制冷温度越低，因此压缩气体压力和制冷温度呈函数关系，利用此特点，只要给定压缩气体一定压力，就能确定其温度，通过调节减压稳压阀的出口压力，从而控制制冷温度，制冷温度用万用表通过带Pt100测温的组件式制冷换热装置引出的测定Pt100测温电缆的接线端子上的阻值，即知其制冷温度，这种简单控制方式最适用于防爆区域，控制温度可达±1℃，有效的保证了仪表对样气的测量精度和及时性，并且解决了预处理系统应用于防暴区域样气排放的安全性问题。 

三、采用本实用新型的结构后，可以将涡流制冷管内的产生自由涡流的喷嘴由原有的4个增加到6—8个，这样不仅可以通过调节涡流制冷管的调节阀开度，控制冷热端排出气流的分流比，同时，在相同压力和同样耗气条件下，其制冷效果更好。 

四、制冷换热装置采用组件式，将样气冷却、水气分离、气雾捕集三个装置组合为制冷换热装置，结构新颖、实用性强、样气预处理效果可靠、体积小巧、样气排放可控、运行平稳，并且成本低廉。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图 

图中标记为：1、样气入口，2、样气出口，3、换热壳体，4、冷却进管，5、冷却出管，6、冷却腔，7、节流膨胀腔，8、样气旁路排放出口。

具体实施方式

一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器，包括制冷换热装置，制冷换热装置上设置有样气入口1和样气出口2，制冷换热装置包括换热壳体3、换热壳体3内设置的与样气入口1连通的冷却进管4和与样气出口2连通的冷却出管5，所述换热壳体3内分为冷却腔6和节流膨胀腔7，冷却进管4和冷却出管5设置在冷却腔6内，冷却进管4的出气端与节流膨胀腔7连通，冷却出管5的进气端与节流膨胀腔7连通。 

本实用新型中，冷却进管4和冷却出管5在冷却腔内呈螺旋状盘旋设置。换热壳体3包括隔热内层和隔热外层。在换热壳体3上设置有用于显示节流膨胀腔内温度的温度显示器。在节流膨胀腔7上开有样气旁路排放出口8。将节流膨胀腔7与涡流制冷冷端出口连通，冷端出口与涡流制冷管连通。将冷却腔6与涡流制冷热端出口连通。 

以下对本实用新型的应用作展开说明： 

组件式涡流制冷换热温度控制器包括制冷气源控制装置、与制冷气源控制装置连接的带消声器的低气耗涡流制冷管、与涡流制冷管连通的制冷换热装置；所述制冷气源控制装置包括从压缩气体入口端依次连接的过滤器、减压稳压阀和压力表。当压缩气体压力、涡流制冷管制冷温度一定。随着压力越高，制冷温度越低，因此压缩气体压力和制冷温度呈函数关系。利用此特点，只要给定压缩气体一定压力，就能确定其温度，通过调节减压稳压阀的出口压力，从而控制制冷温度，制冷温度用万用表通过带Ptl00测温的组件式制冷换热装置引出的测定Ptl00测温电缆的接线端子上的阻值，即知其制冷温度。这种简单控制方式最适用于防爆区域，控制温度可达±1度。有效的保证了仪表对样气的测量精度和及时性，并且解决了预处理系统应用于防暴区域样气排放的安全性问题。所述制冷换热装置包括由现有技术中的样气冷却装置、水汽分离装置组成的带铂电阻测温的组件式制冷换热装置。制冷换热装置内还可以设置汽雾捕集装置，这样采用组件式，将样气冷却、水气分离、气雾捕集三个装置组合为制冷换热装置，结构新颖、实用性强、样气预处理效果可靠、体积小巧、样气排放可控、运行平稳，并且成本低廉。所述涡流制冷管内的产生自由涡流的喷嘴由原有的4个增加到6—8个。由于经压力调制后的压缩气体(一般是压缩空气)以高速线速度进入涡流管中，气体体积骤然膨胀致使高速旋转向中心移动，造成气体对外做功，由于气体在膨胀对外做功过程中不能从外界获取能量维持对外做功只能靠自身能量消耗，从而造成气体内能急剧下降，气体温度瞬间骤降。气体入口压力越高，气体降温越低。此低温样气从涡流室中心部分分离出，从冷凝出口供制冷冷源。高速旋转气体在涡流室中，靠外壁气体和外壁产生摩擦，此部分气体温度上升。受热的压缩气体经消声后降低噪声器排至大气中。通过调节涡流制冷管的调节阀的开度，就可以可控制冷热端排出气流的分配比。同时，在相同压力和同样耗气条件下，其制冷效果更好。

本实用新型不限于上述实施方式。 

Claims (7)

1.一种组件式涡流制冷换热温度显示控制器，包括制冷换热装置，制冷换热装置上设置有样气入口（1）和样气出口（2），其特征在于：所述制冷换热装置包括换热壳体（3）、换热壳体（3）内设置的与样气入口（1）连通的冷却进管（4）和与样气出口（2）连通的冷却出管（5），所述换热壳体（3）内分为冷却腔（6）和节流膨胀腔（7），冷却进管（4）和冷却出管（5）设置在冷却腔（6）内，冷却进管（4）的出气端与节流膨胀腔（7）连通，冷却出管（5）的进气端与节流膨胀腔（7）连通。

2.根据权利要求1所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述冷却进管（4）和冷却出管（5）在冷却腔（6）内呈螺旋状盘旋设置。

3.根据权利要求1所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述换热壳体（3）包括隔热内层和隔热外层。

4.根据权利要求1、2或3所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述换热壳体（3）上设置有用于显示节流膨胀腔内温度的温度显示器。

5.根据权利要求1、2或3所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述节流膨胀腔（7）上开有样气旁路排放出口（8）。

6.根据权利要求1、2或3所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述节流膨胀腔（7）与涡流制冷冷端出口连通，冷端出口与涡流制冷管连通。

7.根据权利要求1、2或3所述的组件式涡流制冷换热温度显示控制器，其特征在于：所述冷却腔（6）与涡流制冷热端出口连通。

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