CN201955264U - 一种冷凝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冷凝装置，包括外壳、保温层和换热芯体，所述换热芯体内设置样气通道和冷气通道，其特征在于：在所述样气通道与样气相接触的一面涂覆疏水层，所述疏水层用于疏导样气通道表面的凝结水。本实用新型具有水分去除充分、换热效率高、方便维护等优点。

Description

一种冷凝装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷凝装置，尤其是一种应用于在线气体分析系统中的气液冷凝装置。

背景技术

工业现场在线气体分析系统中，绝大多数样气都含有水雾、水汽、油雾等，有的水含量已达到饱和或过饱和。这些样气经过降温、过滤、调压、分流等各种预处理过程后，才会输入至分析仪表进行测量分析。但若要使仪表能够长期、安全、稳定、准确的运行，要求经过预处理过程后的样气能够满足在线仪表的要求。但样气在预处理过程中极易带水，造成分析仪表的检测器甚至分析仪表本体的损坏，造成分析中断，给生产造成巨大损失。

去除样气中的水分，成为了预处理面对的关键问题。

现有的能够解决样气预处理带水问题的装置，主要有以下三种：

1、降低工艺样气露点的渗透膜

它采用Teflon(聚四氟乙烯)为基体，嵌入磺酸基(-SO3H)制成，这种渗透膜只有样气中的气态水分子可以渗透出；根据此原理采用低露点干燥气体吹扫膜外壁，样气中的气态水透过渗透膜被低露点干燥气体带走，从而降低样气露点；

但它的缺点是无法去除样气中的油类及液态水，当样品中存在液态水时容易使器件失效；同时采用此种方法要消耗大量的、露点很低的、清洁度要求很高的干燥气体；

2、采用压缩机或半导体制冷降低工艺样气露点

由于流程工业中的各类样气大多数是易燃、易爆、有毒气体，生产现场是防爆区域，因此要求压缩机或半导体预处理器件必须是符合防爆现场等级的防爆部件；同时提供部件所需的电源也必须是防爆的；

但这些防爆部件价格昂贵，导致采用的这种降低样气露点设备的成本特别高；同时，降低样气露点也难以去除样气中的雾状水雾、油雾等，导致在线仪表检测精度不高；同时，与系统配套的相应的防爆部件，安全稳定性不高，稍有不慎，便会造成安全事故；

3、采用干燥剂吸收水分

采用分子筛、硅胶等干燥剂可以去除样气中的水分；

其缺点是干燥剂使用一段时间以后会失效，需要时常更换，因此干燥剂的消耗量大；不适用于含水量大的场合，更无法满足在线分析需求。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种结构设计合理、水汽去除充分、方便维护的冷凝装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种冷凝装置，包括外壳、保温层和换热芯体，所述换热芯体内设置样气通道和冷气通道，其特征在于：在所述样气通道与样气相接触的一面涂覆疏水层，所述疏水层用于疏导样气通道表面的凝结水。

进一步，所述样气通道包括进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道分别与设置在换热芯体上部的进气口和出气口相连。

作为优选，在所述通道与样气相接触的一面涂覆疏水层。

作为优选，在所述进气通道和出气通道的相接处设置过滤网，用于除去凝结水。

作为优选，所述样气通道和/或冷气通道为螺旋结构。

作为优选，所述出气通道为螺旋结构。

作为优选，所述螺旋结构为设置在换热芯体内的螺旋状槽。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、水分去除充分

i)在样气管道与样气的接触面涂覆疏水层，使样气中液态水容易在重力的作用下从底部排出，使附着在样气管道壁上的凝结水的去除更充分，降低了样气带走附着在样气管道上的凝结水的概率；

同时还防止了样气对换热芯材料的腐蚀；

ii)在样气管道内部设有过滤器，即气液分离器膜，使样气中携带的小液滴去除更充分；

iii)出气通道呈螺旋状，使样气中的液态水在螺旋上升中应离心力的作用而被分离；

2、换热效率高

冷凝装置整体采用导热率高的材料如铜、铝等加工，使冷凝装置的换热效率提高，对样气中水分的去除更充分；

3、方便维护

由于装置各器件之间可以拆卸，方便维护。

附图说明

图1为实施例1中冷凝装置的结构示意图；

图2为实施例3中冷凝装置的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例对本实用新型的结构、功能和应用等情况做了进一步的说明，是本实用新型几种比较好的应用形式，但是本实用新型的范围并不局限在以下的实施例。

实施例1

请参阅图1，一种冷凝装置，包括外壳1、保温层2和换热芯体，所述换热芯体内设置冷气通道31和样气通道；

所述换热芯体包括内芯，所述内芯与保温层2之间的空间形成冷气通道31；所述冷气通道31分别与设置在外壳1上的冷气入口311和冷气出口312相连；从冷气源出来的冷气通过冷气入口311进入冷气通道，在冷气通道内与内芯充分换热后，从冷气出口312排出冷气通道；

所述样气通道设置在内芯内；所述样气通道包括进气通道323和出气通道324；所述进气通道323为螺旋状管路，所述进气通道323与进气口321相连；所述出气通道324为直通管路，所述出气通道324与与出气口322及进气通道323螺旋状管路的末端相连；所述进气口321和出气口322分别设置在外壳1的上部；

由于进气通道323为螺旋状管路，当样气从进气口321进入样气通道的进气通道323时，样气在进气通道323内的时间较长，能够充分通过内芯与冷气换热，样气中的水汽凝结而附着在氧气通道的表面，从而尽可能的去除样气中的水分，然后经过冷却的样气通过样气通道的出气通道324后经由出气口322排出；

同时，在所述样气通道与样气相接触的一面涂覆纳米级疏水层，所述疏水层用于疏导由于样气制冷而形成的附着在样气通道表面的凝结水，同时避免样气腐蚀通道管路；

疏水层可以在样气通道的进气通道323和出气通道324与样气相接触的一面均涂覆，也可以仅在进气通道323或出气通道324与样气相接触的一面涂覆；本实施例为使除去样气中的水汽的效果更好，在进气通道323和出气通道324与样气相接触的一面均涂覆了疏水层；

所述疏水层的材料包括但不限于聚四氟乙烯、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂；本实施例为聚四氟乙烯；

这样，样气通过样气通道时，充分与内芯换热、致使温度降低，从而在样气通道内产生凝结水；由于疏水层的存在，附着在样气通道壁上的凝结水在重力的作用下顺着样气通道的管壁流下来，并积聚在进气管道323的下部，最后通过设置在进气管道与出气管道相接处的排液口325排出样气通道；

在样气管道与样气的接触面涂覆疏水层，使样气中液态水容易在重力的作用下从底部排出，使附着在样气管道壁上的凝结水的去除更充分，降低了样气带走附着在样气管道上的凝结水的概率；

同时，样气管道的进气管道323呈螺旋状，使样气中的液态水在螺旋下降时应离心力的作用而被分离；有利于样气中水分的去除；

所述换热芯体的材料为不锈钢；

所述冷凝装置还可以包括温度传感器326和电缆接头327，温度传感器326用于监测冷凝装置内进气管道323的温度，并将温度信号通过电缆接头327传递给控制单元，以控制冷气源的冷气输出温度；所述电缆接头327与电源相连。

实施例2

一种冷凝装置，与实施例1中所述冷凝装置不同的是：

1、所述换热芯采用导热率高的材料制成，如铜、铝等，提高了换热效率；本实施例为铜；

2、在样气管道的进气管道323与样气的接触面涂覆疏水层，疏水层的材料为聚氨酯；

3、在所述进气管道与出气管道的相接处设置过滤网，用于过滤经过换热后样气中产生的凝结水，凝结水通过排水口325排出样气管道；

在样气管道内部设有过滤器，所述过滤器为金属烧结、金属丝网、非金属膜片，过滤精度可以根据实际工况调节，使对样气中携带的小液滴的去除更充分，本实施例为金属丝网。

实施例3

请参阅图2，一种冷凝装置，与实施例2所述冷凝装置不同的是：

所述换热芯体包括外芯339和内芯338；所述外芯339与保温层之间可以拆卸，所述内芯338和外芯339之间可以拆卸；以方便冷凝装置的清洗和维修；

在所述外芯339的外圆柱面上，设置螺旋状凹槽，使外芯339的外圆柱面与保温层相接触时，设置在外芯339外圆柱面上的凹槽与保温层的内圆柱面形成螺旋状冷气通道333；所述冷气通道333分别与设置在外壳1上的冷气入口331和冷气出口312相连；

冷气通道也采用螺旋状，使得冷气与外芯339的换热更加充分；

在所述外芯339与内芯338之间设置直通式气体通道333；

在所述内芯338内部设置一可拆卸体，在可拆卸体的外圆柱面上也设置螺旋状凹槽，当将可拆卸体插入内芯时，螺旋状凹槽与内芯的内圆柱面形成螺旋状气体通道334；

所述气体通道335与设置在外壳1上的出气口331相连，作为出气通道；所述气体通道334与设置在外壳1上的进气口332相连，作为进气通道；出气通道呈螺旋状，使样气中的液态水在螺旋上升中应离心力的作用而被分离；

由于内芯338和外芯339之间、内芯338与可拆卸体之间均可以拆卸，可以将外芯339及内芯338的可拆卸体拆下来，并将设置有螺旋状凹槽的一面涂覆疏水层，操作简单方便；同时，维护也更方便；

在所述气体通道335和气体通道334相连接处设置过滤网337，以过滤经过换热后样气中产生的凝结水，凝结水通过排水口336排出样气管道；

本实施例的冷凝装置，采用在芯体的外圆柱面上设置螺旋状凹槽的形式形成气体通道，省略了为了疏导气体而另外设置的管路，简化了冷凝装置的结构。

上述冷凝装置的工作过程如下：

从制冷器引来的冷气从冷气入口331进入换热芯体，在换热芯体外芯的螺旋状冷气通道333中与之充分换热，然后从底部冷气出口312排出；

样气从进气口332进入冷凝装置，从上往下流动过程中在换热芯体内芯的进气通道中冷却，水汽凝结；通过过滤器337时水汽被分离，液体在重力的作用下积聚并从排水口336排走；

样气经过过滤器后，进入内芯中的螺旋状出气通道334，旋转上升；在上升过程中使新凝结的液滴在离心力的作用下与气体进一步分离；最后样气从出气口332排出。

上述实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限制。本实用新型的关键是：在样气通道与样气相接触的一面设置疏水层，用于疏导由于制冷而在样气通道内产生的凝结水，有效去除样气中的水分。在不脱离本实用新型精神的情况下，对本实用新型做出的任何形式的改变均应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种冷凝装置，包括外壳、保温层和换热芯体，所述换热芯体内设置样气通道和冷气通道，其特征在于：在所述样气通道与样气相接触的一面涂覆疏水层，所述疏水层用于疏导样气通道表面的凝结水。

2.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于：所述样气通道包括进气通道和出气通道，所述进气通道和出气通道分别与设置在换热芯体上部的进气口和出气口相连。

3.根据权利要求2所述的冷凝装置，其特征在于：在所述通道与样气相接触的一面涂覆疏水层。

4.根据权利要求2所述的冷凝装置，其特征在于：在所述进气通道和出气通道的相接处设置过滤网，用于除去凝结水。

5.根据权利要求1所述的冷凝装置，其特征在于：所述样气通道和/或冷气通道为螺旋结构。

6.根据权利要求3所述的冷凝装置，其特征在于：所述出气通道为螺旋结构。

7.根据权利要求5或6所述的冷凝装置，其特征在于：所述螺旋结构为设置在换热芯体内的螺旋状凹槽。

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