CN207622559U - 自蒸发式蒸汽冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自蒸发式蒸汽冷凝器，包括中空的圆筒体，在圆筒体内的中心位置贯穿式安装有一中心转轴，圆筒体外侧设有外夹层，外夹层外侧的底部靠近下盖板设有低温进液管和蒸汽进气管，低温进液管一端与外夹层相通，蒸汽进气管一端与外夹层相通，圆筒体内的中心转轴上固定有至少二层旋叶装置，变频驱动装置通过中心转轴带动旋叶装置一起在圆筒体内旋转；蒸汽在夹层内将低温液体加热成高温液体，通过高温出液管、节流阀和高温进液管进入容器内，由于容器内压力低，部分高温液体瞬间蒸发，蒸发的气体经最上一层旋叶装置脱水处理，输出的气体含水率低，未蒸发的液体变成低温液体从容器下部排液管排出。本实用新型不需要另外的低温冷源，采用蒸汽自身的能量制成部分冷源，冷凝效率高，结构紧凑合理，同等容量设备体积小占地少，尤其是气体中未蒸发的小水滴、雾滴经过了高效分离脱水处理，保证排出气体是干蒸汽，含水量极低，气体品质高。

Description

自蒸发式蒸汽冷凝器

技术领域

本实用新型涉及冷凝器领域，具体涉及一种自蒸发式蒸汽冷凝器。

背景技术

冷凝器是能源、化工、食品、药品、环保等诸多领域经常应用的通用设备，有壳管式、板式、喷淋式、喷射式等多种形式，各有特点，但总是需要一个低温液体或气体对另一介质的略高温气体进行冷却使之凝结，不同形式的冷凝器效率差别很大，耗材、成本差别也较大。并且，大量冷却后的热量很多无法被利用而排入大气，对大气形成热污染。

发明内容

本实用新型不需要另外的低温冷源来将蒸汽凝结成液体，而是采用蒸汽自身的能量制成部分冷源持续将蒸汽冷凝成液体。本实用新型采用高效旋叶式蒸发器做蒸发器件，用少量较高压力的新蒸汽驱动蒸汽射吸泵形成真空，部分高温液体靠自身的热量被蒸发，剩余未被蒸发的液体温度快速降低，被降温的低温液体返回进入蒸汽冷却区，再冷却新进的蒸汽，低温液体又变成高温液体，高温液体再进入高效旋叶式蒸发器，部分蒸发，部分降温，周而复始，稳定循环运转。这一冷却过程没有热量输出，而产出部分低压蒸汽，即蒸汽凝结的潜热被再次利用。本实用新型即回收了排放的废热而节能，又减少了废热对环境的污染。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，自蒸发式蒸汽冷凝器，包括中空的圆筒体，圆筒体内的中心位置贯穿式安装有一中心转轴，中心转轴的上下分别通过上端轴承、下端轴承固定在圆筒体外的上盖板和下盖板上，上盖板和下盖板均通过盖板法兰与圆筒体密封连接，上盖板上还设有变频驱动装置，变频驱动装置带动中心转轴旋转，其特征在于:

圆筒体外侧设有外夹层，外夹层与上盖板和下盖板密封连接，圆筒体内的中心转轴上固定有至少两层旋叶装置，旋叶装置的最外沿与圆筒体内壁之间具有一定的间隙，变频驱动装置通过中心转轴带动旋叶装置一起在圆筒体内旋转；

最上层旋叶装置的下面的圆筒体内部上径向固定安装高温进液管，高温进液管穿过圆筒体外壳通过节流阀和高温出液管与外夹层相通；

外夹层外侧的底部靠近下盖板设有低温进液管和蒸汽进气管，低温进液管一端与外夹层相通，另一端连接低温进液管控制阀，蒸汽进气管设置在距离低温进液管不远的上方，蒸汽进气管一端与外夹层相通，另一端连接蒸汽进气控制阀；

上盖板上还设有蒸汽出气管和小室排气管，蒸汽出气管一端与圆筒体内相通，另一端连接出气口法兰，小室排气管一端与外夹层内相通，另一端连接小室出气口法兰；

下盖板上还设有排液管，排液管一端与圆筒体内相通，另一端连接排液口法兰。

优选的，外夹层的外侧还设有保温层。

优选的，外夹层的外壁上，高温出液管与上盖板之间设有水位指示器。

进一步的，外夹层的内部，高温出液管与上盖板之间设有水位感应装置。

优选的，圆筒体内的底部设有水位感应装置。

优选的，低温进液管与蒸汽进汽管数量相同且为多个，并且多个低温进液管的高度相同，多个蒸汽进汽管的高度也相同，蒸汽进气管略高于低温进液管。

所述旋叶装置包括多个旋叶板，多个旋叶板围绕中心转轴呈放射形均匀排布，每个旋叶板上竖向等间距压制有百叶状通风槽或管状格栅板。

进一步的，旋叶板可为一整体叶片，整体叶片上竖向等间距压制有百叶状通风槽；也可为竖向设立的管状格栅板构成。

进一步的，最上层旋叶装置是用于对蒸发的气体进行脱水的旋叶装置。

优选的，高温进液管及与之连接的节流阀、高温出液管为1组或多组。

本实用新型的有益效果：

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）本实用新型不需要另外的低温冷源来将蒸汽凝结成液体，而是依靠部分较高压力的新蒸汽通过蒸汽射吸泵形成真空，利用蒸汽自身的能量制成部分冷源持续将蒸汽冷凝成液体；

（2）当中心转轴旋转时，高温进液管喷出的液体落在旋叶板上，由于重力、离心力和液体的附壁特性及液体间的吸附力作用，液体一接触旋叶板上的叶片就在叶片上瞬间形成薄薄的液膜，使得液体暴露的表面积最大化、既蒸发面积最大化；加之叶片的快速旋转，产生了风力，又增加了蒸发效率，进而大大提高了蒸发速度，故，蒸发速度极快，体积小，占地小，投资降低；

（3）高温液体自高温进液管流出后，由于旋转叶片的撞击，立刻被打散并附璧在旋转的叶片上，快速展开形成液膜，暴露在蒸发空间，由于重力作用，液体一边蒸发一边向下流动，使得蒸发的液膜表面一直有新液体，相当于液体的自搅拌，保证了持续的蒸发效率。

（4）蒸发的气体由于上部旋叶板的高效分离作用，排出的气体无液滴、雾滴发生，提高了蒸发气体的品质。

总之，本实用新型蒸汽冷凝效率高，结构紧凑合理，同等容量设备体积小、占地少，尤其是气体中未蒸发的小水滴、雾滴经过了高效分离脱水处理，保证排出气体是干气体，含水量极低，气体品质高，并且无需外部冷源，既回收了部分热能，又降低了对大气形成的热污染。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

其中：1-中心转轴、101-上端轴承、102-下端轴承、103-上盖板、104-下盖板、2-变频驱动装置、3-外夹层、4-旋叶装置、5-高温进液管、6-节流阀、7-高温出液管、8-低温进液管、9-蒸汽进气管、10-低温进液管控制阀、11-蒸汽进气控制阀、12-蒸汽出气管、13-小室排气管、14-排液管、15-保温层。

具体实施方式

下面将结合具体的实施方案对本实用新型进行进一步的解释，但并不局限本实用新型，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、 “下”、 “前”、 “后”、 “中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

具体实施例，如图1所示，本实用新型包括中空的圆筒体，圆筒体内的中心位置贯穿式安装有一中心转轴（1），中心转轴的上下分别通过上端轴承（101）、下端轴承（102）固定在圆筒体外的上盖板（103）和下盖板（104）上，上盖板（103）和下盖板（104）均通过盖板法兰与圆筒体密封连接，上盖板（103）上还设有变频驱动装置（2），变频驱动装置（2）带动中心转轴（1）旋转；圆筒体外侧设有外夹层（3），外夹层（3）与上盖板（103）和下盖板（104）密封连接，圆筒体内的中心转轴（1）上固定有至少两层旋叶装置（4），旋叶装置（4）的最外沿与圆筒体的内壁之间具有一定的间隙，变频驱动装置（2）通过中心转轴（1）带动旋叶装置（4）一起在圆筒体内旋转；在外夹层（3）的外侧设有保温层（15），防止能量的损耗。在外夹层（3）的下部周向均匀安装一根以上低温进液管（8），低温进液管（8）与外夹层（3）相通，所有低温进液管（8）的高度相同。外夹层（3）内凝结水的水位高度一定要超过高温出液管（7）的高度，以保证高温进液管（5）的进水。最上层旋叶装置（4）的下面的圆筒体内部上径向固定安装高温进液管（5），高温进液管（5）穿过圆筒体外壳通过节流阀（6）和高温出液管（7）与外夹层（3）相通，外夹层（3）的外侧上，高温出液管（7）与上盖板（103）之间设有水位指示器（16），外夹层（3）的内部，高温出液管（7）与上盖板（103）之间设有水位感应装置（图中未显示）；外夹层（3）的顶部留有一定的气态空间，形成一个小气室，气室顶部设有小室排气管（13），小室排气管（13）通过管道分别与排气阀和真空泵相连接；在外夹层（3）下部低温进液管（8）的上方不远处，安装与低温进液管（8）同数量的蒸汽进汽管（9），所有蒸汽进汽管（9）的高度相同，蒸汽进入外夹层（3）立即与低温凝结水混合，蒸汽瞬时凝结成水，同时加热凝结水，将低温凝结水加热成高温凝结水，高温凝结水向上流动，从高温出液管（7）、节流阀（6）和高温进液管（5）进入圆筒体内；高温凝结水经旋叶装置（4）部分被蒸发，气体从上盖板（103）的蒸汽出气管（12）被抽出，未蒸发但被降温的部分凝结水聚积在圆筒体内的底部，在圆筒体内的底部设有水位感应装置（图中未显示），凝结水从容器底部排出，再经水泵、低温进液电控阀（10）进入外夹层（3）下部低温进液管（8），低温进液管（8）流量由低温进液电控阀（10）控制，低温进液电控阀（10）由外夹层（3）上部水位控制，保证外夹层（3）内的水位在高温出液管（7）与上盖板（103）之间，多余的低温凝结水经出水电控阀排出，出水电控阀由圆筒体内的底部水位控制。最上层的旋叶装置用于汽水分离，蒸汽经汽水分离后从蒸汽出气管被抽出，保证抽出的蒸汽不会携带水滴和雾滴。在圆筒体内的底部设有进液管（图中未显示），进液管接补水电控阀，控制圆筒体内的底部水位不低于下限水位。

工作过程：启动变频驱动装置（2），开启凝结水水泵，调节凝结水进水电控阀，将水位控制在高温出液管（7）上方，并从高温出液管（7）、节流阀（6）和高温进液管（5）流入圆筒体内。首次开机时，先将进水装至外夹层（3）内正常水位，并确保从高温进液管（5）流出；开启与小室排气管（13）相连接的排气阀或真空泵，调节小气室压力到工作值，开启与蒸汽出气管（12）相连接的蒸汽抽汽泵，调节抽汽压力到凝结水蒸发所需的压力值，打开蒸汽进气控制阀（11），调节蒸汽量保证被加热的凝结水升温但不会被汽化；被加热的凝结水依次从外夹层（3）上端、高温出液管（7）、节流阀（6）、高温进液管（5）进入圆筒体内，流入旋转的旋叶板上，在开有百叶槽的旋叶板上形成薄薄的水膜，由于圆筒体内的压力低于凝结水的汽化转变温度对应的压力，因此，转动的旋叶板上的水膜快速汽化蒸发，部分凝结水变成蒸汽被抽气泵抽走，剩下未被汽化但被降温的凝结水流到容器底部，成为低温凝结水。低温凝结水经凝结水水泵、低温进液电控阀（10）、低温进液管（8），进入到外夹层（3）下部，在外夹层内快速向上流动，遇到进入外夹层（3）的蒸汽，迅速将进入的蒸汽凝结成水，蒸汽由蒸汽电控阀（11）控制，蒸汽电控阀（11）由外夹层（3）上部凝结水温度控制，控制进汽量不将凝结水在外夹层汽化为准，升温后的凝结水继续向上流动从高温出液管（7）、节流阀（6）、高温进液管（5）再进入旋叶装置（4）被蒸发，稳定地循环往复。多余的凝结水经凝结水泵、出水电控阀排出，出水电控阀由圆筒体内的底部的上限水位控制，水位超过上限控制区就排出，补水控制阀由底部的下限水位控制，当底部水位低于下限水位控制区时，补水电控阀启动，保证底部凝结水量和凝结水水泵不脱水。事实上，本实用新型中一部分凝结水始终在系统内循环，负责能量的传递与转换，新进蒸汽的凝结水量一部分汽化的从蒸汽出口抽出，未被汽化的流到底部，溢出部分经出水电控阀排出，不足部分由补水电控阀补充。

在外夹层（3）上部设有小气室，小室排气管（13）通过管道分别与圆筒体外的排气阀门和真空泵相连接，小气室的一个功能是保证外夹层（3）的内压处在一个与蒸发温度对应的稳定值，确保主蒸汽抽汽的稳定，第二个功能是将气体中的非凝结气体排出，保证液体蒸发的稳定。当圆筒体内工作在正压时，与小室排气管（13）连接的排气阀开始工作，控制排气阀即可控制外夹层内压和排出非凝结气体；当圆筒体内工作在负压时，与小室排气管（13）连接的真空泵开始工作，由真空泵控制外夹层内压和排出非凝结气体。

在外夹层（3）的外部装有很好的保温层（15），保证能量不会丢失。

本实用新型的自蒸发式蒸汽冷凝器各部件所使用的材料根据需求而定，可用铁、铜、不锈钢、铝及各种合金材料等，保温材料使用对应温度所适合的保温材料。

本实用新型特别适合发电、空调、食品、药品等工业行业的冷却系统及所需蒸汽系统，将过去传统的靠外源冷却系统彻底改变，只要设计恰当，就能将扔向大气的废热能回收利用，并且冷源不靠外部环境，也不受外部环境影响，形成闭环系统，用自身的能量解决自身的冷却，并将冷却的能量回收利用。本实用新型是十分节能又大大减少热污染的重要实用新型，自蒸发式蒸汽冷凝器将成为低品位能源再利用的关键设备。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.自蒸发式蒸汽冷凝器，包括中空的圆筒体，圆筒体内的中心位置贯穿式安装有一中心转轴（1），中心转轴（1）的上下分别通过上端轴承（101）、下端轴承（102）固定在圆筒体外的上盖板（103）和下盖板（104）上，上盖板（103）和下盖板（104）均通过盖板法兰与圆筒体密封连接，上盖板（103）上还设有变频驱动装置（2），变频驱动装置（2）带动中心转轴（1）旋转，其特征在于：

圆筒体外侧设有外夹层（3），外夹层（3）与上盖板（103）和下盖板（104）密封连接，圆筒体内的中心转轴（1）上固定有至少两层旋叶装置（4），旋叶装置（4）的最外沿与圆筒体内壁之间具有一定的间隙，变频驱动装置（2）通过中心转轴（1）带动旋叶装置（4）一起在圆筒体内旋转；

最上层旋叶装置（4）的下面的圆筒体内部径向固定安装高温进液管（5），高温进液管（5）与节流阀（6）相连接，节流阀（6）的另一端与高温出液管（7）相连接，高温出液管（7）的另一端与外夹层（3）相通；

外夹层（3）外侧的底部靠近下盖板（104）设有低温进液管（8）和蒸汽进气管（9），低温进液管（8）一端与外夹层（3）相通，另一端连接低温进液管控制阀（10），蒸汽进气管（9）设置在距离低温进液管（8）不远的上方，蒸汽进气管（9）一端与外夹层（3）相通，另一端连接蒸汽进气控制阀（11）；

上盖板（103）上还设有蒸汽出气管（12）和小室排气管（13），蒸汽出气管（12）一端与圆筒体内相通，另一端连接出气口法兰，小室排气管（13）一端与外夹层（3）相通，另一端连接小室出气口法兰；

下盖板（104）上还设有排液管（14），排液管（14）一端与圆筒体内相通，另一端连接排液口法兰。

2.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，外夹层（3）的外侧还设有保温层（15）。

3.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，外夹层（3）的外壁上，高温出液管（7）与上盖板（103）之间设有水位指示器（16），高温出液管（7）与上盖板（103）之间还设有水位感应装置。

4.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，外夹层（3）内部的压力大于圆筒体内部的压力。

5.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，圆筒体内的底部也设有水位感应装置。

6.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，低温进液管（8）与蒸汽进汽管（9）数量相同且为多个，并且所有低温进液管（8）的高度相同，所有蒸汽进汽管（9）的高度也相同。

7.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，旋叶装置（4）包括多个旋叶板，多个旋叶板围绕中心转轴呈放射形均匀排布，每个旋叶板上竖向等间距压制有百叶状通风槽或管状格栅板。

8.根据权利要求7所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，旋叶板可为一整体叶片，整体叶片上竖向等间距压制有百叶状通风槽；也可为竖向设立的管状格栅板构成。

9.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，最上层旋叶装置（4）是用于对蒸发的气体进行脱水的旋叶装置。

10.根据权利要求1所述的自蒸发式蒸汽冷凝器，其特征在于，所述高温进液管（5）及与之连接的节流阀（6）、高温出液管（7）为1组或多组。