CN213623351U - 一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，包括筒体，所述筒体上设置有液位计、换热器、加热棒、功率调节器和控制模块，所述液位计及换热器分别设置于筒体的侧面，并与筒体内部连通，所述加热棒设置于筒体内的下部，所述加热棒与功率调节器电连接，所述换热器的原料水进水管设置有电磁阀，所述液位计与电磁阀电连接，所述功率调节器和电磁阀均与控制模块电连接。由所述液位计根据筒体内的水位高度，经控制模块控制电磁阀的进水量，维持筒体内的液位在较小范围内波动，使筒体内的液位稳定。还经所述换热器使筒体内的废水排出时起到预热原料水的作用，避免筒体内温度的大幅波动，以减少蒸发器装置的耗能，从而降低生产成本。

Description

一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置

技术领域

本实用新型涉及水同位素精馏制备的加热设备技术领域，特别涉及一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置。

背景技术

蒸发器是减压水精馏工艺系统的重要装置，作用为将其内部的液态水加热形成蒸汽，送入上面的蒸馏柱内。蒸发器，是精馏制备超轻水系统中耗能最大的装置，其均匀加热和能耗大小对降低超轻水的生产成本影响最大。

现有的蒸发器，多采用温度控制模式及固定流量进出水模式，该模式受超轻水产品流量和液位监控，需要复杂计算过程以确定进出水流量，且加热功率不稳定，导致向上进入蒸馏柱的蒸汽量不稳定。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种低能耗、控制简单的超轻水制备用的蒸发器装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，包括筒体，所述筒体上设置有用于监测筒体内液体余量的液位计、用于使筒体内的废水与原料水之间热交换的换热器、用于给筒体内的水加热的加热棒、功率调节器和控制模块，所述液位计及换热器分别设置于筒体的侧面，并与筒体内部连通，所述加热棒设置于筒体内的下部，所述加热棒与功率调节器电连接，所述换热器的原料水进水管设置有电磁阀，所述液位计、功率调节器和电磁阀均与控制模块连接。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述换热器包括柱形壳体、盘管、废水进水管、废水出水管、原料水进水管和原料水出水管，所述盘管设置于柱形壳体中，所述废水进水管和废水出水管与盘管连通，所述原料水进水管和原料水出水管与柱形壳体连通。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述废水进水管的一端与盘管的顶端连通，另一端设置于筒体中，且延伸至加热棒的上方。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述废水出水管与盘管的底端连通，所述废水出水管上还设置有计量泵。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述原料水进水管水平设置于柱形壳体的底部，所述电磁阀设置于原料水进水管上。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述原料水出水管设置于柱形壳体的顶部，且与筒体的上部连通。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述加热棒数量至少为两组。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述加热棒可为单层或多层设置。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述筒体上还设置有压力计。

所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置中，所述筒体的底部还设置有排水管，所述排水管上设置阀门。

相较于现有技术，本实用新型提供的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，由液位计根据筒体内的水位高度，经控制模块控制电磁阀的开与关，从而控制筒体内的原料水进水过程，维持筒体内的液位在较小范围内波动，使筒体内的液位稳定。还通过换热器，使筒体内的废水排出时起到预热原料水的作用，避免筒体内温度的大幅波动，以减少蒸发器装置的耗能，从而降低生产成本。进一步的，还通过功率调节器直接控制加热棒的加热功率，实现加热功率的大小调节，其控温方式更直接、简单、有效。

附图说明

图1为本实用新型提供的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置的剖面结构示意图。

图2为本实用新型提供的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置的加热棒的布局示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图1和图2，本实用新型提供的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，包括筒体1，所述筒体1上设置有用于监测筒体1内液位高度的液位计2、用于使筒体1内的废水与原料水之间热交换的换热器3、用于给筒体1内的水加热的加热棒4、功率调节器(图中未示出)和控制模块(图中未示出)，所述液位计2及换热器3分别设置于筒体1的侧面，可相对设置或斜角设置(如两者的夹角可为90或180°)，并与筒体1内部连通，所述加热棒4设置于筒体1内的下部，所述加热棒4与功率调节器电连接，所述换热器3的原料水进水管35设置有电磁阀5，所述液位计2、功率调节器和电磁阀5均与控制模块连接，使液位计2根据筒体1内的水位高度，经控制模块控制所述电磁阀5的开与关，从而控制筒体1内的原料水进水过程，维持筒体1内的液位在较小范围内波动，使筒体1内的液位稳定。所述控制模块可采用PLC控制器，如TGB1NLE系列的控制器，其控制精准，接线简单。

其中，所述液位计2通过上下管道与筒体1相连，使液位计2中的液位与筒体1中的液位一致，从而使液位计2检测更加精确。进一步的，还通过所述换热器3，使筒体1内的废水排出时起到预热原料水的作用，以减少蒸发器装置的耗能，从而降低生产成本。

本实施例中，通过将加热棒4直接与功率调节器电连接，可通过功率调节器直接控制加热棒4的加热功率，实现加热功率的大小调节，较于现有的需要经温度检测仪对筒内的水进行测温，再根据温度检测仪的检测结果对加热棒4进行控制，本实用新型的控温方式更直接、简单、有效。

在使用时，先设定好液位计2与电磁阀5的联动关系，所述电磁阀5打开后，开始向筒体1内充水，液位到达设定值后关闭，再经功率调节器控制加热棒4需要加热的加热功率，使筒体1内的水逐步升温和开始蒸发，当液位低于设定值时，所述电磁阀5打开原料水进水管35，将原料水引入筒体1内，液位达到设定值后，电磁阀5关闭。当液位和温度恒定不变时，电磁阀5也长时间不发生开关动作时，说明蒸发器中的水蒸发量与来自蒸馏柱向下流动的液态水量大致相等，此时蒸馏系统进入稳定状态。当蒸发器向外排出废水时，电磁阀5会不断的开启和闭合，进出蒸发器的原料水和废水在换热器3中进行热交换，并维持蒸发器内部的温度及液位在较小范围内波动。

请继续参阅图1，所述换热器3包括柱形壳体31、盘管32、废水进水管33、废水出水管34、原料水进水管35和原料水出水管36，所述盘管32设置于柱形壳体31中，呈螺旋状盘绕，所述废水进水管33和废水出水管34与盘管32连通，所述原料水进水管35和原料水出水管36与柱形壳体31连通，利于废水进水管33和废水出水管34将筒体1内的废水引出，再经盘管32，使废水的热量得到最大释放，当原料水进水管35将原料水引入柱形壳体31中时，原料水可以吸收废水释放出来的热量，从而达到预设原料水，降低废水的温度的作用。

其中，所述废水进水管33的一端与盘管32的顶端连通，另一端设置于筒体1中，且延伸至U形加热棒42的上方，可将筒体1内下部的废水引出。

所述废水出水管34与盘管32的底端连通，柱形壳体31的底面设置有接头，所述废水出水管34通过接头与盘管32的竖直方向连通，从而使废水从盘管32的顶端引入，从盘管32的底端引出，经盘管32使废水的热量得到最大释放。进一步的，所述废水出水管34上还设置有计量泵6，使筒体1中的废水以一定流速引出，且通过换热器3对废水进行降温，还起到避免高温水对计量泵6的损害。

所述原料水进水管35水平设置于柱形壳体31的底部，所述电磁阀5设置于原料水进水管35上，通过液位计2控制电磁阀5的通断状态，从而使筒体1内的液位维持在较小范围内(±3mm)波动。进一步的，所述原料水出水管36设置于柱形壳体31的顶部，且与筒体1的上部连通，使预热后的原料水从筒体1的上部引入筒体1内，避免加热棒4处的水温有较大波动，从而影响蒸汽的产生。

请继续参阅图1和图2，所述加热棒4数量至少两组，所述加热棒4包括U型加热棒42，且可以根据筒体1的大小选用多根加热棒42，以满足使用需求。进一步的，所述加热棒4可为单层或多层设置，当筒体1较大时，可以将加热棒4设置为多层(如图2所示)，且交叉布置，以达到均匀加热的效果。具体的，所述加热棒4通过连接件41(如法兰)与筒体1连接。

所述筒体1的底部还设置有排水管11，所述排水管11上设置阀门12，通过所述排水管11可以筒体1中的废水排净，以便于清理和维修。

其中，所述筒体1上还设置有压力计7，所述筒体1的上部还设置有与蒸馏柱连接的法兰9，当阀门12关闭时，筒体1内会形成一定负压，通过所述压力计7可实时监测筒体1内的压力的大小。

所述筒体1的底部还设置有支脚8，用以支撑筒体1。

所述筒体1的大小、换热器3的大小和加热棒4的加热功率及数量，可根据生产需求选用，以达到最大生产量，最低耗能即可，此处不作限制。

如第一实施例中，当蒸发器较小时(如内径450mm左右，高350mm左右)，所述支脚8为100-200mm，所述换热器3的内外径分别为40mm和70mm,高度为200mm，盘管32盘绕直径为55mm，盘绕圈数为20圈左右。

当蒸馏柱内径为150mm，所述加热棒4的加热功率为2.5KW左右，每个连接件41连接三根U形加热棒42，共7.5KW，设置4个连接件41(上下两层各2个)，使蒸发器加热的最大功率为30KW，可满足蒸馏系统的加热功率需求。

在第二实施例中，当蒸发器较大时(如内径600mm左右，高500mm左右)，所述支脚8为200-300mm，所述换热器3的内外径分别为50mm和90mm,高度为300mm，盘管32盘绕直径为70mm，盘绕圈数为25圈左右。

当蒸馏柱内径为200mm，所述加热棒4的加热功率为3KW左右，每个连接件41连接三根U形加热棒42，共9KW，设置4个连接件41(上下两层各2个)，使蒸发器加热的最大功率为36KW，可满足蒸馏系统的加热功率需求。

在第三实施例中，当蒸发器较大较高时(如内径600mm左右，高600mm左右)，所述支脚8为200-300mm，所述换热器3的内外径分别为60mm和100mm,高度为400mm，盘管32盘绕直径为70mm，盘绕圈数为30圈左右。

当蒸馏柱内径为300mm，所述加热棒4的加热功率为4KW左右，每个连接件41连接三根U形加热棒42，共12KW，设置6个连接件41(上下两层各3个)，使蒸发器加热的最大功率为72KW，可满足蒸馏系统的加热功率需求。

综上所述，本实用新型提供的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，通过液位计可监测筒体内的水的余量，经控制模块控制所述电磁阀的进水量，从而控制筒体内的原料水进水量，维持筒体内的液位在较小范围内波动，使筒体内的液位稳定。

进一步的，还通过所述换热器，使筒体内的废水排出时起到预热原料水的作用，避免筒体内温度的大幅波动，以减少蒸发器装置的耗能，从而降低生产成本。

本实施例中，通过将加热棒直接与功率调节器电连接，可通过功率调节器直接控制加热棒的加热功率，实现加热功率的大小调节，较于现有的需要经温度检测仪对筒内的水进行测温，再根据温度检测仪的检测结果对加热棒进行控制，本实用新型的控温方式更直接、简单、有效。

此外，本实用新型具有连接方便、结构简单、节约能耗、控制简单等特点。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，包括筒体，其特征在于，所述筒体上设置有用于监测筒体内液体余量的液位计、用于使筒体内的废水与原料水之间热交换的换热器、用于给筒体内的水加热的加热棒、功率调节器和控制模块，所述液位计及换热器分别设置于筒体的侧面，并与筒体内部连通，所述加热棒设置于筒体内的下部，所述加热棒与功率调节器电连接，所述换热器的原料水进水管设置有电磁阀，所述液位计、功率调节器和电磁阀均与控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述换热器包括柱形壳体、盘管、废水进水管、废水出水管、原料水进水管和原料水出水管，所述盘管设置于柱形壳体中，所述废水进水管和废水出水管与盘管连通，所述原料水进水管和原料水出水管与柱形壳体连通。

3.根据权利要求2所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述废水进水管的一端与盘管的顶端连通，另一端设置于筒体中，且延伸至加热棒的上方。

4.根据权利要求2所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述废水出水管与盘管的底端连通，所述废水出水管上还设置有计量泵。

5.根据权利要求2所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述原料水进水管水平设置于柱形壳体的底部，所述电磁阀设置于原料水进水管上。

6.根据权利要求2所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述原料水出水管设置于柱形壳体的顶部，且与筒体的上部连通。

7.根据权利要求1所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述加热棒数量至少为两组。

8.根据权利要求7所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述加热棒可为单层或多层设置。

9.根据权利要求1所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述筒体上还设置有压力计。

10.根据权利要求9所述的蒸馏制备超轻水的蒸发器装置，其特征在于，所述筒体的底部还设置有排水管，所述排水管上设置阀门。

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