CN216845875U - 蒸汽快速换热器以及具有该蒸汽快速换热器的清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种蒸汽快速换热器以及具有该蒸汽快速换热器的清洗系统，蒸汽快速换热器包括相互连接的第一段和第二段，高压冷水和高温蒸气并行进入第一段以完成冷水和蒸气的热换热，冷水升温后进入所述第二段，第二段具有热水出口；第一段内设置有内管，内管的外部与第一段的内壁之间的空间形成冷凝水分离段，内管的内部包括沿供水方向设置的汽液混合段和喉管段，第一段和第二段通过喉管段连通，汽液混合段包括蒸汽入口和高压冷水入口。本实用新型的蒸汽快速换热器以及具有该蒸汽快速换热器的清洗系统采用蒸气直接通入液相对液体加热，设备简单，加热过程迅速，散热损失小，有效的避免高压泵受到热水的伤害。

Description

蒸汽快速换热器以及具有该蒸汽快速换热器的清洗系统

技术领域

本实用新型涉及一种换热设备，具体地说，是涉及一种蒸汽快速换热器。

本实用新型还涉及一种具有该蒸汽快速换热器的清洗系统。

背景技术

在机械加工的过程中，为了保证装配质量必须对机械零件进行清洗，通常机械零件的污垢主要是油污类。高压水射流是当前机械零件清洗最常用的清洗工艺，清洗时，用泵将清洗液通过喷嘴射向工件的外露面，通过射流的机械冲刷力和清洗液的化学作用，达到去除油污的目的，既适用于较重的污垢，也适用于较轻的污垢。

影响射流清洗效果的主要因素有射流的压力和流量，清洗剂的种类和温度。考虑到节能以及设备的承受能力等因素，清洗液温度的范围一般为60～70°，最高不超过80°。目前常用的产生热水的方式为水箱加热，如图1所示，水箱1中的加热器加热清洗液，达到了预定温度的热清洗液经过高压清洗泵2加压后，通过供水管路3以及高压喷嘴4后射向被清洗工件5的表面，达到清洗的效果。这种加热模式存在两个主要的问题：1、水箱1的体积较大，占用的空间较大，并且加热时需要将整个水箱1内的液体都加热到预定温度，水箱1的散热损失较大；2、该加热体系从水箱1开始经过高压清洗泵2、供水管路3一直到射流出口的高压喷嘴4，全系统都处在高温区(如图中虚线所示)，特别是高温液体进入高压清洗泵2，对泵的伤害较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种蒸汽快速换热器。本实用新型的另一目的是提供一种具有该蒸汽快速换热器的清洗系统。本实用新型减少了系统的散热面积，从而减少散热损失，具有节能效果，避免高温对泵的伤害。

为了实现上述目的，本实用新型的蒸汽快速换热器包括相互连接的第一段和第二段，高压冷水和高温蒸气并行进入所述第一段以完成冷水和蒸气的热换热，冷水升温后进入所述第二段，所述第二段具有热水出口；所述第一段内设置有内管，所述内管的外部与所述第一段的内壁之间的空间形成冷凝水分离段，所述内管的内部包括沿供水方向设置的汽液混合段和喉管段，所述第一段和第二段通过所述喉管段连通，所述汽液混合段包括蒸汽入口和高压冷水入口。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，所述第一段通过高压冷水输送管通入高压冷水，所述高压冷水输送管包括初始液流喷嘴，高压冷水通过所述初始液流喷嘴进入所述气液混合段。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，所述内管包括与供水方向垂直的入口板，所述蒸汽入口和高压冷水入口分别设置于所述入口板上。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，所述蒸汽入口为多个，并多个所述蒸汽入口阵列排布在所述高压冷水入口周围。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，还包括蒸汽管，高温蒸气由所述蒸汽管进入所述第一段，所述蒸汽管连接在所述第一段的靠近所述第二段的位置，所述蒸汽管的轴线与所述第一段的轴线垂直，并所述蒸汽管与所述第一段的外壁相切。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，还包括冷凝水排口，所述冷凝水排口设置于所述第一段的端部套筒的最低处。

上述的蒸汽快速换热器的一实施方式中，还包括溢流阀，所述溢流阀连接在所述第二段上。

本实用新型的清洗系统包括依次连接的水箱、高压清洗泵、供水管路、高压喷嘴以及回水装置，其中，所述供水管路上连接有上述的蒸汽快速换热器。

本实用新型的有益功效在于，本实用新型的蒸汽快速换热器以及具有该蒸汽快速换热器的清洗系统采用蒸气直接通入液相对液体加热，设备简单，加热过程迅速，节能。

并且，本实用新型将冷水加热的环节安排在高压清洗泵的出口和高压喷嘴的入口之间，避免了热水流经高压清洗泵，对高压清洗泵起到了很好的保护作用。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为现有技术的清洗系统的结构示意图；

图2为本实用新型的蒸汽快速换热器的一实施例的结构图；

图3为图2的剖视图；

图4为图3的A-A处剖视示意图；

图5为显示本实用新型的蒸汽快速换热器的冷凝水旋液分离区的局部结构示意图；

图6为显示本实用新型的蒸汽快速换热器的气液混合区的局部结构示意图；

图7为显示本实用新型的蒸汽快速换热器的液液混合区的局部结构示意图；

图8为本实用新型的清洗系统的一实施例的结构图。

其中，附图标记

10：蒸汽快速换热器

110：第一段

120：第二段

140：热水出口

200：蒸汽管

300：内管

310：汽液混合段

311：蒸汽入口

312：高压冷水入口

320：喉管段

330：入口板

400：高压冷水输送管

410：初始液流喷嘴

500：冷凝水排口

600：溢流阀

20：水箱

30：高压清洗泵

40：供水管路

50：高压喷嘴

60：回水装置

70：待清洗工件

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

本实用新型的蒸汽快速换热器10利用文氏管的原理，将蒸气吸入高速流动的清洗水中，蒸气和冷水在管道中高速流动中，两者处于强烈的紊流运动状态，流体在与流动方向的垂直方向上具有强烈的速度交换，蒸气和低温水流充分接触，瞬间完成蒸气的冷凝过程，实现气体和液体之间的热交换。在这个系统中，水流的压力和流量根据清洗的工艺要求确定，补入的蒸气量根据流体的温升确定。满足射流清洗的工艺要求。射流清洗冲击力主要是由初始流体的状态确定的，蒸气的功能是为液流提供热量，软化污垢的目的。

蒸汽快速换热器包括相互连接的第一段和第二段，高压冷水和高温蒸气并行进入第一段以完成冷水和蒸气的热换热，冷水升温后进入第二段，第二段具有热水出口。第二段为热水的存贮空间，与热水输出管路相连，确保热水完成预设的工艺操作。冷水和蒸气在第一段内通过冷凝水分离，蒸气和冷水相混以及冷热水的湍流的热交换实现冷水的快速升温，并同过第二段，对外输出高压热水。

详细来说，如图2和图3所示，本实用新型的蒸汽快速换热器10包括供水管和蒸汽管200，蒸汽管200连接在供水管上，其中，供水管为套管形式，蒸汽管200与供水管连通以将供水管中的高压清洗水加热成高温高压清洗水，用于工件清洗。其中，清洗水可以为清水，也可以是加入清洗溶剂后的混合水溶液。

如图所示，供水管沿供水方向包括相连的第一段110和第二段120，高压冷水和高温蒸气并行进入第一段110以完成冷水和蒸气的热换热，冷水升温后进入第二段120，由热水出口140输出。本实用新型的蒸汽快速换热器10还包括内管300，内管300设置于第一段110内，内管300的外部与第一段110的内壁之间的空间形成冷凝水分离段，并内管300的内部包括沿供水方向设置的汽液混合段310和喉管段320，第一段110和第二段120通过内管300的喉管段320连通，汽液混合段310包括蒸汽入口311和高压冷水入口312。

其中，第一段110通过高压冷水输送管400通入高压冷水，高压冷水输送管400包括初始液流喷嘴410，高压冷水通过初始液流喷嘴410进入内管300的气液混合段310。

结合图3和图4，内管300包括与供水方向垂直的入口板330，蒸汽入口311和高压冷水入口312分别设置于入口板330上。蒸汽入口311为多个，并多个蒸汽入口311阵列排布在高压冷水入口312周围。如图4所示，多个蒸汽入口311环形阵列排布在高压冷水入口312外围。

蒸汽入口311位于气液混合段311的低压区。

本实用新型的一实施例中，如图3所示，蒸汽管200连接在第一段110的靠近第二段120的位置，或者是说，蒸汽管200连接在第一段110内的内管300的靠近喉管段320的位置。蒸汽管200的轴线与第一段110的轴线垂直，并蒸汽管200与第一段110的外壁相切。

本实用新型的蒸汽快速换热器10还包括冷凝水排口500，冷凝水排口500设置于第一段110的端部套筒的最低处。

本实用新型的蒸汽快速换热器10还包括溢流阀600，溢流阀600连接在第二段120上。

根据上述设置，本实用新型的蒸汽快速换热器10分成4个功能区。

结合图3和图5，于第一段110内，第一段110的内壁与内管300的外壁以及高压冷水输送管400的外壁之间的区域构成第一区的冷凝水旋液分离区(图5中灰色区域所示)。蒸汽由蒸汽管200自切线方向进入冷凝水旋液分离区后边回转，边向蒸汽入口311的方向移动。蒸汽在冷凝水旋液分离区移动的过程中，利用离心力的原理尽可能将蒸汽中夹带的液相水除去，以便向液流输送更多的热量，减少冷凝液对初始射流流场的影响。蒸汽中的水份在第一段110的内壁上汇集后，通过设置于第一段110的冷凝水排口500排出。

结合图3和图6，内管300的气液混合段310包围的部分形成为第二区的气液混合区(图6中灰色区域所示)。冷的高压清洗水通过高压冷水输送管400的初始液流喷嘴410进入气液混合区，去除水份的蒸汽通过入口板330上的多个蒸汽入口311进入气液混合区，蒸汽与冷的高压清洗水于气液混合区内混合，蒸汽被冷却成高温热水。其中，利用初始液流喷嘴410在此区域形成的真空更便于蒸气与液流的混合。由于此处蒸气的供给是有压的，因此蒸气的进入主要是靠蒸气的压力，这一点与常见的文氏管吸入气体的方式是大不相同的。通过初始液流喷嘴410形成真空，主要是为了避免水流的压力大于蒸气的压力可能形成的倒灌，真空度形成的抽吸能力并不是主要的动力。

结合图3和图7，内管300的喉管段320包围的部分形成为第三区的气液混合区(图6中灰色区域所示)。在这个区域内，残存的气相和液相激烈的混合，通过强烈的紊流状态，使气相完全液化，在图7所示的喉管区，由初始液流喷嘴410输出的冷水和由蒸汽冷却形成的冷凝热水通过强烈的混合，流体被加热成满足清洗需求的高温高压清洗水。

如图3所示，由第二段120包围形成的区域为第四区的高温高压液流区，整个区域内的液体处于高温高压状态，对外输出作为清洗的动力源。

如图8所示，本实用新型的清洗系统包括沿水循环方向依次连接的水箱20、高压清洗泵30、供水管路40、高压喷嘴50以及回水装置60，其中，供水管路40上连接有蒸汽快速换热器10。水箱20中的清洗水经过高压清洗泵30加压后进入供水管路40，通过供水管路40的蒸汽快速换热器10加热后通过高压喷嘴50喷出，对待清洗工件70进行清洗。

可见，本实用新型的清洗系统采用泵后加热，经过高压清洗泵30加压后的高温高压清洗水作为清洗源，热水不再通过高压清洗泵30的内部流道，对高压清洗泵30特别是其密封装置是强有力的保护。

本实用新型以蒸气作为热媒加热清洗水，实际上是利用流体流动过程中的空间作为换热空间，以流体流动过程中湍流的特性完成冷热相间的热交换，省去了较大尺寸的换热装置，减少了设备费。如图8所示，采用本实用新型的蒸汽快速换热器10的清洗系统流程与图1相对照可知，系统的热影响区大大地缩小了。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种蒸汽快速换热器，其特征在于，包括相互连接的第一段和第二段，高压冷水和高温蒸气并行进入所述第一段以完成冷水和蒸气的热换热，冷水升温后进入所述第二段，所述第二段具有热水出口；所述第一段内设置有内管，所述内管的外部与所述第一段的内壁之间的空间形成冷凝水分离段，所述内管的内部包括沿供水方向设置的汽液混合段和喉管段，所述第一段和第二段通过所述喉管段连通，所述汽液混合段包括蒸汽入口和高压冷水入口。

2.根据权利要求1所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，所述第一段通过高压冷水输送管通入高压冷水，所述高压冷水输送管包括初始液流喷嘴，高压冷水通过所述初始液流喷嘴进入所述汽液混合段。

3.根据权利要求1所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，所述内管包括与供水方向垂直的入口板，所述蒸汽入口和高压冷水入口分别设置于所述入口板上。

4.根据权利要求3所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，所述蒸汽入口为多个，并多个所述蒸汽入口阵列排布在所述高压冷水入口周围。

5.根据权利要求1所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，还包括蒸汽管，高温蒸气由所述蒸汽管进入所述第一段，所述蒸汽管连接在所述第一段的靠近所述第二段的位置，所述蒸汽管的轴线与所述第一段的轴线垂直，并所述蒸汽管与所述第一段的外壁相切。

6.根据权利要求1所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，还包括冷凝水排口，所述冷凝水排口设置于所述第一段的端部套筒的最低处。

7.根据权利要求1所述的蒸汽快速换热器，其特征在于，还包括溢流阀，所述溢流阀连接在所述第二段上。

8.一种清洗系统，包括依次连接的水箱、高压清洗泵、供水管路、高压喷嘴以及回水装置，其特征在于，所述供水管路上连接有权利要求1至7任一项所述的蒸汽快速换热器。

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