CN220366606U - 一种空分装置用液体膨胀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空分装置技术领域，具体公开了一种空分装置用液体膨胀设备。包括液体膨胀机和过冷件，所述过冷件包括壳体和对称设在壳体两端的密封板，所述各个密封板与壳体形成密封的空腔，所述各个密封板远离壳体一侧分别法兰连接有冷媒进腔和冷媒出腔，所述壳体内设有与冷媒进腔和冷媒出腔均连通的换热管，所述冷媒进腔和冷媒出腔均可通过管道与主换热器连通，所述壳体顶面连通有空气进口，所述空气进口可通过管道与膨胀腔室连通，所述壳体远离空气进口一侧底面连通有空气出口，所述空气出口可通过管道与输液管道连通。解决了传统的空分装置用液体膨胀设备，使液态空气出现汽化现象，从而导致空气提取率降低的问题。

Description

一种空分装置用液体膨胀设备

技术领域

本申请涉及空分装置技术领域，具体公开了一种空分装置用液体膨胀设备。

背景技术

空分装置就是用来把空气中的各组份气体分离，分别生产空气组分的氧气、氮气、氩气等气体的一套工业设备装置。最常用的空气分离方法是低温精馏法，低温精馏法方法是先将空气冷却至液化，然后在不同的沸腾温度下选择性地蒸馏成分，从而获得不同的气体。在液态空气进入精馏塔之前需要对获得的高压液体进行节流降压，现目前通常采用液体节流阀来完成，但采用节流阀节流是典型的不可逆过程，节流的高压液体的能量不仅白白浪费，而且会造成系统的冷量损失，液体极易发生汽化，使空分装置的气体提取率降低、总能耗增加。而利用液体膨胀机替代液体节流阀，不但可将高压液体的动能转化为机械能用于发电，而且液体膨胀机的制冷量远大于液体节流阀，因此一种空分装置用液体膨胀设备的研发显得尤为重要。

在现有技术中，专利公开号为CN217210017U的实用新型专利公开了一种空分装置，使用时空气经自洁式空气过滤器被原料空气透平压缩机压缩并经冷却器冷却后分别在预冷系统和分子筛纯化器中预冷、净化，然后与高、低温膨胀后的循环空气经空气循环压缩机压缩，压缩后的空气分成 两部分：一部分空气经主换热器冷却到一定温度后引入高温膨胀机膨胀制冷，膨胀后经主换热器复热出冷箱回到空气循环压缩机进口位置；另一部分经高温膨胀机和低温膨胀机的增压端增压后进入主换热器，在主换热器内的冷媒作用下被冷却后分成两股，一股引入低温膨胀机膨胀制冷，膨胀后经主换热器复热出冷箱，回到空气循环压缩机进口位置，另一股继续冷却至一定含湿量经液体膨胀机膨胀制冷后进入下塔，空气在双级精馏塔内精馏最终获得液体氧或氮产品，液体产品直接送往冷箱外的液体贮槽内储存。使用时，高压液态空气进入液体膨胀机后，经过膨胀腔室并推动膨胀腔室内的叶轮转动，叶轮转动的同时输出机械功并获得低温液态空气，低温液态空气经过输液管道节流降压后排出液体膨胀机，但是由于液态空气流经输液管道的过程属于降压节流的过程，节流会使液态空气出现汽化现场，从而导致空气提取率降低。

因此，发明人有鉴于此，提供了一种空分装置用液体膨胀设备，以便解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决传统的空分装置用液体膨胀设备，在液态空气降压节流的过程中会使液态空气出现汽化现象，从而导致空气提取率降低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案提供一种空分装置用液体膨胀设备，包括与主换热器连通的液体膨胀机和安装在液体膨胀机的膨胀腔室与输液管道之间的过冷件，所述过冷件包括壳体和对称设在壳体两端的密封板，所述各个密封板与壳体形成密封的空腔，所述各个密封板远离壳体一侧分别法兰连接有冷媒进腔和冷媒出腔，所述壳体内设有与冷媒进腔和冷媒出腔均连通的换热管，所述冷媒进腔和冷媒出腔均可通过管道与主换热器连通，所述壳体顶面连通有空气进口，所述空气进口可通过管道与膨胀腔室连通，所述壳体远离空气进口一侧底面连通有空气出口，所述空气出口可通过管道与输液管道连通。

本基础方案的原理及效果在于：

1、本实用新型通过将主换热器内的冷媒引流到过冷件内，便可对过冷件内的空气进行过冷处理，过冷处理后的冷媒又回到主换热器内换热，形成循环过程；

2、本实用新型通过将流经膨胀腔室的空气引流到过冷件内，通过过冷件内的冷媒换热，便可实现对空气的过冷处理，经过过冷处理后的空气通过输液管道进入后续环节；

3、本实用新型通过设置壳体和换热管，便可使冷媒在换热管内流通，同时使空气在壳体内流通，便可实现空气与冷媒的热交换，从而达到对空气进行过冷处理的目的。

与现有技术相比，本实用新型通过利用现有的主换热器实现冷媒的输送，节约了设备成本，降低了能量消耗；通过设置过冷件，便可在冷媒的作用下对空气进行过冷处理，使空气在流经输液管道前的温度进一步降低，从而防止空气在流经输液管道的过程中被汽化，从而提高了空气的提取率。

进一步，所述换热管包括均布在各个密封板之间的若干直线换热管，所述直线换热管的两端均穿过各个密封板并分别与冷媒进腔和冷媒出腔连通。通过设置直线换热管，便可使冷媒从冷媒进腔流入直线换热管内，在冷媒流经壳体内的直线换热管的过程中，便可与流经壳体内的空气进行热交换，从而实现对空气的过冷处理，热交换后的冷媒又经冷媒出腔流回到主换热器内进行降温处理。

进一步，所述换热管还包括围合在各个直线换热管周端的螺旋换热管，所述螺旋换热管的两端均穿过各个密封板并分别与冷媒进腔和冷媒出腔连通，所述螺旋换热管与直线换热管之间均留有可容空气流通的通道。通过设置螺旋换热管，使空气从通道内流通，便可使空气包裹在直线换热管与螺旋换热管之间，直线换热管与螺旋换热管内的冷媒均与空气发生热交换，从而提高过冷处理效果；同时螺旋换热管设置为螺旋型，在节省空间的同时，可延长冷媒的流通路径，增大空气与冷媒的接触面积，从而进一步提高过冷处理效果。

进一步，所述冷媒进腔与主换热器之间的管道上安装有电动调节阀，所述空气进口与膨胀腔室之间的管道上安装有温度传感器，所述温度传感器与所述电动调节阀信号连接。通过设置温度传感器，便可将空气在进入过冷件之前的温度与设置温度的温差值传递给电动调节阀，电动调节阀收到信号后便可根据温差值控制冷媒的流量，温差值越大，冷媒流量越大，从而实现对冷媒流量的动态控制，防止冷媒过多或者过少。

进一步，所述壳体内壁沿着空气流动方向设有波浪形的壁板，所述壁板与各个螺旋换热管的外围之间留有可容空气流通的间隙。通过设置壁板，可使空气沿着壳体内壁流动时，对空气产生一定的阻力，改变空气的流动方向，使空气发生流动扰动，便可使空气内部进行换热，从而提高换热效果，提高过冷处理效果。

进一步，所述直线换热管内壁均布有若干第一折流板，所述第一折流板的长度均小于直线换热管的内径。通过设置第一折流板，可使直线换热管内的冷媒在流动的过程中受到阻力，改变流动方向，使冷媒发生流动扰动，从而实现冷媒内部的热交换，从而提高换热效果。

进一步，所述直线换热管外壁均布有若干第二折流板，所述第二折流板的边沿与螺旋换热管管壁之间的距离可容空气流通。通过设置第二折流板，可使空气在通道内流动时，对空气的流动产生一定的阻力，使空气的流动方向发生改变，从而使空气发生流动扰动并进行内部热交换，从而提高过冷处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的过冷件的结构示意图；

图3示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的壳体的剖视图；

图4示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的换热管的结构示意图；

图5示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的直线换热管的剖视图；

图6示出了本申请实施例提出的一种空分装置用液体膨胀设备的换热管的俯视图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

说明书附图中的附图标记包括：螺旋换热管1、上折流板2、下折流板3、壁板4、第二折流板5、电动调节阀6、温度传感器7、空气进口8、空气出口9、冷媒进腔10、冷媒出腔11、壳体12、密封板13、直线换热管14。

一种空分装置用液体膨胀设备，实施例如图1所示：包括与主换热器连通的液体膨胀机和安装在液体膨胀机的膨胀腔室与输液管道之间的过冷件。

如图2所示，过冷件包括壳体12和对称设在壳体12左右两端的密封板13，各个密封板13与壳体12形成密封的空腔，如图3所示，壳体12内壁沿着空气流动方向设有波浪形的壁板4。如图2所示，左侧的密封板13左侧法兰连接有冷媒进腔10，右侧的密封板13右侧法兰连接有冷媒出腔11，如图1所示，冷媒进腔10和冷媒出腔11均可通过管道与主换热器连通。本实用新型使用时，可将主换热器内的冷媒引流到过冷件内，便可对过冷件内的空气进行过冷处理，过冷处理后的冷媒又回到主换热器内换热，此过程利用现有的主换热器实现冷媒的输送，节约了设备成本，降低了能量消耗。

如图1和2所示，壳体12左侧顶面连通有空气进口8，空气进口8可通过管道与膨胀腔室连通，冷媒进腔10与主换热器之间的管道上安装有电动调节阀6，空气进口8与膨胀腔室之间的管道上安装有温度传感器7，温度传感器7与电动调节阀6信号连接，本实用新型使用时，温度传感器7可将空气在进入过冷件之前的温度与设置温度的温差值传递给电动调节阀6，电动调节阀6收到信号后便可根据温差值控制冷媒的流量，温差值越大，冷媒流量越大，从而实现对冷媒流量的动态控制，防止冷媒过多或者过少。壳右侧底面连通有空气出口9，空气出口9可通过管道与输液管道连通。本实用新型使用时，将流经膨胀腔室的空气引流到过冷件内，通过过冷件内的冷媒换热，便可实现对空气的过冷处理。

如图4所示，壳体12内设有换热管，换热管包括均布在两个密封板13之间的若干直线换热管14，直线换热管14的两端均穿过两个密封板13并分别与冷媒进腔10和冷媒出腔11连通，本实用新型使用时，冷媒从冷媒进腔10流入直线换热管14内，在冷媒流经壳体12内的直线换热管14的过程中，便可与流经壳体12内的空气进行热交换。如图5所示，直线换热管14内壁均布有若干第一折流板，第一折流板的长度均小于直线换热管14的内径，第一折流板包括上折流板2和与上折流板2对称设置的下折流板3，上折流板2与下折流板3错位设置，上折流板2和下折流板3可使冷媒的流动扰动更大，从而提高冷媒内部的热量交换，提高过冷效果。如图6所示，直线换热管14外壁均布有若干第二折流板5，第二折流板5的边沿与螺旋换热管管壁之间的距离可容空气流通，第二折流板5可使空气流动时，使空气发生流动扰动并进行内部热交换，从而提高过冷处理效果。

如图4所示，换热管还包括围合在各个直线换热管14周端的螺旋换热管1，螺旋换热管1的两端均穿过两个密封板13并分别与冷媒进腔10和冷媒出腔11连通，螺旋换热管1与直线换热管14之间均留有可容空气流通的通道，各个螺旋换热管1的外围与壁板4之间留有可容空气流通的间隙。本实用新型使用时，空气从通道内流通，便可使空气包裹在直线换热管14与螺旋换热管1之间，直线换热管14与螺旋换热管1内的冷媒均与空气发生热交换，从而提高过冷处理效果；同时螺旋换热管1设置为螺旋型，在节省空间的同时，可延长冷媒的流通路径，增大空气与冷媒的接触面积，从而进一步提高过冷处理效果。

本实用新型使用时，空气从空气进口8流入到壳体12内；与此同时，冷媒从主换热器流入到冷媒进腔10内，并流入到直线换热管14和螺旋换热管1内，此时空气与冷媒发生热交换，便可实现空气的过冷处理。处理后的空气经空气出口9，并流入到输液管道处，然后进行节流降压并进入到后续的操作环节中，经过过冷处理的空气在进行节流降压时可以防止被汽化，从而提高空气的提取率；同时经过过冷处理的冷媒经冷媒出腔11，并流回到主换热器内，进行降温处理，降温处理后的冷媒又可流入到过冷件内，继续对后续的空气进行过冷处理，如此循环往复。

本实用新型通过利用现有的主换热器实现冷媒的输送，节约了设备成本，降低了能量消耗；通过设置过冷件，便可在冷媒的作用下对空气进行过冷处理，使空气在流经输液管道前的温度进一步降低，从而防止空气在流经输液管道的过程中被汽化，从而提高了空气的提取率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于：包括与主换热器连通的液体膨胀机和安装在液体膨胀机的膨胀腔室与输液管道之间的过冷件，所述过冷件包括壳体和对称设在壳体两端的密封板，所述各个密封板与壳体形成密封的空腔，所述各个密封板远离壳体一侧分别法兰连接有冷媒进腔和冷媒出腔，所述壳体内设有与冷媒进腔和冷媒出腔均连通的换热管，所述冷媒进腔和冷媒出腔均可通过管道与主换热器连通，所述壳体顶面连通有空气进口，所述空气进口可通过管道与膨胀腔室连通，所述壳体远离空气进口一侧底面连通有空气出口，所述空气出口可通过管道与输液管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述换热管包括均布在各个密封板之间的若干直线换热管，所述直线换热管的两端均穿过各个密封板并分别与冷媒进腔和冷媒出腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述换热管还包括围合在各个直线换热管周端的螺旋换热管，所述螺旋换热管的两端均穿过各个密封板并分别与冷媒进腔和冷媒出腔连通，所述螺旋换热管与直线换热管之间均留有可容空气流通的通道。

4.根据权利要求1所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述冷媒进腔与主换热器之间的管道上安装有电动调节阀，所述空气进口与膨胀腔室之间的管道上安装有温度传感器，所述温度传感器与所述电动调节阀信号连接。

5.根据权利要求3所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述壳体内壁沿着空气流动方向设有波浪形的壁板，所述壁板与各个螺旋换热管的外围之间留有可容空气流通的间隙。

6.根据权利要求2所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述直线换热管内壁均布有若干第一折流板，所述第一折流板的长度均小于直线换热管的内径。

7.根据权利要求3所述的一种空分装置用液体膨胀设备，其特征在于，所述直线换热管外壁均布有若干第二折流板，所述第二折流板的边沿与螺旋换热管管壁之间的距离可容空气流通。