CN105042948A - 一种自除液式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种自除液式蒸发器，包括：用于蒸发的管壳式换热器单元、初级除雾单元和气液分离单元，其中，管壳换热器为管外蒸发，换热管为外螺纹切花管，除雾单元为折板结构，气液分离单元为立式筒状除液器，上部为挡板形式，下部为螺旋槽锥形筒状，本发明提供的技术方案不仅提高了蒸发器效率，通过设有除液器除液，而且结构简单，无需如现有蒸发器后面单独设置气液分离单元等设备，从而减化了粮食干燥余热回收工艺环节。

Description

一种自除液式蒸发器

技术领域

本发明属于能源技术领域，涉及粮食干燥余热回收技术，尤其涉及一种自除液式蒸发器。

背景技术

近年来我国已呈现出能源紧缺，且能源结构不合理的现象。为了优化我国的能源结构，提高能源利用效率，减少二氧化碳排放，近年来我国积极调整能源结构，提高能源利用率。我国粮食产量约占世界的1/4，粮食在干燥过程中耗费大量高品位能源的同时有大量的低品位热能被排放掉，这样不仅大量热能被排放浪费掉，而且还会对周围的生态环境造成热污染。如果利用热泵将这部分余热回收不仅可以提高粮食的干燥品质而且起到节能降耗、环境友好等效益。粮食干燥余热回收技术既可以确保粮食得到很好的储存又可以解决热源资源的浪费，提高了能源利用率。

蒸发器是粮食干燥余热回收装置循环工质变为蒸汽并推动的设备，具有重要的作用，而现在的适用于粮食干燥余热回收的换热器普遍存在带液问题，换热器带液对于系统的安全运行和换热器的换热效果影响较大，换热效率较低，影响系统的安全性和效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种自除液式蒸发器，该蒸发器通过对换热管外表面进行加工处理，增大换热效率；通过设计除液器，可有效除去蒸发后气体携带的液滴，有效避免换热器带液，并且可以提高换热器的换热效率，大大提高了系统的安全性和效率，保护后续设备。

本发明提供的技术方案是：

一种自除液式蒸发器，包括用于蒸发的管壳式换热器单元1；在管壳式换热器单元1的气体出口设有两级除液单元，分别为初级除雾单元3和气液分离单元4；在管壳式换热器单元1的气体出口上部设有初级除雾单元3；气液分离单元4设置在初级除雾单元的后端，用于进一步分离液滴；气体从气液分离单元4的上部的管口排出，液滴则从气液分离单元4的下部排出。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述自除液式蒸发器还包括设于气液分离单元4的下部的储液罐5，液滴从气液分离单元4的下部排出到所述储液罐5；所述储液罐5的下部设有排液管6，当储液罐5的液体达到设定液位时，储液罐5的液体从排液管6排回所述蒸发器的进口。

进一步地，所述气液分离单元4设有液位计10；在所述排液管6上设有自动排液阀7；自动排液阀7根据液位计10的液位高低自动开启和关闭。

上述自动排液阀7为电磁阀，根据气液分离单元4的液位可自动把液体排出。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述气液分离单元4的上部分为直筒型筒体，下部分为锥形筒体，用于进一步除去气体中携带的液滴。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述气液分离单元上部的直筒型筒体的上部设有挡板8，挡板8为一组或多组；下部的锥形筒体的内壁为螺旋沟槽结构9。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述初级除雾单元的布置形式采用折板形式，为去除较大粒径的液滴。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，蒸发器通过管壳式换热器单元1蒸发的形式为管外蒸发，可大幅度提高蒸发效率。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述换热管为外螺纹切花管，增大了管外蒸发效率。

针对上述自除液式蒸发器，进一步地，所述管壳式换热器单元1设有光面换热管2，在光面换热管2外壁面加工径向螺旋槽11，在光面换热管2的轴向加工轴向沟槽12；通过径向和轴向加工沟槽，换热管外表面呈凸、凹状，由此可以增大换热管的外表面积，即增大了传热面。

上述径向螺旋槽11可以为梯形、矩形、三角形等各种形状。

上述蒸发器设有除液功能，在管壳式换热器单元1的气体出口设有两级除液单元，分别为初级除雾单元3和气液分离单元4；蒸汽从蒸发器出口(管壳式换热器单元1的气体出口)出来后，先后经过折板式的初级除雾单元3和气液分离单元4，将气体中携带的液滴除去，再经过储液罐5、排液管6和自动排液阀门7排回蒸发器进口处，保证了蒸发后的气体不含有液滴，保护了后续设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种自除液式蒸发器，包括用于蒸发的管壳式换热器单元、初级除雾单元、气液分离单元和储液罐。该蒸发器的换热器单元为管壳换热器，蒸发器形式为管外蒸发，可大幅度提高蒸发效率；该蒸发器在气体出口设有两级除液单元，分别为初级除雾单元和气液分离单元；其中，初级除雾单元的布置形式采用折板形式，可去除较大粒径的液滴；在初级除雾单元后端设有气液分离单元，气液分离单元的上部分为直筒型，下部分为锥形，用于进一步除去气体中携带的液滴；气液分离单元底部排液管处设有电磁阀，根据气液分离单元的液位可自动把液体排出。该蒸发器的换热管是在普通的光面换热管的管外壁面加工各种形状的径向螺旋槽，进一步在轴向再加工轴向沟槽，由此可以增大换热管的外表面积，即增大了传热面；通过在换热管外壁径向和轴向上加工沟槽，使得换热管外表面呈凸、凹状，成为气化核心的有力条件，在很大程度上提高沸腾换热强度，从而进一步提高蒸发器的换热效率。

本发明提供的自除液式蒸发器中，管壳换热器为管外蒸发，换热管为外螺纹切花管，除雾单元为折板结构，气液分离单元为立式筒状除液器，上部为挡板形式，下部为螺旋槽锥形筒状，不仅提高了蒸发器效率，通过设有除雾单元和除液器，进行两级除液；而且结构简单，无需如现有蒸发器后面单独设置气液分离单元等设备，从而减化了粮食干燥余热回收工艺环节。

附图说明

图1为自除液式蒸发器的结构图；

其中，1—管壳式换热器单元；2—换热管；3—初级除雾单元；4—气液分离单元；5—储液罐；6—排液管；7—自动排液阀。

图2为蒸发器的气液分离单元的结构图；

其中，8—挡板；9—螺旋沟槽；10—液位计。

图3为蒸发器的换热管的结构和放大示意图；

其中，(a)是蒸发器换热管的结构；(b)是轴向沟槽的放大结构；11—径向螺旋槽；12—轴向沟槽。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明提供一种自除液式蒸发器，如图1所示，包括用于蒸发的管壳式换热器单元1(包括换热管2)、初级除雾单元3、气液分离单元4和储液罐5。在管壳式换热器单元1的气体出口上部设有初级除雾单元3，并且气体出口管径设计的大一些，以便放置折板，也就是除雾部件，初级除雾单元为竖直放置，蒸发器出口的气体携带的液体经过折板的作用可除去较大粒径的液滴。之后气体再进入气液分离单元4进一步分离液滴，气体则从气液分离单元4的上部管口排出，液滴则从下部排到储液罐5中，当达到一定液位时，储液罐5的液体则从下部的排液管6排回蒸发器的进口，在排液管6上设有自动排液阀7，自动排液阀7可根据液位计10液位的高低自动开启和关闭。

如图1和图2所示，气液分离单元4的下半部分为锥形，并且锥形筒壁上加工有螺旋沟槽9，上半部分为竖直筒状结构，筒体内部上方设有挡板8，挡板8可以是一组，也可以是多组。当气体进入气液分离单元4后，气流由直线运动变为圆周运动，旋转的含液滴的气流沿器壁自锥形筒体呈螺旋形向下，气体沿螺旋沟槽9运动并发生接触碰撞，含液滴气体在旋转过程中产生离心力，将气体中的液滴甩向器壁，与器壁接触便失去惯性力，附着在器壁表面，顺着螺旋沟槽9流下，进入储液罐5中。气流到达锥体的下端后，从锥体中心由下向上继续做螺旋运动，向上运动由锥体进入圆筒体后，与挡板8发生碰撞，将再一次除去气体中携带的液滴，液滴汇流后沿壁面流入储液罐5中，经过此过程后，气体完成了除液工作，不含液滴的气体从上端的排气口排出。

图3为蒸发器换热管的结构和放大示意图，本发明的换热管是在普通的光面换热管的基础上，在管外壁面加工径向螺旋槽11，此螺旋槽可以为梯形、矩形、三角形等各种形状，进一步，在轴向再加工轴向沟槽12，由此可以增大换热管的外表面积，即增大了传热面。对于蒸发器来说，沸腾传热的换热强度很高，其主要原因为在沸腾过程中会产生气泡，随着气泡的形成、成长以及脱离加热壁面所引起的各种扰动所造成的。而在加热面上做微小的凸起、凹坑等是产生气化核心的有力条件，如图3所示，本发明是经过径向和轴向加工沟槽，换热管外表面呈凸、凹状，成为气化核心的有力条件，在很大程度上提高了沸腾换热强度，从而提高了蒸发器的换热效率。

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种自除液式蒸发器，包括用于蒸发的管壳式换热器单元(1)；在管壳式换热器单元(1)的气体出口设有两级除液单元，分别为初级除雾单元(3)和气液分离单元(4)；在管壳式换热器单元(1)的气体出口上部设有初级除雾单元(3)；气液分离单元(4)设置在初级除雾单元的后端，用于进一步分离液滴；气体从气液分离单元(4)的上部的管口排出，液滴则从气液分离单元(4)的下部排出。

2.如权利要求1所述自除液式蒸发器，其特征是，所述自除液式蒸发器还包括设于气液分离单元(4)的下部的储液罐(5)，液滴从气液分离单元(4)的下部排出到所述储液罐(5)；所述储液罐(5)的下部设有排液管(6)，当储液罐(5)的液体达到设定液位时，储液罐(5)的液体从排液管(6)排回所述蒸发器的进口。

3.如权利要求2所述自除液式蒸发器，其特征是，所述气液分离单元(4)设有液位计(10)；在所述排液管(6)上设有自动排液阀(7)；自动排液阀(7)根据液位计(10)的液位高低自动开启和关闭。

4.如权利要求2所述自除液式蒸发器，其特征是，所述自动排液阀(7)为电磁阀。

5.如权利要求2所述自除液式蒸发器，其特征是，所述管壳式换热器单元设有光面换热管，在光面换热管外壁面加工径向螺旋槽(11)，在光面换热管的轴向加工轴向沟槽(12)；通过径向和轴向加工沟槽，换热管外表面呈凸凹状，用于增大换热管的外表面积从而增大传热面。

6.如权利要求2所述自除液式蒸发器，其特征是，所述径向螺旋槽为梯形、矩形或三角形。

7.如权利要求1所述自除液式蒸发器，其特征是，所述蒸发器通过管壳式换热器单元蒸发的形式为管外蒸发。

8.如权利要求1所述自除液式蒸发器，其特征是，所述初级除雾单元的布置形式采用折板形式，为去除较大粒径的液滴；所述换热管为外螺纹切花管，用于增大管外蒸发效率。

9.如权利要求1所述自除液式蒸发器，其特征是，所述气液分离单元的上部分为直筒型筒体，下部分为锥形筒体，用于进一步除去气体中携带的液滴。

10.如权利要求1所述自除液式蒸发器，其特征是，所述气液分离单元上部的直筒型筒体的上部设有挡板(8)，挡板(8)为一组或多组；下部的锥形筒体的内壁为螺旋沟槽结构(9)。