專利名稱：組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于工業(yè)流程中特別是防暴區(qū)域的各種工業(yè)樣氣預(yù)處理的 裝置，主要涉及一種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代流程工業(yè)中的各類工業(yè)樣氣，絕大多數(shù)都含有水、水霧和油霧，有的水含量達(dá) 到飽和或過(guò)飽和露點(diǎn)。這些工業(yè)樣氣在降溫、過(guò)濾、調(diào)壓、分流、排水等各種預(yù)處理過(guò)程中， 要求經(jīng)預(yù)處理處理后的樣氣應(yīng)充分滿足在線分析儀表的要求，確運(yùn)行。在線儀表實(shí)時(shí)分析 信息，儀表才能長(zhǎng)周期、安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)才能準(zhǔn)確指導(dǎo)工藝操作。工藝根據(jù)這些分析結(jié)果才能 直接指導(dǎo)工藝操作，并進(jìn)一步有可能進(jìn)行閉環(huán)控制、優(yōu)化控制。在線分析儀表才能在工藝生 產(chǎn)中發(fā)揮出重要的作用。但在線分析儀表必需配置用于不同生產(chǎn)領(lǐng)域、差異性很大、個(gè)性 很強(qiáng)的各種樣氣預(yù)處理系統(tǒng)。由它們組合構(gòu)成的在線分析成套系統(tǒng)技術(shù)含量高，價(jià)格相當(dāng) 昂貴，目前投運(yùn)率較低。但無(wú)論是成套引進(jìn)的、還是國(guó)產(chǎn)的此類設(shè)備，樣氣在預(yù)處理過(guò)程中 都極易帶水，造成分析中斷、造成分析儀表的檢測(cè)器、甚至儀表本身?yè)p壞，給生產(chǎn)造成巨大 損失。工藝樣氣在預(yù)處理過(guò)程中易帶水的原因分析主要有1、高溫。一定壓力飽和或過(guò)飽 和露點(diǎn)的樣氣，在預(yù)處理過(guò)程中首先要通過(guò)水冷、減壓、過(guò)濾、旁路排放等預(yù)處理步驟，這時(shí) 的樣氣中仍含有水溫和室溫下飽和狀態(tài)下的水汽。這種狀態(tài)的樣氣是極不穩(wěn)定的。隨著工 藝壓力微小的變化，樣氣在預(yù)處理過(guò)程中容積變化、壓力變化，飽和露點(diǎn)樣氣中的液態(tài)水分 可能再次凝析出來(lái)，造成對(duì)在線分析儀表的損壞。2、露點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫、壓力較高的樣氣， 在減壓過(guò)程中也極易帶水，其原因是預(yù)處理部件采用的減壓閥為瞬間減壓，這時(shí)工藝氣體 在減壓過(guò)程中，氣體體積瞬間膨脹，造成對(duì)外做功。在此瞬間氣體不可能從外界獲取足夠 能量，靠氣體自身內(nèi)能的降低達(dá)到做功的目的，即節(jié)流膨脹效應(yīng)，造成氣體瞬間溫度降至很 低。本來(lái)低于室溫的露點(diǎn)樣氣，水含量變成過(guò)飽和狀態(tài)，這時(shí)樣氣在預(yù)處理過(guò)程中極易凝析 出液態(tài)水，造成預(yù)處理系統(tǒng)帶液而損壞在線分析儀表。隨著科技進(jìn)步，也出現(xiàn)了一些解決樣氣預(yù)處理帶水問(wèn)題的裝置，主要有1、降低工 藝樣氣露點(diǎn)的滲透膜。它采用了 Tafion的改進(jìn)材料Nafion做滲透膜，只有樣氣中的氣態(tài) 水分子可滲透出。根據(jù)此原理采用干燥空氣吹掃膜外壁，可將部分樣氣中飽和露點(diǎn)氣態(tài)水 份帶走，從而降低樣氣露點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)是對(duì)霧狀、液態(tài)水無(wú)效。部件價(jià)格昂貴，且要消耗 大量的、露點(diǎn)很低的、清潔度要求很高的干燥空氣。而降低樣氣露點(diǎn)能力也十分有限，使用 壽命也不長(zhǎng)。2、采用壓縮機(jī)或半導(dǎo)體制冷降低工藝樣氣露點(diǎn)。目前普遍使用于國(guó)外的預(yù)處 理系統(tǒng)中。由于流程工業(yè)中的各類工藝樣氣，大多數(shù)是易燃、易爆、有毒氣體，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是防 爆區(qū)域，因此要求的壓縮機(jī)、或半導(dǎo)體預(yù)處理部件必須是符合防爆現(xiàn)場(chǎng)等級(jí)的防爆部件。這 些部件價(jià)格昂貴，提供部件所需的電源也必須是防爆的。而制冷后露點(diǎn)降低的工藝，氣凝析 出的冷卻水也需另配價(jià)格昂貴的防爆蠕動(dòng)泵進(jìn)行排水。另外還必須設(shè)置快速吹掃回路排放 樣氣，目的是縮短分析滯后時(shí)間。而快速回路排放會(huì)造成大量不合理浪費(fèi)排放，且給預(yù)處理 系統(tǒng)造成運(yùn)行不穩(wěn)定，導(dǎo)致分析儀器檢測(cè)精度降低。因此采用這種降低樣氣露點(diǎn)的設(shè)備成本特別高。霧狀水霧、油霧難以除掉、導(dǎo)致在線分析儀表檢測(cè)精度不高。系統(tǒng)需配套相應(yīng)的 防爆部件，稍有不慎，也會(huì)造成安全事故，在我國(guó)難以推廣。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，申請(qǐng)人于2006年1月23日提出了“組件式渦流制冷換熱 溫度控制器”，其授權(quán)公告日為2007年6月13號(hào)，該實(shí)用新型包括制冷氣源控制裝置、與制 冷氣源控制裝置連接的渦流制冷管、與渦流制冷管連通的制冷換熱裝置；制冷氣源控制裝 置包括從壓縮氣體入口端依次連接的過(guò)濾器、減壓穩(wěn)壓閥和壓力表。但該技術(shù)還存在如下 不足一、從工藝管線引入的樣氣，即使工藝取樣點(diǎn)的樣氣溫度不變，但取樣管路通過(guò)環(huán)境 要進(jìn)行熱交換。特別在夏天和冬天，晴天和雨天，溫差可達(dá)20 50°C變化，導(dǎo)致進(jìn)入部件的 樣氣溫度明顯變化，特別在氣溫驟冷條件下，將會(huì)導(dǎo)致樣氣出口溫度降至攝氏零度以下，使 樣氣中凝析出的水分結(jié)冰，堵塞管路、造成分析中斷。二、部件需壓縮氣體作動(dòng)力制冷。除 特殊個(gè)別情況下一般都采用壓縮空氣制冷。夏天直曬的壓縮空氣管線溫度可達(dá)50 70°C， 冬天此氣溫可降至0 -30°C，雖然維護(hù)人員可調(diào)節(jié)壓縮空氣的輸入壓力，但樣氣制冷后的 出口溫度由于無(wú)指示表，往往要么造成凍結(jié)管路，要么出口溫度過(guò)高，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，致 使此樣氣進(jìn)入分析儀表，檢測(cè)精度下降。三、在相同的環(huán)境溫度下、相同的輸入壓縮空氣量、 相同的樣氣輸入流速、相同的部件制冷條件下，制冷所需的壓縮空氣中的露點(diǎn)若升高，壓縮 空氣在渦流制冷管中，水含量增多，制冷后壓縮空氣本身吸收的冷量亦增多，最終導(dǎo)致制冷 氣體的溫度上升，制冷樣氣的制冷效率降低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有組件式渦流制冷換熱溫度控制器存在的上述問(wèn) 題，提供一種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，本實(shí)用新型可時(shí)刻顯示制冷后樣氣出 口溫度，并通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣輸入量后，即可克服被制冷的樣氣的溫度變化，制冷所需壓縮 空氣的溫度變化，壓縮空氣本身的露點(diǎn)變化造成的輸出樣氣的溫度變化，使輸出的樣氣溫 度控制在一定范圍，使在線分析儀表檢測(cè)樣氣的精確最高。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，包括制冷換熱裝置，制冷換熱裝置上 設(shè)置有樣氣入口和樣氣出口，其特征在于所述制冷換熱裝置包括換熱殼體、換熱殼體內(nèi)設(shè) 置的與樣氣入口連通的冷卻進(jìn)管和與樣氣出口連通的冷卻出管，所述換熱殼體內(nèi)分為冷卻 腔和節(jié)流膨脹腔，冷卻進(jìn)管和冷卻出管設(shè)置在冷卻腔內(nèi)，冷卻進(jìn)管的出氣端與節(jié)流膨脹腔 連通，冷卻出管的進(jìn)氣端與節(jié)流膨脹腔連通。所述冷卻進(jìn)管和冷卻出管在冷卻腔內(nèi)呈螺旋狀盤(pán)旋設(shè)置。所述換熱殼體包括隔熱內(nèi)層和隔熱外層。所述換熱殼體上設(shè)置有用于顯示節(jié)流膨脹腔內(nèi)溫度的溫度顯示器。所述節(jié)流膨脹腔上開(kāi)有樣氣旁路排放出口。所述節(jié)流膨脹腔與渦流制冷冷端出口連通，冷端出口與渦流制冷管連通。所述冷卻腔與渦流制冷熱端出口連通。采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于一、本實(shí)用新型在樣氣出口增設(shè)溫度指示表，時(shí)刻顯示制冷后樣氣出口溫度，并 通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣輸入量后，即可克服被制冷的樣氣的溫度變化，制冷所需壓縮空氣的溫度變化，壓縮空氣本身的露點(diǎn)變化造成的輸出樣氣的溫度變化。使輸出的樣氣溫度控制在 一定范圍(一般控制在0 5°C之間)，使在線分析儀表檢測(cè)樣氣的精確最高。二、本實(shí)用新型中，壓縮氣體壓力、渦流制冷管制冷溫度一定，隨著壓力越高，制冷 溫度越低，因此壓縮氣體壓力和制冷溫度呈函數(shù)關(guān)系，利用此特點(diǎn)，只要給定壓縮氣體一定 壓力，就能確定其溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)減壓穩(wěn)壓閥的出口壓力，從而控制制冷溫度，制冷溫度用 萬(wàn)用表通過(guò)帶Ptioo測(cè)溫的組件式制冷換熱裝置引出的測(cè)定PtlOO測(cè)溫電纜的接線端子上 的阻值，即知其制冷溫度，這種簡(jiǎn)單控制方式最適用于防爆區(qū)域，控制溫度可達(dá)士 rc，有效 的保證了儀表對(duì)樣氣的測(cè)量精度和及時(shí)性，并且解決了預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)用于防暴區(qū)域樣氣排 放的安全性問(wèn)題。三、采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)后，可以將渦流制冷管內(nèi)的產(chǎn)生自由渦流的噴嘴由原 有的4個(gè)增加到6—8個(gè)，這樣不僅可以通過(guò)調(diào)節(jié)渦流制冷管的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，控制冷熱端排 出氣流的分流比，同時(shí)，在相同壓力和同樣耗氣條件下，其制冷效果更好。四、制冷換熱裝置采用組件式，將樣氣冷卻、水氣分離、氣霧捕集三個(gè)裝置組合為 制冷換熱裝置，結(jié)構(gòu)新穎、實(shí)用性強(qiáng)、樣氣預(yù)處理效果可靠、體積小巧、樣氣排放可控、運(yùn)行 平穩(wěn)，并且成本低廉。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖中標(biāo)記為1、樣氣入口，2、樣氣出口，3、換熱殼體，4、冷卻進(jìn)管，5、冷卻出管，6、 冷卻腔，7、節(jié)流膨脹腔，8、樣氣旁路排放出口。
具體實(shí)施方式
一種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，包括制冷換熱裝置，制冷換熱裝置上 設(shè)置有樣氣入口 1和樣氣出口 2，制冷換熱裝置包括換熱殼體3、換熱殼體3內(nèi)設(shè)置的與樣 氣入口 1連通的冷卻進(jìn)管4和與樣氣出口 2連通的冷卻出管5，所述換熱殼體3內(nèi)分為冷卻 腔6和節(jié)流膨脹腔7，冷卻進(jìn)管4和冷卻出管5設(shè)置在冷卻腔6內(nèi)，冷卻進(jìn)管4的出氣端與 節(jié)流膨脹腔7連通，冷卻出管5的進(jìn)氣端與節(jié)流膨脹腔7連通。本實(shí)用新型中，冷卻進(jìn)管4和冷卻出管5在冷卻腔內(nèi)呈螺旋狀盤(pán)旋設(shè)置。換熱殼 體3包括隔熱內(nèi)層和隔熱外層。在換熱殼體3上設(shè)置有用于顯示節(jié)流膨脹腔內(nèi)溫度的溫度 顯示器。在節(jié)流膨脹腔7上開(kāi)有樣氣旁路排放出口 8。將節(jié)流膨脹腔7與渦流制冷冷端出 口連通，冷端出口與渦流制冷管連通。將冷卻腔6與渦流制冷熱端出口連通。以下對(duì)本實(shí)用新型的應(yīng)用作展開(kāi)說(shuō)明組件式渦流制冷換熱溫度控制器包括制冷氣源控制裝置、與制冷氣源控制裝置連 接的帶消聲器的低氣耗渦流制冷管、與渦流制冷管連通的制冷換熱裝置；所述制冷氣源控 制裝置包括從壓縮氣體入口端依次連接的過(guò)濾器、減壓穩(wěn)壓閥和壓力表。當(dāng)壓縮氣體壓力、 渦流制冷管制冷溫度一定。隨著壓力越高，制冷溫度越低，因此壓縮氣體壓力和制冷溫度呈 函數(shù)關(guān)系。利用此特點(diǎn)，只要給定壓縮氣體一定壓力，就能確定其溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)減壓穩(wěn)壓 閥的出口壓力，從而控制制冷溫度，制冷溫度用萬(wàn)用表通過(guò)帶PtlOO測(cè)溫的組件式制冷換 熱裝置引出的測(cè)定Ptioo測(cè)溫電纜的接線端子上的阻值，即知其制冷溫度。這種簡(jiǎn)單控制方式最適用于防爆區(qū)域，控制溫度可達(dá)士 1度。有效的保證了儀表對(duì)樣氣的測(cè)量精度和及 時(shí)性，并且解決了預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)用于防暴區(qū)域樣氣排放的安全性問(wèn)題。所述制冷換熱裝置 包括由現(xiàn)有技術(shù)中的樣氣冷卻裝置、水汽分離裝置組成的帶鉬電阻測(cè)溫的組件式制冷換熱 裝置。制冷換熱裝置內(nèi)還可以設(shè)置汽霧捕集裝置，這樣采用組件式，將樣氣冷卻、水氣分離、 氣霧捕集三個(gè)裝置組合為制冷換熱裝置，結(jié)構(gòu)新穎、實(shí)用性強(qiáng)、樣氣預(yù)處理效果可靠、體積 小巧、樣氣排放可控、運(yùn)行平穩(wěn)，并且成本低廉。所述渦流制冷管內(nèi)的產(chǎn)生自由渦流的噴嘴 由原有的4個(gè)增加到6—8個(gè)。由于經(jīng)壓力調(diào)制后的壓縮氣體(一般是壓縮空氣)以高速 線速度進(jìn)入渦流管中，氣體體積驟然膨脹致使高速旋轉(zhuǎn)向中心移動(dòng)，造成氣體對(duì)外做功，由 于氣體在膨脹對(duì)外做功過(guò)程中不能從外界獲取能量維持對(duì)外做功只能靠自身能量消耗，從 而造成氣體內(nèi)能急劇下降，氣體溫度瞬間驟降。氣體入口壓力越高，氣體降溫越低。此低溫 樣氣從渦流室中心部分分離出，從冷凝出口供制冷冷源。高速旋轉(zhuǎn)氣體在渦流室中，靠外壁 氣體和外壁產(chǎn)生摩擦，此部分氣體溫度上升。受熱的壓縮氣體經(jīng)消聲后降低噪聲器排至大 氣中。通過(guò)調(diào)節(jié)渦流制冷管的調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，就可以可控制冷熱端排出氣流的分配比。同 時(shí)，在相同壓力和同樣耗氣條件下，其制冷效果更好。 本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，包括制冷換熱裝置，制冷換熱裝置上設(shè) 置有樣氣入口( 1)和樣氣出口( 2 )，其特征在于所述制冷換熱裝置包括換熱殼體(3 )、換熱 殼體(3)內(nèi)設(shè)置的與樣氣入口(1)連通的冷卻進(jìn)管(4)和與樣氣出口(2)連通的冷卻出管 (5)，所述換熱殼體(3)內(nèi)分為冷卻腔(6)和節(jié)流膨脹腔(7)，冷卻進(jìn)管(4)和冷卻出管(5) 設(shè)置在冷卻腔(6)內(nèi)，冷卻進(jìn)管(4)的出氣端與節(jié)流膨脹腔(7)連通，冷卻出管(5)的進(jìn)氣 端與節(jié)流膨脹腔(7)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于所述冷 卻進(jìn)管(4 )和冷卻出管(5 )在冷卻腔(6 )內(nèi)呈螺旋狀盤(pán)旋設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于所述換 熱殼體(3)包括隔熱內(nèi)層和隔熱外層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于 所述換熱殼體(3 )上設(shè)置有用于顯示節(jié)流膨脹腔內(nèi)溫度的溫度顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于 所述節(jié)流膨脹腔(7)上開(kāi)有樣氣旁路排放出口(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于 所述節(jié)流膨脹腔(7)與渦流制冷冷端出口連通，冷端出口與渦流制冷管連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，其特征在于 所述冷卻腔(6)與渦流制冷熱端出口連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種組件式渦流制冷換熱溫度顯示控制器，包括制冷換熱裝置，制冷換熱裝置上設(shè)置有樣氣入口和樣氣出口，制冷換熱裝置包括換熱殼體、換熱殼體內(nèi)設(shè)置的與樣氣入口連通的冷卻進(jìn)管和與樣氣出口連通的冷卻出管，所述換熱殼體內(nèi)分為冷卻腔和節(jié)流膨脹腔，冷卻進(jìn)管和冷卻出管設(shè)置在冷卻腔內(nèi)，冷卻進(jìn)管的出氣端與節(jié)流膨脹腔連通，冷卻出管的進(jìn)氣端與節(jié)流膨脹腔連通。本實(shí)用新型可時(shí)刻顯示制冷后樣氣出口溫度，并通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣輸入量后，即可克服被制冷的樣氣的溫度變化，制冷所需壓縮空氣的溫度變化，壓縮空氣本身的露點(diǎn)變化造成的輸出樣氣的溫度變化，使輸出的樣氣溫度控制在一定范圍，使在線分析儀表檢測(cè)樣氣的精確最高。
文檔編號(hào)F28F27/00GK201852346SQ20102058287
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者魏東 申請(qǐng)人:成都市倍誠(chéng)分析技術(shù)有限公司