專利名稱：直接換熱式蒸氣冷凝裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冷凝裝置，尤其涉及ー種使蒸氣同吸熱介質進行直接接觸以促使蒸氣冷凝的冷凝裝置。
背景技術：
將蒸氣轉換為液體是通過冷凝裝置來進行的，現(xiàn)有的冷凝裝置是通過冷凝管進行間接換熱的，即蒸氣和用于吸收蒸氣的熱量使蒸氣冷卻為液體的介質(以下稱為吸熱介質)是被冷凝管隔開的，一者從冷凝管的內部通過，另ー者從冷凝管的外部通過。在中國專利號為972019146、授權公告日為1999年I月20日、名稱為“高效真空 冷凝器”的專利文獻中公開了ー種冷凝裝置。該裝置主要包括冷凝器體和安裝在冷凝器體內的冷凝芯構成，冷凝芯內設有冷凝管，使用時通過冷凝管內的介質氣化吸收位于冷凝管外的蒸氣的熱量而使蒸氣變?yōu)橐后w。在中國專利公開號為1778691A
公開日為2006年5月31日、名稱為“氣體封閉循環(huán)式海水淡化機”的專利文獻中也公開了ー種冷凝裝置，該文獻中的冷凝裝置的冷凝方式同上一個專利文獻的情況相同，通過位于換熱管(冷凝管)內的冷媒的膨脹氣化去吸收位于冷凝管外的蒸氣的熱量來實現(xiàn)冷凝。在中國專利號為ZL2010102700217、申請公布日為2011年2月16日、名稱為“閃
蒸冷凝一體化海水談化裝置”的專利文獻中公開了ー種冷凝裝置。該專利文獻中的冷凝裝置的換熱體為翅片式換熱管組件。使用時使深層海水(低溫海水)從換熱管內流過，水蒸汽從換熱管的外部流過而實現(xiàn)冷凝作用。采用非接觸式即間接換熱方式來進行冷凝時存在以下不足蒸氣的熱量是通過導熱介質間接傳遞給吸熱介質的、冷凝過程會在導熱介質表面形成靜止的液膜而阻礙熱交換的進行，因此熱交換效率低且換熱速度慢；換熱時導熱介質是靜止不動的，導熱介質同蒸氣流之間的接觸位置不變，使得蒸氣流遠離導熱介質的部分的熱量傳遞給導熱介質的速度慢，造成冷凝不徹底(沒有被冷凝的蒸氣的比率高)；因此現(xiàn)有的冷凝裝置存在冷凝效果差的不足。

發(fā)明內容
本發(fā)明的g在提供一種蒸氣同吸熱介質在運動中直接接觸的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，以解決現(xiàn)有的冷凝裝置熱交換效率低、換熱速度慢、冷凝效果差的問題。以上技術問題是通過下列技術方案解決的ー種直接換熱式蒸氣冷凝裝置，包括冷凝葉輪，所述冷凝葉輪包括若干冷凝葉輪葉片、驅動冷凝葉輪葉片轉動的冷凝葉輪轉軸和輸送吸熱介質到冷凝葉輪葉片表面上的同步轉動的進液通道，冷凝葉輪葉片沿冷凝葉輪轉軸的周向分布，相鄰的冷凝輪葉片之間形成蒸氣通道。使用時，蒸氣從蒸汽通道的一端進入冷凝葉輪之間，用同被冷凝的蒸氣相同的液態(tài)物質作為吸熱介質，冷凝葉輪連續(xù)轉動，吸熱介質經(jīng)進液通道輸入，吸熱介質經(jīng)進液通道流到冷凝葉輪葉片的表面上，在離心カ的作用下吸熱介質散開到冷凝葉輪葉片的表面上并從冷凝葉輪葉片的遠離冷凝葉輪轉軸的一端離開，蒸氣流過蒸氣通道的過程中同吸熱介質直接接觸，熱量被冷凝介質吸收而冷凝，隨同冷凝介質一起從冷凝葉輪葉片的遠離冷凝葉輪轉軸的一端離開。進液通道的出口的最佳形狀為沿冷凝葉輪的軸向延伸的縫隙，能夠使冷凝介質連續(xù)地平鋪在冷凝葉輪葉片的表面上。作為優(yōu)選，所述冷凝葉輪設有同步轉動的冷凝葉輪外殼，所述冷凝葉輪外殼設有進氣口和同冷凝葉輪葉片遠離冷凝葉輪轉軸一端對齊的排液通道。使用時，蒸氣從冷凝葉輪外殼上的進氣ロ流入冷凝葉輪葉片之間被冷凝，蒸氣冷凝后所得的純凈液體和冷凝介質的綜合體(以下將“蒸氣冷凝后所得的純凈液體和冷凝介質的綜合體”稱為“純液”)在離心力的作用下從排液通道流出。由于純液是靠離心力離開冷凝葉輪葉片的，該設計能夠防止純液被拋到外部物體上而反濺回蒸氣通道內，導致純液回收不便且影響冷凝效果，提高了設備的緊湊性；如果不設計冷凝葉輪外殼，則克服上述問題時，沿冷凝葉輪的徑向的外部空間的尺寸需要設計得較大，從而造成設備整體體積龐大，且轉速越大則設備的沿冷凝葉輪的徑向尺寸需要越大。冷凝葉輪外殼可以通過冷凝葉輪葉片同冷凝葉輪轉軸連接在一起或 通過設計連接桿等部件同冷凝葉輪轉軸連接在一起。前者能夠將冷凝葉輪外殼設計為敞ロ的結構形式，外殼敞開的端ロ形成進氣ロ，蒸氣進入時的通暢性更佳。作為優(yōu)選，冷凝葉輪葉片的外端密封連接在冷凝葉輪外殼的內表面上。在冷凝葉輪的轉速變化時，冷凝液能順暢完全地從冷凝葉片葉片轉移到排液通道中。作為優(yōu)選，排液通道沿冷凝葉輪轉動方向向后傾斜。純液離開冷凝葉輪葉片時的運行方向為沿冷凝葉輪轉動方向向后的，該設計能夠使得純液流出排液通道時順暢，不會產生回流。作為另ー優(yōu)選，冷凝葉輪葉片經(jīng)所述排液通道穿出冷凝葉輪外売。純液能夠完全離開蒸氣通孔，不會掉入蒸氣產生二次蒸發(fā)而影響冷凝效率。作為優(yōu)選，冷凝葉輪葉片穿出冷凝葉輪外殼的一端設有沿冷凝葉輪轉動方向向后傾斜的導流面。純液離開冷凝葉輪葉片時更加之順暢。作為優(yōu)選，所述冷凝葉輪轉軸內設有儲液腔，冷凝葉輪葉片的內端穿設到所述儲液腔內，冷凝葉輪葉片的內端設有葉片部進液孔和沿冷凝葉輪轉動方向向前彎折的折邊，折邊和冷凝葉輪葉片之間形成夾縫，夾縫和葉片部進液孔構成所述進液通道。使用過程中，吸熱介質依次經(jīng)進液孔和夾縫流到冷凝葉輪葉片的位于冷凝葉輪轉動方向的前方的表面上。冷凝葉輪轉動的過程中，進液孔內的液體的壓カ小，液體流到冷凝葉輪葉片的表面上時不會產生反濺，使得液體能夠更好地鋪開在冷凝葉輪葉片上。本發(fā)明所述冷凝葉輪外殼設有出氣ロ，出氣ロ的外端設有排氣葉輪，所述排氣葉輪包括排氣葉輪轉軸和通過排氣葉輪轉軸驅動的若干排氣葉輪葉片，排氣葉輪葉片沿排氣葉輪轉軸的周向分布。排氣葉輪起到將不凝氣體和沒有被冷凝的蒸氣驅離冷凝葉輪的作用，同時能在蒸氣通道的出氣端產生負壓，以引導蒸氣沿蒸氣通道流動，有利于冷凝效果的提升。本發(fā)明還包括安裝室，安裝室設有蒸氣進口和冷卻室，蒸氣進ロ同冷凝葉輪外殼上的進氣ロ對接在一起，冷卻室設有由冷卻室壁朝向冷卻室內部凸起而形成的位于冷卻室外表面上的凹坑，所述排氣葉輪容置在所述凹坑內，凹坑的底壁上設有貫穿冷卻室的氣管。使用時蒸氣經(jīng)蒸氣進ロ、冷凝葉輪外殼上的進氣ロ進入蒸氣通道而被冷凝，在冷卻室內裝入冷的液體使得凹坑壁面的溫度較低，流出蒸氣通道的蒸氣在排氣葉輪的作用下同凹坑壁面接觸而被冷凝。能夠使冷凝更為徹底，同時更好地保證蒸氣在蒸氣通道內流動時的流暢性。不凝氣體經(jīng)氣管排出安裝室。冷凝水收集在安裝室內。所述冷凝葉輪葉片的表面上設有若干沿冷凝葉輪的軸向分布的溝，所述溝沿冷凝葉輪葉片的外端部開始延伸到同進液通道的出ロ端對接在一起。使用過程中，吸熱介質經(jīng)溝在冷凝葉輪葉片表面上流動，能起到防止二次蒸發(fā)的作用。作為優(yōu)選，排氣葉輪和冷凝葉輪同軸設置且同步轉動，排氣葉輪葉片和冷凝葉輪葉片錯開。在冷凝葉輪上方形成負壓區(qū)的效果好且結構緊湊。本發(fā)明具有下述優(yōu)點，通過轉動產生離心作用使冷凝介質連續(xù)平鋪到冷凝葉輪葉片上并離開，實現(xiàn)了蒸氣同冷凝介質的直接接觸換熱，因此換熱效果好且換熱速度快，純液收集時方便；由于冷凝時冷凝介質是流動的且在蒸氣中的位置是不停地改變的，因此對蒸氣的冷凝作用均勻徹底；直接換熱式蒸氣冷凝裝置的發(fā)明，使得冷凝時釋放的熱量被回收利用能夠得以實現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明實施例一的示意圖。圖2為圖I的A—A首I]視不意圖。 圖3為圖2的B處的局部放大示意圖。圖4為本發(fā)明實施例ニ的冷凝葉輪的示意圖。圖中安裝室I，蒸氣進ロ 11，儲液槽12，純液排放閥ロ 121，純液排放閥122，冷卻室13，凹坑131，吸熱介質入口 132，腔體14，排氣ロ 15，排氣閥151，氣管16，冷卻裝置2，冷凝葉輪3，冷凝葉輪葉片31，葉片部進液孔311，折邊312，夾縫313，冷凝葉輪葉片的位于冷凝葉輪轉動方向的前側的表面314，溝315，葉輪轉軸32，儲液腔321，出液孔322，蓋子323，轉軸部進液孔324，冷凝葉輪外殼33，排液通道331，進氣ロ 332，出氣ロ 333，蒸氣通道34，驅動馬達35，進液通道36，氣葉輪4，排氣葉輪轉軸41，排氣葉輪葉片42，配液管5，配液管部進液孔51，支撐架6。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進ー步的說明。實施例一，參見圖1，ー種直接換熱式蒸氣冷凝裝置，包括安裝室I、冷卻裝置2、冷凝葉輪3和排氣葉輪4。安裝室I的底部設有蒸氣進ロ 11和儲液槽12。儲液槽12上設有純液排放閥ロ121。純液排放閥ロ 121設有純液排放閥122。安裝室I的上端設有冷卻室13。冷卻室13的底壁朝向冷卻室內部凸起而形成位于冷卻室外表面上的凹坑131。排氣葉輪4容置在凹坑131內。凹坑131的底壁上設有多根貫通冷卻室13的氣管16。冷卻室13的壁部上設有吸熱介質入口 132。冷卻裝置2位于安裝室I的外部。冷卻裝置2為換熱器。冷卻裝置2的入口端通過管道同純液排放ロ 121連接在一起，冷卻裝置2的出ロ端通過管道同吸熱介質入口 132對接在一起。安裝室I的外部設有腔體14。腔體14上設有排氣ロ 15。排氣ロ15上設有排氣閥151。氣管16的出ロ端通過腔體4相連通在一起。冷凝葉輪3通過支撐架6支撐在安裝室I內。冷凝葉輪3包括若干冷凝葉輪葉片31、冷凝葉輪轉軸32、冷凝葉輪外殼33和驅動冷凝葉輪轉軸32轉動的驅動馬達35。冷凝葉輪轉軸32內設置有儲液腔321。冷凝葉輪葉片31的內端穿設到儲液腔321內。冷凝葉輪葉片31和冷凝葉輪轉軸32密封固接連接在一起。冷凝葉輪葉片31和冷凝葉輪轉軸32通過焊接的方式密封固接在一起。冷凝葉輪葉片31的內端設有多個葉片部進液孔311。葉片部進液孔311沿冷凝葉輪轉軸32的軸向分布。冷凝葉輪葉片31的外端焊接在冷凝葉輪外殼33的內表面上。相鄰的冷凝輪葉片31之間形成沿冷凝葉輪轉軸的軸向延伸的蒸氣通道34。冷凝葉輪外殼33為上下兩端都敞開而形式進氣ロ 332和出氣ロ 333。進氣ロ 332同蒸氣進ロ 11密封對接在一起。冷凝葉輪外殼33設有排液通道331。冷凝葉輪外殼33可相對于蒸氣進ロ 11轉動。排氣葉輪4位于出氣ロ 333的外端上。排氣葉輪4包括排氣葉輪轉軸41和固接 在排氣葉輪轉軸41上的若干排氣葉輪葉片42。排氣葉輪轉軸41和冷凝葉輪轉軸32同軸且為一體結構。排氣葉輪轉軸41內穿設有配液管5。配液管5的下端伸到儲液腔321內。配液管5的上端伸到冷卻室13內。配液管5同冷卻室5的壁部之間密封固接在一起。配液管5上設有連通冷卻室5和配液管5內部的配液管部進液孔51。參見圖2，冷凝葉輪葉片31沿冷凝葉輪轉軸32的周向分布。冷凝葉輪葉片31的內端設有沿冷凝葉輪轉動方向即圖中C向向前彎折的折邊312。冷凝葉輪外殼33通過冷凝葉輪葉片31同冷凝葉輪轉軸32固接在一起。冷凝葉輪葉片的位于冷凝葉輪轉動方向的前側的表面314同排液通道331的進ロ端對齊。排液通道331沿冷凝葉輪轉動方向向后傾斜。排氣葉輪葉片42沿排氣葉輪轉軸41的周向分布。排氣葉輪葉片42的外端超出冷凝葉輪外殼33的外表面。排氣葉輪葉片42同冷凝葉輪葉片31錯開。參見圖3，折邊312和冷凝葉輪葉片31之間形成夾縫313。夾縫313和葉片部進液孔311構成進液通道36。使用時，參見圖I和圖2，驅動馬達35驅動冷凝葉輪轉軸32按照圖2中的C向轉動。冷凝葉輪轉軸32帶動冷凝葉輪葉片31、冷凝葉輪外殼33、進液通道36、排氣葉輪轉軸41和排氣葉輪葉片42同步轉動。冷卻室13內的低溫純液依次經(jīng)配液管部進液孔51、配液管5后進入儲液腔321內，然后經(jīng)進液通道36到達并在離心カ的作用下攤開在冷凝葉輪葉片的位于冷凝葉輪轉動方向的前側的表面314上，最后從冷凝葉輪葉片31的外端并經(jīng)配液通道331拋灑到儲液槽12的上方并在重力作用下匯聚到儲液槽12內。蒸氣從蒸氣進ロ 11進入，然后在壓差的作用下上升并流過蒸氣通道34，蒸氣流過蒸氣通道34的過程中同冷凝葉輪葉片31表面上的低溫純液產生熱交換而被冷凝，所產生純液進入到儲液槽12內。儲液槽12內的純液一部分經(jīng)純液排放閥122排放，另一部分被冷卻裝置2降溫后回到冷卻室13中。不凝氣體和沒有被冷凝的蒸氣被排氣葉輪4驅離冷凝葉輪3的上方即蒸氣通道34的出氣端，有利于壓差的形成，然后經(jīng)氣管16離開安裝室1，在離開的過程中，氣體會流經(jīng)凹坑131，使得沒有冷凝的蒸氣也被冷凝棹。實施例ニ，參見圖4，同實施例一的不同之處為每一片冷凝葉輪葉片31的表面上都設有多條沿冷凝葉輪的軸向分布的溝315。溝315沿冷凝葉輪葉片31的外端部開始延伸到同出液孔322的出ロ端對接在一起。出液孔322設置在冷凝葉輪轉軸32上。冷凝葉輪葉片31穿出排液通道331。冷凝葉輪葉片31穿出冷凝葉輪外殼33的一端設有沿冷凝葉輪轉動方向即圖中D向向后傾斜的導流面315。冷凝葉輪葉片31焊接在冷凝葉輪轉軸32的 外表面上。冷凝葉輪轉軸32的內表面上設有蓋在出液孔322內端上的蓋子323，蓋子上設有轉軸部進液孔324。進液通道36由轉軸部進液孔324、蓋子323和出液孔322構成。
權利要求
1.ー種直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，包括冷凝葉輪，所述冷凝葉輪包括若干冷凝葉輪葉片、驅動冷凝葉輪葉片轉動的冷凝葉輪轉軸和輸送吸熱介質到冷凝葉輪葉片表面上的同步轉動的進液通道，冷凝葉輪葉片沿冷凝葉輪轉軸的周向分布，相鄰的冷凝輪葉片之間形成蒸氣通道。
2.根據(jù)權利要求I所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，所述冷凝葉輪設有同步轉動的冷凝葉輪外殼，所述冷凝葉輪外殼設有進氣ロ和同冷凝葉輪葉片遠離冷凝葉輪轉軸一端對齊的排液通道。
3.根據(jù)權利要求2所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，冷凝葉輪葉片的外端密封連接在冷凝葉輪外殼的內表面上。
4.根據(jù)權利要求3所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，排液通道沿冷凝葉輪轉動方向向后傾斜。
5.根據(jù)權利要求2所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在干，冷凝葉輪葉片經(jīng)所述排液通道穿出冷凝葉輪外殼。
6.根據(jù)權利要求3所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，冷凝葉輪葉片穿出冷凝葉輪外殼的一端設有沿冷凝葉輪轉動方向向后傾斜的導流面。
7.根據(jù)權利要求I或2或3或4或5或6所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，所述冷凝葉輪轉軸內設有儲液腔，冷凝葉輪葉片的內端穿設到所述儲液腔內，冷凝葉輪葉片的內端設有葉片部進液孔和沿冷凝葉輪轉動方向向前彎折的折邊，折邊和冷凝葉輪葉片之間形成夾縫，夾縫和葉片部進液孔構成所述進液通道。
8.根據(jù)權利要求2或3或4或5或6所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，所述冷凝葉輪外殼設有出氣ロ，出氣ロ的外端設有排氣葉輪，所述排氣葉輪包括排氣葉輪轉軸和通過排氣葉輪轉軸驅動的若干排氣葉輪葉片，排氣葉輪葉片沿排氣葉輪轉軸的周向分布。
9.根據(jù)權利要求8所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，還包括安裝室，安裝室設有蒸氣進口和冷卻室，蒸氣進ロ同冷凝葉輪外殼上的進氣ロ對接在一起，冷卻室設有由冷卻室壁朝向冷卻室內部凸起而形成的位于冷卻室外表面上的凹坑，所述排氣葉輪容置在所述凹坑內，凹坑的底壁上設有貫穿冷卻室的氣管。
10.根據(jù)權利要求I或2或3或4或5或6所述的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，其特征在于，所述冷凝葉輪葉片的表面上設有若干沿冷凝葉輪的軸向分布的溝，所述溝沿冷凝葉輪葉片的外端部開始延伸到同進液通道的出ロ端對接在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及冷凝裝置。一種直接換熱式蒸氣冷凝裝置，包冷凝葉輪，所述冷凝葉輪包括若干冷凝葉輪葉片、驅動冷凝葉輪葉片轉動的冷凝葉輪轉軸和輸送吸熱介質到冷凝葉輪葉片表面上的同步轉動的進液通道，冷凝葉輪葉片沿冷凝葉輪轉軸的周向分布，相鄰的冷凝輪葉片之間形成蒸氣通道。本發(fā)明的旨在提供一種蒸氣同吸熱介質在運動中直接接觸的直接換熱式蒸氣冷凝裝置，以解決現(xiàn)有的冷凝裝置熱交換效率低、換熱速度慢、冷凝效果差的問題。
文檔編號F28B9/00GK102679759SQ20121009564
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權日2012年4月1日
發(fā)明者傅利江, 傅心怡 申請人:傅利江, 傅心怡