專(zhuān)利名稱(chēng)：氣壓混合式冷凝器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣壓混合式冷凝器。
本說(shuō)明書(shū)中，如“高于”和“低于”這樣的幾何名詞是與重力方向相關(guān)的，“高于”比“低于”離地心更遠(yuǎn)些。
物質(zhì)是以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)存在的，在較低環(huán)境溫度和較高壓力下，物質(zhì)傾向于以固態(tài)存在，在較高溫度和較低壓力下，物質(zhì)傾向于以氣態(tài)存在。
冷凝器是用來(lái)將一種氣體(以其氣態(tài)存在的物質(zhì))轉(zhuǎn)變?yōu)槠湟簯B(tài)。當(dāng)氣體凝結(jié)時(shí)，它放出其氣化潛熱，使周?chē)鷧^(qū)域變熱，其體積也減少。在發(fā)電設(shè)備中，冷凝器一般用來(lái)冷凝透平廢氣，而在致冷設(shè)備中用來(lái)冷凝致冷劑蒸氣，例如氟利昂或阿摩尼亞。冷凝器也用于石油和化工工業(yè)中，冷凝碳?xì)浠衔锛捌渌瘜W(xué)蒸汽。
在蒸汽冷凝器的主要產(chǎn)品領(lǐng)域中，已知需設(shè)置一個(gè)低壓區(qū)，使蒸汽能排入其內(nèi)，也需具有收集冷凝了的蒸汽(冷凝物)的凝液室，使冷凝物能重新使用或排出去作其它應(yīng)用。已知主要有兩種類(lèi)型的蒸汽冷凝器(a)表面冷凝器，在這種冷凝器中，要冷凝的蒸汽并不與冷卻介質(zhì)(即水)直接接觸，而是由冷水流經(jīng)的管壁將蒸汽與水隔開(kāi);(b)混合式冷凝器，在這種冷凝器中，冷水噴灑入蒸汽中，并與蒸汽相混合來(lái)促進(jìn)冷凝。在氣壓混合式蒸汽冷凝器中，蒸汽導(dǎo)入一個(gè)冷凝室中(凝液室緊鄰的上游)，大量的水噴入冷凝室內(nèi)，水與蒸汽混合，促進(jìn)蒸汽冷凝，同時(shí)蒸汽體積必然減少，產(chǎn)生較低(真空)壓力，為了維持這種真空狀態(tài)，從凝液室排出的水導(dǎo)入一個(gè)長(zhǎng)的重直管(尾管)內(nèi)，該尾管向下延伸約10米通入池，河流或其它水體內(nèi)。
已有類(lèi)型的氣壓混合式蒸汽冷凝器的缺點(diǎn)是由于蒸汽的凝結(jié)總是伴隨著汽化潛熱的放出，冷凝室和/或凝液室變熱，致使經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，冷凝率和冷凝效率可能減少。另一個(gè)缺點(diǎn)是凝結(jié)了的蒸汽受到冷卻水污染，使得未經(jīng)化學(xué)處理就不能重新進(jìn)一步使用。
我打算提供一種更新的，最好是連續(xù)更新的冷凝物自由液體表面來(lái)避免或改善已知?dú)鈮夯旌鲜嚼淠鞯囊粋€(gè)缺點(diǎn)。我還打算重新使用從凝結(jié)室排出的水作為冷卻水來(lái)避免或改善所述的另一個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)我的發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)，我提供了一種氣壓混合式冷凝器，該冷凝器包括一個(gè)冷凝室，冷凝室中的噴灑裝置，一個(gè)凝液室，一個(gè)凝液室的底面，冷凝室適合于將冷凝物保持高于底面的冷凝物表面高度上，一個(gè)液體儲(chǔ)存箱，凝液室適合于設(shè)置在高于儲(chǔ)存箱中液體表面的高度上，一個(gè)具有入口和出口并從凝液室延伸至儲(chǔ)存箱中的液體表面以下的尾管，以及一個(gè)與冷凝室相連的通入凝液室的入口，其特征在于尾管的入口高于凝結(jié)室的底面而低于冷凝物表面。液體儲(chǔ)存箱最好是封閉的箱體，并通過(guò)尾管來(lái)接收冷凝物，從而是一個(gè)冷凝物儲(chǔ)存箱。尾管剛好終止在儲(chǔ)存箱中液體表面的下方，使尾管對(duì)冷凝室中正凝結(jié)的蒸汽起到壓力密封的作用。較有效的是噴灑裝置與冷凝物儲(chǔ)存箱相連，從儲(chǔ)存箱的最冷的區(qū)域吸取冷凝物，并將冷凝物強(qiáng)制噴入冷凝室內(nèi)。
根據(jù)我的發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)，我提供了一種從蒸汽中產(chǎn)生冷凝物的方法，該方法包括給冷凝室(16)供給蒸汽，噴射較冷的液體來(lái)濕潤(rùn)并冷卻蒸汽，將形成的冷凝物保持在冷凝室(20)中并使冷凝物自由液體表面基本處于一個(gè)預(yù)定的高度(24)上，以及從所述的凝液室中排出一部分形成的液態(tài)冷凝物，其特征在于冷凝物是從鄰近其自由液體表面的地方排出的，從而所述表面由較冷的留存冷凝物所更新。排出的冷凝物最好收集在冷凝物儲(chǔ)存箱內(nèi)，有效的是引導(dǎo)蒸汽/噴灑物的混合物通過(guò)凝液室的入口，撞擊冷凝物表面，使其冷卻并使更多的蒸汽冷凝，而冷凝物表面由于接收了汽化潛熱而變熱，然后將這冷凝物表面排出，而由較冷的冷凝物所更新。冷凝物表面最好連續(xù)地排出，并自動(dòng)地由較冷的冷凝物來(lái)替換掉。
下面通過(guò)實(shí)例并參照示意附圖
(未按比例畫(huà)出)來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明。
真空蒸發(fā)室(未示出)中產(chǎn)生的相對(duì)高溫的純水蒸汽(例如從海水中產(chǎn)生的)，由通風(fēng)機(jī)F1從箭頭A1的方向通過(guò)導(dǎo)管12吸入冷凝器10，然后通風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蒸汽沿導(dǎo)管14流向冷凝室16。本實(shí)施例中冷凝室16是導(dǎo)管14的延續(xù)部分，而在另一實(shí)施例中，冷凝室是導(dǎo)管的擴(kuò)張部分。
在冷凝器16內(nèi)有一個(gè)水噴咀18，冷凝室16的下游是凝液室20，凝液室20有一個(gè)入口22與冷凝室16相連同。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所選的腔室設(shè)計(jì)，凝結(jié)可連續(xù)發(fā)生在或主要發(fā)生在凝液室20內(nèi)。然而凝液室的主要目的還在于將冷凝物保持在高于凝液室20的底面26高度的高度24上。
一般冷凝器10處于高真空狀態(tài)，來(lái)自導(dǎo)管12的蒸汽凝結(jié)以及必然出現(xiàn)的體積減小加強(qiáng)了這種真空狀態(tài)。未凝結(jié)的蒸汽通過(guò)凝結(jié)室的出口28以箭頭A3的方向排出，并返回至真空蒸發(fā)室。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是凝液室20內(nèi)的冷凝物基本維持在一個(gè)不變的預(yù)定高度24，從噴咀18噴出的水和來(lái)自導(dǎo)管12的蒸汽形成的冷凝物將升高這個(gè)水面高度，但這些水通過(guò)尾管33流入冷水或冷凝物儲(chǔ)存箱30中，泵P7通過(guò)入口A12汲取并循環(huán)這海水，然后在出口A13將海水返回至海中，以這種方式使儲(chǔ)存箱30維持在冷的狀態(tài)。儲(chǔ)存箱30中的水面高度基本維持不變，多余的水通過(guò)泵P6從導(dǎo)管35吸出，導(dǎo)管35具有一個(gè)剛好低于較冷的冷凝物表面37的入口A10，因而能排出較暖的那部分水，泵P6抽出儲(chǔ)存箱30中的這部分較暖的水，通過(guò)導(dǎo)管A11提供給諸如凈水飲水源那樣的地方。
通過(guò)泵P5將來(lái)自冷水儲(chǔ)存箱30的冷水提供給噴咀18，冷水到達(dá)噴咀18之前先通過(guò)除氣器32，除氣器具有一個(gè)與導(dǎo)管34相連的入口A7，一個(gè)與導(dǎo)管40相連的出水口A9和一個(gè)空氣出口A8。泵P5通過(guò)導(dǎo)管32抽吸冷水，導(dǎo)管32有一個(gè)在冷水儲(chǔ)存箱30中的水表面下方很深地方的入口A6，使得泵P5能從較冷的部分抽吸水。
凝液室20和冷水儲(chǔ)存箱30之間是一根尾管33。本發(fā)明的一個(gè)特別的特點(diǎn)是尾管33具有入口42，該入口剛好低于凝液室20中的冷凝物通常高度24。本發(fā)明進(jìn)一步的特點(diǎn)是尾管33具有出口44，該出口剛好低于冷水儲(chǔ)存箱中的冷凝物的表面高度，即使得從冷凝室20中冷凝物的表面排出相對(duì)較暖的水，從尾管排入冷水儲(chǔ)存箱30中靠近冷凝物表面的地方。
使用中，來(lái)自導(dǎo)管12的一些蒸汽受到來(lái)自噴咀18的相當(dāng)大量的液體冷凝物的噴射而被迫冷卻，在冷凝室16中凝結(jié)，但還是依然以熱量形式從其汽化潛熱放出相當(dāng)大量的能量，所形成的冷凝物和噴出的水的液體混合物向下流入凝液室20。通過(guò)入口22進(jìn)入凝液室20的一些殘留(即未凝結(jié)的)蒸汽撞擊，或要不然接觸凝液室20中的冷凝物表面，從而將放出其表面的熱能和其汽化潛熱。由于尾管入口42特地設(shè)置在剛好低于這表層水24的位置，這表層水能連續(xù)排出。這樣，這較暖的表層水由較冷的“下表層”水所更新，使蒸汽較變成冷凝物的轉(zhuǎn)化作用較好。應(yīng)該理介到實(shí)際上冷凝物表面24的那層較暖的水當(dāng)其形成時(shí)就被排出，從而形成了新的較冷的水表面，更多的新進(jìn)來(lái)的蒸汽撞擊在其上面可被凝結(jié)。這種安排的優(yōu)點(diǎn)是凝結(jié)作用是與通風(fēng)機(jī)F1上游的蒸發(fā)室中的真空在同一高度上發(fā)生(但在較冷的凝結(jié)室溫下)。
本實(shí)施例中，泵P6將封閉的冷水儲(chǔ)存箱30中液體表面那部分較暖的冷凝物抽出，調(diào)節(jié)這部分抽出的水量，用來(lái)控制和維持凝結(jié)室20中處于真空狀態(tài)的自由液面24的高度，即維持液面上方的壓力是以支持尾管33中的水柱。在另一實(shí)施例中，儲(chǔ)存箱室30液面上方是與大氣相通的。
將靠近冷水儲(chǔ)存箱30底的那部分較冷的水提供給噴咀18。從?；蛏詈?50)中的適當(dāng)深度(那里的自然溫度較低)抽出水來(lái)，并通過(guò)浸沒(méi)在冷水儲(chǔ)存箱中的網(wǎng)狀管道系統(tǒng)140來(lái)循環(huán)該冷海水，并借助于泵P6從冷水儲(chǔ)存箱中排出較暖的那部分水(作其它用)使冷水儲(chǔ)存箱30的作用得到加強(qiáng)。
整套裝置可以積木化形式制造，使得不同數(shù)量的各種元件可連接在一起，即一個(gè)或多個(gè)冷凝室可與一個(gè)或多個(gè)冷水儲(chǔ)存箱連接在一起。
用來(lái)使海水脫鹽(一般用來(lái)凈化水)的設(shè)備的一部分，或用來(lái)蒸餾那些需在低溫真空條件下蒸發(fā)的液體的設(shè)備的一部分，可以作為通風(fēng)機(jī)F1上游的蒸汽源和在真空或其它適當(dāng)條件下產(chǎn)生的蒸汽源。
權(quán)利要求
1.一種氣壓混合式冷凝器，該冷凝器包括有一個(gè)冷凝室(16)，冷凝室中的噴灑裝置(18)，一個(gè)凝液室(20)，凝液室的底面(26)，凝液室適宜將凝液物保持在高于該底面冷凝物表面高度(24)上，一個(gè)液體儲(chǔ)存箱(30)，凝液室適合于設(shè)置在高于儲(chǔ)存箱中的液體表面高度的高度上，一個(gè)具有入口(42)和出口(44)并從凝液室延伸至儲(chǔ)存箱中液體表面(37)的下方的尾管(33)，以及一個(gè)與冷凝室相連的并通入凝液室的入口(22)，其特征在于尾管的入口(42)高于凝液室的底面但低于冷凝表面高度(24)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于液體儲(chǔ)存箱是個(gè)封閉的箱體，通過(guò)具有出口(44)的尾管(33)接收來(lái)自凝液室的冷凝物，并且從該箱體中可排出冷凝物，以使儲(chǔ)存箱的液面高度(37)基本保持不變。
3.如權(quán)利要求2所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于尾管出口(44)設(shè)置在剛好低于儲(chǔ)存箱中的液體表面(37)的位置，對(duì)在冷凝室中凝結(jié)的蒸汽起到壓力密封的作用，并且一個(gè)出口(A10)也設(shè)置在剛好低于所述液面(37)的位置，使冷凝物排出作其它用。
4.如權(quán)利要求1所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于噴灑裝置(18)通過(guò)導(dǎo)管(32、34、40)與儲(chǔ)存箱相連，噴灑裝置具有一個(gè)入口(A6)，該入口在儲(chǔ)存箱中的液體表面(37)以下很深的地方，從儲(chǔ)存箱最冷的區(qū)域汲取冷水。
5.如權(quán)利要求1所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于在連接儲(chǔ)存箱(30)與噴灑裝置(18)的導(dǎo)管(32、34、40)中設(shè)置有除氣器。
6.如權(quán)利要求1所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于儲(chǔ)存箱由儲(chǔ)存箱內(nèi)管道(40)中循環(huán)的海水來(lái)冷卻。
7.如權(quán)利要求1所述的氣壓混合式冷凝器，其特征在于凝液室具有一個(gè)出口(28)，該出口與蒸汽源相連。
8.一種從蒸汽產(chǎn)生冷凝物的方法，該方法包括給冷凝室(16)提供蒸汽，噴射較冷的液體來(lái)濕潤(rùn)并冷卻蒸汽，將形成的冷凝物保持在凝液室(20)中，其自由液體表面基本在一個(gè)預(yù)定的高度(24)上，以及從所述凝液室中排出一部分所形成的液態(tài)冷凝物，其特征在于冷凝物是從鄰近其自由液體表面的地方排出的，從而所述表面由較冷的殘留冷凝物所更新。
9.如權(quán)利要求8所述的從蒸汽產(chǎn)生冷凝物的方法，其特征在于冷凝物是連續(xù)排出的。
10.如權(quán)利要求8所述的從蒸汽產(chǎn)生冷凝物的方法，其特征在于冷凝物從鄰近其自由液體表面的地方排出并送入一個(gè)儲(chǔ)存箱(30)中，從冷凝物儲(chǔ)存箱中鄰近冷凝物表面(37)的地方排出冷凝物作其它用，并從所述液面(37)下方較深的地方抽出冷凝物噴入所述蒸汽中。
全文摘要
一種氣壓混合式蒸汽冷凝器(10)，其中蒸汽流和形成的冷凝物與冷凝物的自由表面相接觸，最佳的是該表面被排出，最好是連續(xù)排出，以致對(duì)著蒸汽提供了一個(gè)較冷的表面和/或?qū)е赂嗾羝軌蚰Y(jié)的結(jié)果。
文檔編號(hào)F28B9/00GK1031415SQ88106538
公開(kāi)日1989年3月1日 申請(qǐng)日期1988年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月12日
發(fā)明者達(dá)雅·蘭吉特·森那納雅基 申請(qǐng)人:達(dá)雅·蘭吉特·森那納雅基