本發(fā)明屬于工業(yè)與民用能源應用領域，具體涉及一種將蒸汽的熱能與循環(huán)水進行高效換熱的新型換熱裝置，快速將蒸汽凝結成水，并獲得更低的凝汽壓力。

背景技術：

眾所周知，供熱系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)和民用生活的重要設施，供熱系統(tǒng)運行時需要通過汽-水換熱機組或裝置使得一定溫度的高溫蒸汽加熱循環(huán)水，循環(huán)熱水在用熱設備或用熱設施中循環(huán)進行熱量交換或熱量傳遞，以滿足生活用熱的需要。汽-水換熱過程中的換熱速率對節(jié)能、降耗有重大意義。另外，汽-水換熱機組或裝置的結構優(yōu)化也會對降低占地位置、減少投資、節(jié)約資源有重大意義。

現(xiàn)有的汽-水換熱機組或裝置是直接通過板式換熱器或管殼式換熱器進行高溫蒸汽與循環(huán)水相對流通進行熱量的傳遞，由于是兩種不同相的介質之間的熱量傳遞，故熱能傳遞速率相對較慢?，F(xiàn)有技術中為了提高換熱效率而必須加大換熱面積，其設備體積都較大，占地面積大，工程項目初投資高，安裝不方便，同時壓力變化不夠大。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中汽-水換熱機組或裝置的不同相介質之間換熱速率慢、為提高換熱效率而加大換熱面積導致的占位大、投資大等技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高效的汽水換熱裝置及其換熱方法，其汽水換熱過程分兩段完成，首先是低溫冷凝水與蒸汽直接接觸快速凝結成高溫凝結水，其次是在板式換熱區(qū)水水換熱快速完成換熱，不同相換熱是分子直接接觸，同相換熱是板式換熱，故總的換熱效率高、換熱速率快。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，一種高效汽水換熱裝置包括殼體，其結構要點是殼體內(nèi)設有進汽區(qū)、凝水區(qū)和水水板式換熱區(qū)，進汽區(qū)、凝水區(qū)、水水板式換熱區(qū)通過管路順次連接形成閉合回路。

所述進汽區(qū)內(nèi)設有噴淋裝置、蒸汽入口，蒸汽入口與外部蒸汽管路連通，噴淋裝置通過管路、設在管路上的冷凝水流量控制閥、設在管路上的冷凝水增壓泵與水水板式換熱區(qū)連接，冷凝水流量控制閥、冷凝水增壓泵設在殼體外；

所述凝水區(qū)內(nèi)設有多管凝水床，多管凝水床通過至少一個通管與進汽區(qū)連通，通管的上方與進汽區(qū)連接，通管的下方直接浸入多管凝水床的液面下方，多管凝水床的液面上方設有與殼體外的真空泵連接的接口，多管凝水床的側面設有水位自動控制器，水位自動控制器與冷凝水增壓泵連接，水位自動控制器通過調節(jié)冷凝水增壓泵的流量來保證多管凝水床的水位；

所述水水板式換熱區(qū)內(nèi)設有至少一對換熱板組，換熱板組具有高溫流體通道和低溫流體通道，殼體外設有與低溫流體通道連接的冷卻水循環(huán)管路，冷卻水循環(huán)管路上設有冷卻水循環(huán)泵，殼體外還設有與高溫流體通道連接的冷凝水管路，高溫流體通道通過冷凝水管路、順次設在冷凝水管路上的冷凝水增壓泵和冷凝水流量控制閥、與噴淋裝置連接。

優(yōu)選地，進汽區(qū)與凝水區(qū)之間設有隔板，隔板上設有與通管適配的通孔。

優(yōu)選地，所述凝水區(qū)與水水板式換熱區(qū)之間設有密封層。

優(yōu)選地，所述冷卻水循環(huán)泵通過調節(jié)進入水水板式換熱區(qū)內(nèi)的低溫流體通道內(nèi)的冷卻水水量來控制低溫冷凝水的溫度。

優(yōu)選地，所述真空泵用以通過調節(jié)真空泵來控制進汽區(qū)的氣壓，氣壓與高溫凝結水溫度成正比，即氣壓越低、高溫凝結水溫度越低。

優(yōu)選地，所述多管凝水床的液面下還設有水溫控制器，水溫控制器與冷凝水流量控制閥連接，水溫控制器通過控制冷凝水流量控制閥的開度來調節(jié)噴淋裝置的流量，用于控制高溫凝結水的溫度。

優(yōu)選地，所述水位自動控制器包括電子式水位開關和控制器，電子式水位開關設在多管凝水床內(nèi)，控制器設在殼體外，控制器控制冷凝水增壓泵的流量以穩(wěn)定凝水區(qū)的水位。

優(yōu)選地，所述水溫控制器包括水溫傳感器和控制器，水溫傳感器設在多管凝水床內(nèi)的液面處，控制器設在殼體外，控制器控制高溫凝結水的溫度。

本發(fā)明所述的一種高效汽水換熱方法，其包括如下步驟：

S1、高溫蒸汽在進汽區(qū)及多管凝水床中與低溫冷凝水直接接觸，快速凝結成高溫凝結水，即高溫蒸汽在進汽區(qū)與噴淋裝置中噴淋出來的低溫冷凝水直接接觸后快速凝結成高溫凝結水，高溫凝結水通過多管凝水床的通管進入水床，高溫蒸汽未凝結部分直接通過通管進入多管凝水床中與低溫冷凝水直接接觸；在蒸汽凝結過程中可通過調節(jié)冷凝水流量控制閥來控制高溫凝結水的溫度；

S2、高溫凝結水在水水板式換熱區(qū)中與循環(huán)冷卻水進行換熱，輸出熱量后變成低溫冷凝水；在換熱過程中可通過調節(jié)冷卻水循環(huán)泵來控制低溫冷凝水的溫度；

S3、步驟S2中所述的低溫冷凝水可通過冷凝水增壓泵直接由冷凝水出口排出或/和再經(jīng)冷卻水流量控制閥、噴淋裝置回送進汽區(qū)與高溫蒸汽直接接觸，重復S1至S3的步驟，循環(huán)工作。

本發(fā)明的有益效果：

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）高溫蒸汽在進汽區(qū)及多管凝水床中與低溫冷凝水直接接觸，即分子間直接接觸，快速凝結成高溫凝結水；高溫凝結水在水水板式換熱區(qū)與循環(huán)冷卻水進行水-水換熱，即同介質熱傳遞，換熱速率快；故，蒸汽快速凝結與快速換熱使得本發(fā)明裝置換熱效率非常高、換熱速率非?？欤?/p>

（2）高溫蒸汽在多管凝水床中快速凝結成高溫凝結水，單位容積突變（容縮）形成較大的壓降，故一方面熱交換速率高，另一方面可以獲得較高的降壓特性，使設備體積變小，進而使得占位小、投資降低、節(jié)省資源；

（3）本發(fā)明的蒸汽冷凝水回送循環(huán)體系與冷卻水循環(huán)體系是各自獨立運行的，即蒸汽水系和冷卻水系各自獨立運行、不會相互干擾；

本發(fā)明的換熱方法是汽水換熱過程分兩段完成，首先冷凝水與蒸汽直接接觸快速凝結成高溫凝結水，其次是在板式換熱區(qū)水水換熱快速完成換熱，故總的換熱效率高、換熱速率快。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施例的結構示意圖；

圖中：1-進汽區(qū)，11-蒸汽入口，12-噴淋裝置，2-凝水區(qū)，21-通管，22-水位自動控制器，23-水溫控制器，3-水水板式換熱區(qū)，31-高溫流體通道，32-低溫流體通道，4-真空泵，5-冷凝水增壓泵，6-冷卻水循環(huán)泵，7-冷凝水流量控制閥，8-殼體。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一，一種高效汽水換熱裝置包括殼體（8），殼體（8）內(nèi)設有進汽區(qū)（1）、凝水區(qū)（2）和水水板式換熱區(qū)（3），進汽區(qū)（1）、凝水區(qū)（2）、水水板式換熱區(qū)（3）通過管路順次連接形成閉合回路，進汽區(qū)（1）與凝水區(qū)（2）之間設有隔板，凝水區(qū)（2）與水水板式換熱區(qū)（3）之間設有密封層。所述進汽區(qū)（1）內(nèi)設有噴淋裝置（12）、蒸汽入口（11），蒸汽入口（11）與外部蒸汽管路連通，噴淋裝置（12）通過管路、設在管路上的冷凝水流量控制閥（7）、設在管路上的冷凝水增壓泵（5）與水水板式換熱區(qū)（3）連接，冷凝水流量控制閥（7）、冷凝水增壓泵（5）設在殼體（8）外。所述凝水區(qū)（2）內(nèi)設有多管凝水床，多管凝水床通過設在隔板上的多個通管（21）與進汽區(qū)（1）連通，通管（21）的上方與進汽區(qū)（1）連接，通管（21）的下方直接浸入多管凝水床的液面下方，多管凝水床的液面上方設有與殼體（8）外的真空泵（4）連接的接口，多管凝水床的側面設有水位自動控制器（22），水位自動控制器（22）與冷凝水增壓泵（5）連接，水位自動控制器（22）通過調節(jié)冷凝水增壓泵（5）的流量來保證多管凝水床的水位。所述多管凝水床的液面下還設有水溫控制器（23），水溫控制器（23）與冷凝水流量控制閥（7）連接，水溫控制器（23）通過控制冷凝水流量控制閥（7）的開度來調節(jié)噴淋裝置（12）的流量，用于控制高溫凝結水的溫度。所述真空泵（4）控制進汽區(qū)（1）的氣壓，氣壓與高溫凝結水溫度成正比，即氣壓越低、高溫凝結水溫度越低。所述水水板式換熱區(qū)（3）內(nèi)設有至少一對換熱板組，換熱板組具有高溫流體通道（31）和低溫流體通道（32），殼體（8）外設有與低溫流體通道（32）連接的冷卻水循環(huán)管路，冷卻水循環(huán)管路上設有冷卻水循環(huán)泵（6），殼體（8）外還設有與高溫流體通道（31）連接的冷凝水管路，高溫流體通道（31）通過冷凝水管路、順次設在冷凝水管路上的冷凝水增壓泵（5）和冷凝水流量控制閥（7）、與噴淋裝置（12）連接。所述冷卻水循環(huán)泵（6）通過調節(jié)進入水水板式換熱區(qū)（3）內(nèi)的低溫流體通道（32）內(nèi)的冷卻水水量來控制低溫冷凝水溫度。

實施例二，所述水位自動控制器（22）包括電子式水位開關和控制器，電子式水位開關設在多管凝水床內(nèi)，控制器設在殼體（8）外，控制器控制冷凝水增壓泵（5）的流量以穩(wěn)定凝水區(qū)的水位。

實施例三，所述水溫自動控制器（23）包括水溫傳感器和控制器，水溫傳感器設在多管凝水床的高溫凝結水液面下，控制器設在殼體（8）外，控制器與冷凝水流量控制閥（7）連接，水溫控制器（23）通過控制冷凝水流量控制閥（7）的開度來調節(jié)噴淋裝置（12）的流量，用于控制高溫凝結水的溫度。

高效的汽水換熱裝置可以根據(jù)使用要求增加或減少相應配置。

上述的水位自動控制器、冷凝水增壓泵可單獨地、或配套地從市場購買得到，無指定型號。

上述的水溫控制器與冷凝水流量控制閥可單獨地、或配套地從市場購買得到，無指定型號。

一種高效汽水換熱裝置的換熱方法，其包括如下步驟：

S1、高溫蒸汽在進汽區(qū)及多管凝水床中與低溫冷凝水直接接觸，快速凝結成高溫凝結水，即高溫蒸汽在進汽區(qū)與噴淋裝置中噴淋出來的低溫冷凝水直接接觸后快速凝結成高溫凝結水，高溫凝結水通過多管凝水床的通管進入水床，高溫蒸汽未凝結部分直接通過通管進入多管凝水床中與低溫冷凝水直接接觸；在蒸汽凝結過程中可通過調節(jié)冷凝水流量控制閥來控制高溫凝結水的溫度；

S2、高溫凝結水在水水板式換熱區(qū)中與循環(huán)冷卻水進行換熱，輸出熱量后變成低溫冷凝水；在換熱過程中可通過調節(jié)冷卻水循環(huán)泵來控制低溫冷凝水的溫度；

S3、步驟S2中所述的低溫冷凝水可通過冷凝水增壓泵直接由冷凝水出口排出或/和再經(jīng)冷卻水流量控制閥、噴淋裝置回送進汽區(qū)與高溫蒸汽直接接觸，重復S1至S3的步驟進行循環(huán)工作。

在循環(huán)過程中，通過冷凝水流量控制閥調節(jié)噴淋裝置的噴淋量控制高溫凝結水的溫度，同時，通過冷卻水循環(huán)泵調節(jié)進入水水板式換熱區(qū)的冷卻水流量，控制換熱后的低溫冷凝水的溫度，進而保證蒸汽的冷凝溫度和凝結速率；水位自動控制器通過調節(jié)冷凝水增壓泵的流量來保證多管凝水床的水位，以及多余的低溫冷凝水分流排出。

本發(fā)明的高效的汽水換熱裝置可應用于蒸汽與水的換熱，也可用于其它介質的汽相與液相的換熱與相變。

本發(fā)明的蒸汽冷凝水回送循環(huán)體系與冷卻水循環(huán)體系是各自獨立運行的，即蒸汽水系和冷卻水系各自獨立運行、不會相互干擾。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。