專利名稱:水蒸汽的真空冷凝法的制作方法
本發(fā)明涉及水蒸汽的真空冷凝法，最好采用來自干燥裝置的水蒸汽，由液體流過液環(huán)式真空泵而產(chǎn)生真空，液環(huán)式真空泵中的蒸汽被冷凝成流過真空泵的液體。
在用作快速和平穩(wěn)地除去包含在必須干燥的濕物料中的水分的真空干燥裝置中，使用這種冷凝方法。例如，德國專利公開No2821259介紹了一種干燥木材的真空干燥爐，就是用這種方法冷凝排出的水蒸汽。為了降低能耗，用從水蒸汽中得到的熱能來加熱干燥爐，然而，其缺點是費用昂貴以及所涉及的已知方法復(fù)雜，如，需提供兩個獨立的流體循環(huán)，其一甚至是載有兩種已知特性的不同流體的循環(huán)，另一種是水的循環(huán)，由于流體不同，必需在該方法的過程中再分離。這方法的實施涉及高度復(fù)雜的技術(shù)以及昂貴的費用?！痘瘜W(xué)文摘》(73卷(1970年)Ref.No13-2387y)公開了水蒸汽減壓冷凝成流動水的熱量回收。但是這種方法基本上應(yīng)用在蒸汽汽輪機的廢蒸汽冷凝，回收的熱量用來提高熱能轉(zhuǎn)換為機械能的效率，這種方法不適于用作干燥和/或加熱的目的。
問題是由設(shè)計涉及上述類型的冷凝方法而產(chǎn)生的。因而，應(yīng)設(shè)計可避免所述缺點，尤其是操作簡易，少用昂貴而復(fù)雜的裝置的冷凝方法，特別是應(yīng)具有所要求的熱平衡。此外，應(yīng)研制實施這種方法的裝置。
根據(jù)本發(fā)明可解決這問題的第一部分。在開頭敘述的典型方法中，用水作為流過液環(huán)式真空泵的液體;在水循環(huán)中傳送水，且至少配備一個熱交換器，將水產(chǎn)生的熱量用于加熱;在流入水環(huán)式真空泵之前，在循環(huán)中傳送的水先通過熱交換器，將泵及其驅(qū)動裝置中的廢熱傳給水;并用泵及其驅(qū)動裝置，以及熱交換器周圍的絕熱外殼來防止熱損耗。
用此方法可回收蒸汽本身含有的熱以及凝聚熱，并將熱傳給水。首先，通過減成用單一流體，即水的方法，使方法簡化。此外，由真空泵同時充當(dāng)熱泵的結(jié)果使工藝費用降低。由于附加利用泵及其驅(qū)動裝置的廢熱，以及由絕熱外殼避免熱損耗，因而對熱平衡特別有利。
由于在實際應(yīng)用時需要有比水環(huán)式真空泵達到的真空度還要高的真空，水環(huán)式真空泵可作為旋轉(zhuǎn)閥真空泵或氣環(huán)式真空泵的前級真空泵使用。
本發(fā)明方法的其它細節(jié)和特點以及可能的應(yīng)用為水蒸汽取自材料的真空干燥裝置中的廢蒸汽，產(chǎn)生熱量的熱交換器是真空干燥裝置的一部分，并且對正干燥的物料給與熱量。在密閉的真空噴射室中，由水環(huán)式真空泵的水循環(huán)放出的噴射水產(chǎn)生的蒸汽，以及噴射前的水和/或由噴射產(chǎn)生的蒸汽都是通過用于吸收周圍熱量和/或廢熱的吸熱器來完成的。
所提出的問題的第二部分的解決方案，即創(chuàng)造用來實施本方法的裝置，由設(shè)有液環(huán)式真空泵的裝置來完成;水蒸汽輸送管連接至液環(huán)式真空泵的進口端;供應(yīng)管把液體輸送到液環(huán)式真空泵;排料管將液體從液環(huán)式真空泵帶走。根據(jù)本發(fā)明，液環(huán)式真空泵輸送的液體是水;至少有一個熱交換器連接在排水管和供水管之間，并使循環(huán)水的熱量用于加熱的目的;另一個將泵及其驅(qū)動電機的廢熱傳遞給水的熱交換器，配置在泵的前頭，位于供水管中;有導(dǎo)管的絕熱外殼圍繞在泵及其驅(qū)動電機的周圍。
另一個最佳實施例及本裝置的特點如下。旋轉(zhuǎn)閥真空泵或氣環(huán)式真空泵連接在水環(huán)式真空泵的前頭。預(yù)熱和增熱裝置配置在排水管線中。絕熱外殼還封住真空干燥裝置，該裝置通過水蒸汽輸送管將水蒸汽送到真空泵，其中，用熱交換器來加熱待干燥物品。
下文借助附圖進一步闡明本發(fā)明的方法和裝置。
圖1是本發(fā)明的真空干燥裝置的部分示意圖。
圖2是以熱泵加熱系統(tǒng)方式實施的示意圖。
圖3是與圖1相應(yīng)的另一個實施方案的裝置示意圖。
從圖1右邊部分可以看出，本發(fā)明所闡述的實施方案是裝置1，其與真空干燥裝置5組合，主要由第一真空泵2;作為第二真空泵的水環(huán)式真空泵3;以及熱交換器4組成。在第一真空泵2(最好是旋轉(zhuǎn)閥真空泵或氣環(huán)式真空泵)的入口端，安置蒸汽輸送管21，借助泵2和泵3，可使該管線處于真空。真空泵2的出口端與蒸汽連接管22相連，該連接管22連接到產(chǎn)生初級真空的水環(huán)式真空泵的入口端。水流過水環(huán)式真空泵3，因此它有一條供水管31，以及排水管32。由發(fā)動機23和33，最好是電動機，分別驅(qū)動泵2和3。熱交換器4通過入口41及出口42連接到供水管31，可以利用驅(qū)動系統(tǒng)的廢熱。兩個泵2和3，以及熱交換器4都在閉合的外殼10內(nèi)，該外殼帶有絕熱層11，以及導(dǎo)管直通口13、13′和13″。這使漏向外界的熱損耗減至最小。在這個實施例中，外殼10內(nèi)部12中的熱空氣被風(fēng)扇43驅(qū)趕，通過熱交換器4。裝配適當(dāng)?shù)膯蝹€風(fēng)扇還可以使發(fā)動機23和33以及熱交換器4所需要的空氣流動。
本裝置的操作，即實施本工藝的方法如下相對低溫的水進入熱交換器4，被兩個泵及其驅(qū)動裝置產(chǎn)生的熱空氣預(yù)熱，預(yù)熱過的水通過供水管31到水環(huán)式真空泵3。含有熱能的壓力很低的水蒸汽通過處在高真空的蒸汽輸送管21，進入真空泵2，在稍高的壓力下，從那兒通過蒸汽中間管22，進入水環(huán)式真空泵3。在真空泵3中，水蒸汽冷凝成水，流過泵，而熱能以及產(chǎn)生的凝聚熱進入水中，于是已加熱的水通過排水管32離開水環(huán)式真空泵3，可用來加熱。
用于裝置起動時預(yù)熱，以及就熱量不足的情況下給以補充的預(yù)熱和增熱裝置75，如電熱線圈，安裝在排水管32中。在排水管32的最高處還提供一個帶有通氣口71的平衡槽7，除了本實施例所闡述的之外，加熱裝置75和平衡槽7還可放在外殼10的內(nèi)部12中。
裝置1與真空干燥裝置5的組合特別有利，因為不僅可用取自干燥裝置5的水蒸汽，而且該加熱過的水可在干燥裝置5中起良好的作用。在此設(shè)置的與本發(fā)明的裝置1組合的真空干燥裝置5，以干燥塑料顆粒為例，它基本上由進料部分51、電動機驅(qū)動的螺旋式輸送機筒體52，以及卸料部分55所組成。卸料部分55用于自由流動物料如上述顆粒的間歇式干燥。進料部分51由進料漏斗、截止閥和供料斗組成，同樣地出料部分由帶有截止閥的集料斗和底部的卸料管組成。在供料斗裝滿后關(guān)閉兩個截止閥，待干燥物料通過螺桿連續(xù)經(jīng)輸送機筒體傳送到出口端的集料斗，同時，借助于裝置1，經(jīng)由管線21，使輸送機筒內(nèi)產(chǎn)生真空，以便蒸發(fā)物料中的水分。在輸送機筒體52外周有流通熱水的加熱套管6，這熱水是在裝置1中產(chǎn)生的，并通過排水管32和入口連接管62，進入加熱套管6的水室61，套管6的外部最好設(shè)有絕熱層。最理想的是以與待干燥物料相反的流向供給熱水。冷水通過出口63和回流管64返回供水管31，于是進入裝置1再次加熱。
使用上述裝置可達到非常理想的能量平衡，因為可盡可能充分地回收隨蒸汽從待干燥物料排出的熱量和蒸汽的凝聚熱，以及泵電機的廢熱，散失到周圍的熱損耗極微。只是在起動時或特別需要高熱的情況下才使用增熱器75。
現(xiàn)將結(jié)合圖2來說明本發(fā)明的方法及相應(yīng)的裝置1的第二個實施方案，裝置1與圖1中所描繪的完全相同，因而無需贅述。與示于圖1的這種裝置間的區(qū)別在于使用該裝置的方法。在圖1的應(yīng)用實例中，從待干燥物料排除水蒸汽，用加熱過的水來加熱物料。所用的蒸汽是由從外面輸入裝置內(nèi)的待干燥物料的水分產(chǎn)生的。
然而在圖2的實施例中，涉及一個完全封閉的系統(tǒng)，在這種情況下，蒸汽是在真空噴射室8內(nèi)，通過管子81裝有的噴咀82噴射水而產(chǎn)生的。蒸汽通過出口83，從噴射室8經(jīng)供蒸汽管21進入裝置1。在裝置1中，用已知方法，將含于蒸汽中的熱能以及泵電機的廢熱供給流經(jīng)水環(huán)式真空泵的水，這樣，在此實施例中，加熱過的水通過排水管22，經(jīng)入口62′供給散熱器6′的水室61′。這種水產(chǎn)生的熱量用來加熱，而冷卻后的水通過回流管63′和水回流管64′返回裝置1，并通過熱交換器4進入水環(huán)式真空泵。
從回流管63′和水回流管64′的支管84引出水流，導(dǎo)向噴射室8中的噴射管81，通過該支管84補充經(jīng)由蒸汽出口83抽出的蒸發(fā)的水量。同時，噴射室8形成第二個循環(huán)的一部分，這循環(huán)是通過入口91，出口92及水泵93，將吸熱器9連接到噴射室8而構(gòu)成的。噴射室8下面的水泵93將噴射室8中凝結(jié)了的水和未被蒸發(fā)的水泵送，經(jīng)過吸熱器9，使這些水因吸收環(huán)境熱量或廢熱而被加熱。來自吸熱器9加熱過的水與經(jīng)由支管84引入的水一起進入噴射管81，被噴射入噴射室8。這樣，在噴射室8產(chǎn)生的水蒸汽得到比較高的熱量，可在裝置1中，用已知方法將該熱量轉(zhuǎn)換成適合于加熱用的熱能。
將水噴射到噴射室8之前，可使用吸熱器，除了加熱水之外還可用來加熱噴射室8產(chǎn)生的水蒸汽，或者只加熱噴射室8產(chǎn)生的水蒸汽而不加熱水。在這個實施例中，在水支管84的水環(huán)路最高處還提供帶有通氣孔71的平衡槽7。
因為在裝置1的應(yīng)用中，低真空已足以運行，所以真空泵2可以省略，這意味著供汽管21可直接連接到中間蒸汽管22，即連接到水環(huán)式真空泵3，結(jié)果形成根據(jù)本發(fā)明方法實施的最簡單、成本又低廉的裝置。
圖3表示圖1裝置的第二個實施方案，這個實施方案的主要新項目是絕熱外殼10、11不僅封住真空泵2和3，以及熱交換器4，而且還把除了進料部分51以外的真空干燥裝置5、平衡槽7，以及連接裝置1和干燥裝置5的管21、32和64，都封住，因此，能量效率高。實際試驗已證明，管32中溫度可高達90℃，無需另外加熱即可將水從裝置1引向干燥裝置5。
在操作方面，圖3的裝置與圖1的裝置相同，因此不需要在此作個別的重復(fù)解釋。此外，在圖1和圖3中用相同的數(shù)字標(biāo)注裝置的相同部件，因而可參考圖1。
在同時需要真空和熱能的地方，自然可以實現(xiàn)使用本發(fā)明的方法和使用本裝置的最大優(yōu)點，然而，只用作產(chǎn)生熱量的熱泵方式的應(yīng)用也是可行的。
在本方法或作為熱泵的裝置的使用中，特別有益的是用水作為流體，而不用如氨或含氯氟烴之類危險的致冷劑。另外，本發(fā)明的方法和裝置還可用于熱量回收也是極其重要的蒸餾領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.水蒸汽的真空冷凝方法，最好采用來自干燥裝置的水蒸汽，由液體流過液環(huán)式真空泵產(chǎn)生真空，而液環(huán)式真空泵中的蒸汽被冷凝成流過真空泵的液體，其特征在于用水作為流過液環(huán)式真空泵(3)的液體，在水循環(huán)中傳送水，至少用一個熱交換器(6，6′)將水產(chǎn)生的熱量用于加熱，在流入水環(huán)式真空泵(3)之前，在循環(huán)中傳送的水先通過熱交換器(4)，將泵(3)及其驅(qū)動裝置(33)中的廢熱傳給水，由泵(3)與其驅(qū)動裝置(33)以及熱交換器(4)周圍的絕熱外殼(10，11)防止熱損耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的冷凝方法，其特征在于水環(huán)式真空泵(3)是作為旋轉(zhuǎn)閥真空泵或氣環(huán)式真空泵(2)的前級真空泵使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2的冷凝方法，其特征在于采用真空干燥物料裝置(5)中作為廢蒸汽的水蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1-3的冷凝方法，其特征在于產(chǎn)生熱量的熱交換器(6)是真空干燥裝置(5)的一部分，并且為正干燥物料提供熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1和2的冷凝方法，其特征在于該蒸汽是在密閉的真空噴射室8中，通過噴射由水環(huán)式真空泵(3)的水循環(huán)支路導(dǎo)出的水而產(chǎn)生的，而且，將噴射前的水和/或噴射產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入用于吸收環(huán)境熱量和/或廢熱的吸熱器(9)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1-5所述方法的實施裝置，具有將水蒸汽輸送管連接到抽吸端的液環(huán)式真空泵，具有把液體供給液環(huán)式真空泵的供液管，以及具有把液體從液環(huán)式真空泵排出的排泄管，其特征在于水環(huán)式真空泵輸送的液體是水，循環(huán)水至少通過一個連接在排水管(32)和供水管(31)之間的熱交換器(6，6′)，并從循環(huán)水中提供用于加熱的熱量，通過熱交換器4″將泵(3)及其驅(qū)動裝置(33)的廢熱傳給水，熱交換器(4)插設(shè)在泵(3)前頭的供水管31之中，并用絕熱外殼(10，11)圍住泵(3)及其驅(qū)動裝置(33)，而且設(shè)有導(dǎo)管直通口(13，13′，13″)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的裝置，其特征在于旋轉(zhuǎn)閥真空泵或氣環(huán)式真空泵(2)連接在水環(huán)式真空泵(3)的前頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6和7的裝置，其特征在于預(yù)熱和增熱裝置(75)配置在排水管(32)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6～8的裝置，其特征在于絕熱外殼(10，11)還封住真空干燥裝置(5)，該裝置通過水蒸汽輸送管(21)將蒸汽送到真空泵(2，3)，其中，用熱交換器(6)來加熱待干燥物品。
專利摘要
水蒸汽的真空冷凝方法，最好采用來自干燥裝置的水蒸汽，由液體流過液環(huán)式真空泵產(chǎn)生真空，而液環(huán)式真空泵中的蒸汽被冷凝成流過真空泵的液體，其特征在于用水作為流過液環(huán)式真空泵(3)的液體，在水循環(huán)中傳送水，至少用一個熱交換器(6，6)將水產(chǎn)生的熱量用于加熱，在流入水環(huán)式真空泵(3)之前，在循環(huán)中傳送的水先通過熱交換器(4)，將泵(3)及其驅(qū)動裝置(33)中的廢熱傳給水，由泵(3)與其驅(qū)動裝置(33)以及熱交換器(4)周圍的絕熱外殼(10，11)防止熱損耗。
文檔編號B01D5/00GK87102717SQ87102717
公開日1988年1月13日 申請日期1987年4月8日
發(fā)明者海因茨·艾科爾茲 申請人:海因茨·艾科爾茲導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan