一種新型液體氣化裝置及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型液體氣化裝置及工作方法，其中的一種新型液體氣化裝置，包括：氣化器、熱源液出口、氣化液體入口、熱源液入口及氣體出口；所述熱源液出口連接氣化器；所述氣化液體入口設(shè)置在氣化器外部；所述熱源液入口連接氣化器；所述氣體出口設(shè)置在氣化器外部；所述氣化器內(nèi)設(shè)有真空發(fā)生器、回氣管、真空發(fā)生器出口、第一連接器、細(xì)換熱管、第二連接器、中換熱管、第三連接器、粗換熱管、第四連接器、漸變管及三通連接器。本發(fā)明的射流結(jié)構(gòu)引入的已經(jīng)汽化的氣體，對(duì)液態(tài)的待汽化氣體進(jìn)行物理霧化，并且經(jīng)過(guò)熱交換，使之大部分汽化，這樣的超低溫汽體比熱較小，溫度很低，和換熱管壁接觸均勻，且大溫差提高換熱效率。
【專利說(shuō)明】一種新型液體氣化裝置及工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液體氣化裝置，具體涉及一種新型液體氣化裝置及工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的液體氣化裝置從液態(tài)到氣體逐步氣化，溫差逐漸減小，熱交換效率低；換熱 不均勻，氣化器內(nèi)外換熱部位容易出現(xiàn)結(jié)霜、結(jié)冰凍結(jié)現(xiàn)象；同時(shí)由于熱傳導(dǎo)的延遲，一般 最終輸出的氣體溫度至少低于熱源約5攝氏度。不能達(dá)到高效的換熱效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明根據(jù)流體力學(xué)原理，利用入口待氣化的液態(tài)氣體的動(dòng)能，吸入部分已經(jīng)氣 化的氣體混合，實(shí)現(xiàn)物理霧化和初步汽化，盡可能使待氣化的液態(tài)氣體在吸熱汽化、氣化過(guò) 程中保持較低溫度，與熱源保持較大的溫差，因而具有盡可能大的吸熱能力，并使得熱交換 均勻，提高換熱效率。還利用流體力學(xué)原理中可壓縮的流體當(dāng)流管截面積增加，會(huì)引起流速 下降，溫度下降，壓力降低的原理，使換熱中的氣體通過(guò)增加管路橫截面(流管截面）盡可能 保持較低溫度，盡可能保持較大溫差，最大限度提高吸熱能力。最終使汽化、氣化的氣體在 同等熱源條件下具有較高的溫度，較高的壓力。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種新型液體氣化裝置，包括：氣化器、熱源液出 口、氣化液體入口、熱源液入口及氣體出口；所述熱源液出口連接氣化器；所述氣化液體入 口設(shè)置在氣化器外部；所述熱源液入口連接氣化器；所述氣體出口設(shè)置在氣化器外部；所 述氣化器內(nèi)設(shè)有真空發(fā)生器、回氣管、真空發(fā)生器出口、第一連接器、細(xì)換熱管、第二連接 器、中換熱管、第三連接器、粗換熱管、第四連接器、漸變管及三通連接器；所述氣化液體入 口連接真空發(fā)生器；所述真空發(fā)生器連接真空發(fā)生器出口；所述回氣管連接真空發(fā)生器； 所述真空發(fā)生器出口連接第一連接器；所述第一連接器連接細(xì)換熱管；所述細(xì)換熱管連接 第二連接器；所述第二連接器連接中換熱管；所述中換熱管連接第三連接器；所述第三連 接器連接粗換熱管；所述粗換熱管連接第四連接器；所述第四連接器連接漸變管；所述漸 變管連接三通連接器；所述三通連接器分別連接氣體出口和回氣管。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種新型液體氣化裝置工作方法，包括以下步 驟： S1，所述熱源液入口輸入熱源液； 52, 用泵把待氣化的液體從氣化液體入口輸入到真空發(fā)生器； 53, 所述真空發(fā)生器待汽化的液態(tài)形成的射流帶動(dòng)周圍液體或氣體一起流動(dòng)，在回氣 管形成抽真空作用，因而通過(guò)管路吸入部分已經(jīng)氣化的氣體，與射流混合，氣體溫度下降， 部分氣體釋放汽化熱使液體溫度上升，一部分液體氣化，根據(jù)從回氣管吸入的氣體溫度不 同，所含熱量不同，形成霧化、汽化、氣化效果； 54, 所述真空發(fā)生器內(nèi)隨著射流與回氣管吸入氣體混合形成霧狀或汽狀或完全氣化的 氣體通過(guò)真空發(fā)生器出口輸出； 55, 所述真空發(fā)生器出口輸出的霧狀液體或汽狀液體或氣體通過(guò)第一連接器輸出到細(xì) 換熱管； 56, 處于氣態(tài)或溫度較低的汽化或霧化的液態(tài)氣體，以霧狀或汽狀或氣體形式進(jìn)入細(xì) 換熱管中，隨著外壁和充斥于氣化器中的熱源液所含熱量的傳入管路中換熱，里面尚處于 液態(tài)的液體開始沸騰汽化，已經(jīng)汽化、氣化的氣體升溫，隨著沸騰，隨著升溫，體積膨脹，由 液態(tài)的不可壓縮流體變成可壓縮流體，壓力升高，溫度接近管壁外的提供熱量的熱液源； 57, 氣化的液體經(jīng)過(guò)第二連接器進(jìn)入到橫截面面積增加的中換熱管后，因?qū)崿F(xiàn)膨脹，壓 力下降，溫度下降，管路中氣體和管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，繼續(xù)升溫，壓力逐 步回升，管路內(nèi)外溫差逐漸接近，趨向于傳熱平衡；再通過(guò)第三連接器進(jìn)入到粗換熱管，換 熱管路面積再次增加，管路內(nèi)已經(jīng)氣化、汽化的氣體壓力又一次下降，溫度又一次下降，和 管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，又繼續(xù)吸熱升溫，吸熱升壓，然后通過(guò)第四連接器 輸出到連接漸變管； 58, 在經(jīng)過(guò)連接漸變管時(shí)，管路面積逐步縮小，壓力逐步增加，溫度上升，達(dá)到或能略高 于熱源液的溫度，通過(guò)三通連接器一部分通過(guò)氣體出口輸出，一部分氣化的氣體通過(guò)回氣 管倒回到真空發(fā)生器，再次在真空發(fā)生器中進(jìn)行混合； 59, 進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
[0006] 進(jìn)一步地，所述步驟S4具體為：在待汽化液體流量較小的情況下，通過(guò)射流抽真 空作用吸入的回氣攜帶的熱能不足以使與其混合的液體發(fā)生汽化，就形成霧狀液滴；在氣 化器流量非常小的情況下，射流量很小，回氣管產(chǎn)生抽真空的作用很小，管路內(nèi)液體氣化過(guò) 程和傳統(tǒng)的氣化器接近或相同。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明利用流體的動(dòng)能使得蒸發(fā)器內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，加快熱交換、使得熱交換均 勻； 本發(fā)明的利用真空發(fā)生器的射流結(jié)構(gòu)引入的已經(jīng)汽化、氣化的氣體，根據(jù)熱源液不同 的溫度，回氣溫度不同，與液態(tài)的待汽化氣體混合后能產(chǎn)生物理霧化、汽化、氣化不同效果， 并且經(jīng)過(guò)熱量混合交換，使之大部分汽化，這樣的超低溫汽體比熱較小，溫度較低，和換熱 管壁接觸均勻，且大溫差提高換熱效率； 本發(fā)明設(shè)計(jì)的管路(氣體流管）從細(xì)到粗，雖然不斷吸收熱量，但流動(dòng)的氣體體積膨脹， 會(huì)發(fā)生壓力下降，溫度降低，因而能盡可能創(chuàng)造較大溫差吸收熱量，在出口管路收口，橫截 面積減小(流管變細(xì))，引起流動(dòng)的已經(jīng)氣化的氣體升壓升溫，使得排出的氣化后的氣體具 有最大的壓力和溫度，提高換熱效率。當(dāng)沒(méi)有氣體流動(dòng)時(shí)，則相當(dāng)于普通氣化器，靜態(tài)的氣 體流管變化沒(méi)有升降壓力、升降溫度的效果。
[0008] 除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。 下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0009]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】 構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例 及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0010] 圖1是本發(fā)明的一種新型液體氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的一種新型液體氣化裝置工作方法流程圖。
[0011]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】： 1為氣化器、2為熱源液出口、3為氣化液體入口、4為熱源液入口、5為氣體出口、6為真 空發(fā)生器、7為回氣管、8為真空發(fā)生器出口、9為第一連接器、10為細(xì)換熱管、11為第二連 接器、12為中換熱管、13為第三連接器、14為粗換熱管、15為第四連接器、16為漸變管及17 為三通連接器。
[0012]

【具體實(shí)施方式】 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā) 明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0013] 實(shí)施例1 圖1示出了本發(fā)明的一種新型液體氣化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 參考圖1，如圖1所示的一種新型液體氣化裝置，包括：氣化器1、熱源液出口 2、氣 化液體入口 3、熱源液入口 4及氣體出口 5 ;所述熱源液出口 2連接氣化器1 ;所述氣化液體 入口 3設(shè)置在氣化器1外部；所述熱源液入口 4連接氣化器1 ;所述氣體出口 5設(shè)置在氣化 器1外部；所述氣化器1內(nèi)設(shè)有真空發(fā)生器6、回氣管7、真空發(fā)生器出口 8、第一連接器9、 細(xì)換熱管10、第二連接器11、中換熱管12、第三連接器13、粗換熱管14、第四連接器15、漸 變管16及三通連接器17 ;所述氣化液體入口 3連接真空發(fā)生器6 ;所述真空發(fā)生器6連接 真空發(fā)生器出口 8 ;所述回氣管7連接真空發(fā)生器6 ;所述真空發(fā)生器出口 8連接第一連接 器9 ;所述第一連接器9連接細(xì)換熱管10 ;所述細(xì)換熱管10連接第二連接器11 ;所述第二 連接器11連接中換熱管12 ;所述中換熱管12連接第三連接器13 ;所述第三連接器13連接 粗換熱管14 ;所述粗換熱管14連接第四連接器15 ;所述第四連接器15連接漸變管16 ;所 述漸變管16連接三通連接器17 ;所述三通連接器17分別連接氣體出口 5和回氣管7。
[0015] 實(shí)施例2 圖2示出了本發(fā)明的一種新型液體氣化裝置工作方法流程圖。
[0016] 參考圖2,如圖2所示，一種新型液體氣化裝置工作方法，包括以下步驟： S1，所述熱源液入口 4輸入熱源液； 52, 用泵把待氣化的液體從氣化液體入口 3輸入到真空發(fā)生器6 ; 53, 所述真空發(fā)生器6待汽化的液態(tài)形成的射流帶動(dòng)周圍液體或氣體一起流動(dòng)，在回 氣管7形成抽真空作用，因而通過(guò)管路吸入部分已經(jīng)氣化的氣體，與射流混合，氣體溫度下 降，部分氣體釋放汽化熱使液體溫度上升，一部分液體氣化，根據(jù)從回氣管7吸入的氣體溫 度不同，所含熱量不同，形成霧化、汽化、氣化效果； 54, 所述真空發(fā)生器6內(nèi)隨著射流與回氣管7吸入氣體混合形成霧狀或汽狀或完全氣 化的氣體通過(guò)真空發(fā)生器出口 8輸出； 55, 所述真空發(fā)生器出口 8輸出的霧狀液體或汽狀液體或氣體通過(guò)第一連接器9輸出 到細(xì)換熱管10 ; 56, 處于氣態(tài)或溫度較低的汽化或霧化的液態(tài)氣體，以霧狀或汽狀或氣體形式進(jìn)入 細(xì)換熱管10中，隨著外壁和充斥于氣化器中的熱源液所含熱量的傳入管路中換熱，里面尚 處于液態(tài)的液體開始沸騰汽化，已經(jīng)汽化、氣化的氣體升溫，隨著沸騰，隨著升溫，體積膨 脹，由液態(tài)的不可壓縮流體變成可壓縮流體，壓力升高，溫度接近管壁外的提供熱量的熱液 源； 57, 氣化的液體經(jīng)過(guò)第二連接器11進(jìn)入到橫截面面積增加的中換熱管12后，因?qū)崿F(xiàn)膨 脹，壓力下降，溫度下降，管路中氣體和管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，繼續(xù)升溫， 壓力逐步回升，管路內(nèi)外溫差逐漸接近，趨向于傳熱平衡；再通過(guò)第三連接器13進(jìn)入到粗 換熱管14,換熱管路面積再次增加，管路內(nèi)已經(jīng)氣化、汽化的氣體壓力又一次下降，溫度又 一次下降，和管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，又繼續(xù)吸熱升溫，吸熱升壓，然后通過(guò) 第四連接器15輸出到連接漸變管16 ; 58, 在經(jīng)過(guò)連接漸變管16時(shí)，管路面積逐步縮小，壓力逐步增加，溫度上升，達(dá)到或能 略高于熱源液的溫度，通過(guò)三通連接器17 -部分通過(guò)氣體出口 5輸出，一部分氣化的氣體 通過(guò)回氣管7倒回到真空發(fā)生器6,再次在真空發(fā)生器6中進(jìn)行混合； 59, 進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
[0017] 所述步驟S4具體為：在待汽化液體流量較小的情況下，通過(guò)射流抽真空作用吸入 的回氣攜帶的熱能不足以使與其混合的液體發(fā)生汽化，就形成霧狀液滴；在氣化器流量非 常小的情況下，射流量很小，回氣管產(chǎn)生抽真空的作用很小，管路內(nèi)液體氣化過(guò)程和傳統(tǒng)的 氣化器接近或相同。
[0018] 本發(fā)明利用流體的動(dòng)能使得蒸發(fā)器內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)運(yùn)動(dòng)、盡可能迅速霧化、汽化、氣 化，比熱減小、溫度較低、換熱均勻；射流結(jié)構(gòu)(真空發(fā)生器）引入的已經(jīng)汽化的氣體，對(duì)液 態(tài)的待汽化氣體進(jìn)行物理霧化，并且經(jīng)過(guò)熱交換，使之大部分汽化；設(shè)計(jì)的管路(氣體流 管）從細(xì)到粗，在出口管路收口，再?gòu)拇值郊?xì)，引起氣體增溫、升壓，最大限度提高輸出氣體 的壓力、溫度。
[0019] 本發(fā)明增加溫差以增強(qiáng)吸熱能力，提高熱量傳導(dǎo)，提高熱效率；盡可能使換熱強(qiáng)度 均勻，比熱均勻，減少局部結(jié)霜、冷凍；利用可壓縮流體的熱力學(xué)特性，提高換熱效率，提高 輸出氣體溫度；利用物理方法在進(jìn)入時(shí)變成汽態(tài)，不使用外部能源，不會(huì)讓提供熱源的液體 凍結(jié)，保持溫差；真空發(fā)生器出去變成超低溫氣體，換熱均勻；利用可壓縮流體提高換熱效 率，讓輸出的氣體攜帶盡可能多的熱量，盡可能高的輸出溫度。 本發(fā)明可以用于各種壓力、溫度的液體氣化，-240°C ~+300°C ;可以在高壓、超高壓、超 低溫的情況下使用；熱源可以是空氣源、水源、油源、火源；其它改變流管面積的方式，如并 聯(lián)管路；管路排布的形式無(wú)關(guān)，使用螺旋方式或迂回方式或別的方式都可以。
[0020] 本發(fā)明利用流體的動(dòng)能使得蒸發(fā)器內(nèi)部工質(zhì)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，加快熱交換、使得熱交換 均勻； 本發(fā)明的利用真空發(fā)生器的射流結(jié)構(gòu)引入的已經(jīng)汽化、氣化的氣體，根據(jù)熱源液不同 的溫度，回氣溫度不同，與液態(tài)的待汽化氣體混合后能產(chǎn)生物理霧化、汽化、氣化不同效果， 并且經(jīng)過(guò)熱量混合交換，使之大部分汽化，這樣的超低溫汽體比熱較小，溫度較低，和換熱 管壁接觸均勻，且大溫差提高換熱效率； 本發(fā)明設(shè)計(jì)的管路(氣體流管）從細(xì)到粗，雖然不斷吸收熱量，但流動(dòng)的氣體體積膨脹， 會(huì)發(fā)生壓力下降，溫度降低，因而能盡可能創(chuàng)造較大溫差吸收熱量，在出口管路收口，橫截 面積減小(流管變細(xì))，引起流動(dòng)的已經(jīng)氣化的氣體升壓升溫，使得排出的氣化后的氣體具 有最大的壓力和溫度，提高換熱效率。當(dāng)沒(méi)有氣體流動(dòng)時(shí)，則相當(dāng)于普通氣化器，靜態(tài)的氣 體流管變化沒(méi)有升降壓力、升降溫度的效果。
[0021] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型液體氣化裝置，其特征在于，包括：氣化器（1)、熱源液出口（2)、氣化液體 入口（3)、熱源液入口（4)及氣體出口（5);所述熱源液出口（2)連接氣化器（1);所述氣化 液體入口（3)設(shè)置在氣化器（1)外部；所述熱源液入口（4)連接氣化器（1);所述氣體出口 (5)設(shè)置在氣化器（1)外部；所述氣化器（1)內(nèi)設(shè)有真空發(fā)生器（6)、回氣管（7)、真空發(fā)生 器出口（8)、第一連接器（9)、細(xì)換熱管（10)、第二連接器（11)、中換熱管（12)、第三連接器 (13) 、粗換熱管（14)、第四連接器（15)、漸變管（16)及三通連接器（17);所述氣化液體入口 (3)連接真空發(fā)生器（6);所述真空發(fā)生器（6)連接真空發(fā)生器出口（8);所述回氣管（7)連 接真空發(fā)生器（6);所述真空發(fā)生器出口（8)連接第一連接器（9);所述第一連接器（9)連接 細(xì)換熱管（10);所述細(xì)換熱管（10)連接第二連接器（11);所述第二連接器（11)連接中換 熱管（12);所述中換熱管（12)連接第三連接器（13);所述第三連接器（13)連接粗換熱管 (14) ;所述粗換熱管（14)連接第四連接器（15);所述第四連接器（15)連接漸變管（16);所 述漸變管（16)連接三通連接器（17);所述三通連接器（17)分別連接氣體出口（5)和回氣 管（7)。
2. -種新型液體氣化裝置工作方法，其特征在于，包括以下步驟： S1，所述熱源液入口（4)輸入熱源液； S2,用泵把待氣化的液體從氣化液體入口（3)輸入到真空發(fā)生器（6); S3，所述真空發(fā)生器（6 )待汽化的液態(tài)形成的射流帶動(dòng)周圍液體或氣體一起流動(dòng)，在回 氣管（7)形成抽真空作用，因而通過(guò)管路吸入部分已經(jīng)氣化的氣體，與射流混合，氣體溫度 下降，部分氣體釋放汽化熱使液體溫度上升，一部分液體氣化，根據(jù)從回氣管（7)吸入的氣 體溫度不同，所含熱量不同，形成霧化、汽化、氣化效果； 54, 所述真空發(fā)生器（6)內(nèi)隨著射流與回氣管（7)吸入氣體混合形成霧狀或汽狀或完 全氣化的氣體通過(guò)真空發(fā)生器出口（8)輸出； 55, 所述真空發(fā)生器出口（8)輸出的霧狀液體或汽狀液體或氣體通過(guò)第一連接器（9) 輸出到細(xì)換熱管（10); 56, 處于氣態(tài)或溫度較低的汽化或霧化的液態(tài)氣體，以霧狀或汽狀或氣體形式進(jìn)入 細(xì)換熱管（10)中，隨著外壁和充斥于氣化器中的熱源液所含熱量的傳入管路中換熱，里面 尚處于液態(tài)的液體開始沸騰汽化，已經(jīng)汽化、氣化的氣體升溫，隨著沸騰，隨著升溫，體積膨 脹，由液態(tài)的不可壓縮流體變成可壓縮流體，壓力升高，溫度接近管壁外的提供熱量的熱液 源； 57, 氣化的液體經(jīng)過(guò)第二連接器（11)進(jìn)入到橫截面面積增加的中換熱管（12)后，因?qū)?現(xiàn)膨脹，壓力下降，溫度下降，管路中氣體和管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，繼續(xù)升 溫，壓力逐步回升，管路內(nèi)外溫差逐漸接近，趨向于傳熱平衡；再通過(guò)第三連接器（13)進(jìn)入 到粗換熱管（14)，換熱管路面積再次增加，管路內(nèi)已經(jīng)氣化、汽化的氣體壓力又一次下降， 溫度又一次下降，和管路外熱源液溫差增加，吸熱能力增加，又繼續(xù)吸熱升溫，吸熱升壓，然 后通過(guò)第四連接器（15)輸出到連接漸變管（16); 58, 在經(jīng)過(guò)連接漸變管（16)時(shí)，管路面積逐步縮小，壓力逐步增加，溫度上升，達(dá)到或能 略高于熱源液的溫度，通過(guò)三通連接器（17) -部分通過(guò)氣體出口（5)輸出，一部分氣化的 氣體通過(guò)回氣管（7)倒回到真空發(fā)生器（6)，再次在真空發(fā)生器（6)中進(jìn)行混合； 59, 進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型液體氣化裝置工作方法，其特征在于，所述步驟S4具 體為：在待汽化液體流量較小的情況下，通過(guò)射流抽真空作用吸入的回氣攜帶的熱能不足 以使與其混合的液體發(fā)生汽化，就形成霧狀液滴；在氣化器流量非常小的情況下，射流量很 小，回氣管產(chǎn)生抽真空的作用很小，管路內(nèi)液體氣化過(guò)程和傳統(tǒng)的氣化器接近或相同。
【文檔編號(hào)】F17C9/02GK104089180SQ201410358965
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月27日
【發(fā)明者】茍仲武 申請(qǐng)人:茍仲武