一种喷雾旋转蒸汽发生器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种喷雾旋转蒸汽发生器，包括旋转翅片腔、蒸发室、I型动静交换器、冷凝水出口系统、II型动静交换器和加热蒸汽进气系统，旋转翅片腔包括翅片主管和翅片槽；蒸发室包括蒸发室壁、二次蒸汽出口、残留水出口和喷雾系统；I型动静交换器包括连接管和皮带轮；冷凝水出口系统包括一个大小头、弯头、连接管和连接法兰；II型动静交换器包括一个大小头和连接管；加热蒸汽进气系统包括相关连接的连接管和弯头。本发明能够克服现有换热器中原料水与换热列管接触面积小且分布不均，传热系数小，导致换热效率低等技术问题，提高加工效率，促使蒸发速度更快，蒸发效果更好，节能、高效、环保。
【专利说明】
一种喷雾旋转蒸汽发生器
技术领域
[0001]本发明型涉及一种蒸汽发生器技术领域，特别是涉及一种热流体加热式的喷雾旋转蒸汽发生器。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平提高和科学技术进步，与人体密切相关的制药、食品、饮料等行业卫生问题不断完善，蒸汽发生器广泛用于制药、食品、饮料等行业耳朵管道及存储罐的灭菌消毒等领域。目前蒸汽发生器多采用列管式换热器，最早的列管式换热器由于没有折流板的作用，壳程流动比较平稳，导致传热系数小，对列管中水的干预功能比较麻烦。在此基础上，人们开发了一系列壳程安装有折流板的列管换热器，包括弓形折流板换热器和螺旋折流板换热器。
[0003]公开号为CN204404134 U的专利文献公开了一种直列管式纯蒸汽发生器，其主体包括蒸汽罐体和换热器，它们由浓缩水回流管连接，为了防止列管干烧，导致热变形，蒸汽罐体中蓄有一定体积的水，在蒸发器停止工作时，蒸汽罐体存在一定量的水未蒸发，这样不仅使得有部分能量损失，而且产生蒸汽的时间长，若经常间断使用，蓄水的热损失十分庞大，不够节能经济。公开号为CN2844831Y的专利文献公开了一种非等距弓形折流板换热器，它的核心是折流板非等距的分布，它在一定程度上降低了流动压降，提高了传热能力，但是弓形折流板结构自身存在的缺陷，流动死区和流体对管束的诱导振动并没有真正解除。公开号为CN101706227的专利文献公开了一种无缺口折流板管壳式换热器，这个专利的折流板虽然减小了压力降和传热死区，提高了传热效率，减缓了管子的振动和磨损，但是它将普通弓形折流板换热器壳程的流体由穿过管束的横流改变为沿管束的纵流，对流基本没有折流作用。针对弓形折流板自身存在的缺陷，人们开发了螺旋折流板换热器。现有的螺旋折流板换热器有两类，一类是采用两块或多块扇形、椭圆形平板组成近似螺旋曲面的非连续螺旋折流板换热器，如公开号CN2655156的专利文献，就是由多块四分之一圆的扇形组成近似的螺旋曲面结构；另一类是采用连续螺旋曲面的连续螺旋折流板换热器，如公开号为CN101021394的专利文献，它在换热器的外壳程和中壳程都采用了连续螺旋折流板。这两种螺旋折流板换热器虽然使流体流动形式更加合理，减少了管子的振动、壳程流体流动死区和流动压降，但是由于其离心力作用会造成中心与外围流体不均，不适合直径较大的换热器，而且由于现有技术的不成熟，螺旋折流板的加工困难，且成本高。
[0004]以上列管换热器均存在技术问题，如列管在折流板扰流作用下产生的震动，对列管的损伤，以及加热蒸汽在折流板作用下增大了列管受热的不均等影响。为了避免加热蒸汽的泄露污染，换热器采用双管板式，但增加了加工成本。目前喷雾式蒸汽发生器大多采用电加热管作为热源，热流体作为加热源的喷雾式蒸汽发生器几乎没有，一种热流体加热式的喷雾式蒸汽发生器的开发不可避免。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明旨在提供一种喷雾旋转蒸汽发生器，能够克服现有换热器中原料水与换热列管接触面积小且分布不均，传热系数小，导致换热效率低等技术问题。
[0006]为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案:一种喷雾旋转蒸汽发生器，包括旋转翅片腔、蒸发室、I型动静交换器、冷凝水出口系统、II型动静交换器和加热蒸汽进气系统，其特征在于:
[0007]所述旋转翅片腔包括翅片主管和翅片槽，所述翅片主管开有多孔，与翅片槽连接形成换热主体;所述旋转翅片腔一端与I型动静交换器连接，另一端与II型动静交换器连接；
[0008]所述蒸发室包括蒸发室壁、二次蒸汽出口、残留水出口和喷雾系统，所述蒸发室套设在旋转翅片腔外并保持密封；
[0009]所述I型动静交换器包括连接管和皮带轮，所述皮带轮设在连接管外壁；
[0010]所述冷凝水出口系统包括一个大小头、弯头、与大小头配合的两端不同直径的连接管、连接法兰，所述连接管大直径一端与连接法兰连接，所述连接管另一端与大小头一端连接，所述大小头另一端连接弯头；
[0011]所述II型动静交换器包括一个大小头、与大小头配合的两端不同直径的连接管，所述连接管小直径一端与旋转翅片腔连接，连接管大直径一端与加热蒸汽进气系统连接；
[0012]所述加热蒸汽进气系统包括相关连接的连接管和弯头，所述连接管与II型动静交换器连接管大直径一端连接。
[0013]进一步的，所述旋转翅片腔还包括连接法兰、卡簧、轴承、轴用旋转格莱圈、轴流风扇、大小头和连接管;所述翅片主管与连接管连接，再与大小头连接，然后通过连接管与连接法兰连接。
[0014]进一步的，所述翅片主管与半径比翅片主管小0.333倍轴承内圈厚度的连接管连接。
[0015]进一步的，所述蒸发室还包括包括轴承透盖、轴承座、法兰和轴用旋转格莱圈槽；所述轴承座与法兰连接，所述轴承透盖与轴承座单头螺栓连接，给轴承定位;所述法兰开有格莱圈槽，安装旋转翅片腔上的轴用旋转格莱圈，对蒸发室密封。
[0016]进一步的，所述I型动静交换器还包括连接法兰、轴承透盖、卡簧、轴承、孔用旋转格莱圈槽、格莱圈座和大小头;所述皮带轮连接在连接管外壁;靠近轴承端的连接法兰通过轴承透盖与冷凝水出口系统的连接法兰连接，连接法兰之间有垫圈密封。
[0017]进一步的，所述II型动静交换器还包括连接法兰，所述连接管小直径一端与旋转翅片腔的连接法兰连接，连接管大直径一端通过轴承透盖与加热蒸汽进气系统的连接法兰连接。
[0018]进一步的，所述加热蒸汽进气系统还包括连接法兰、轴承透盖、卡簧、轴承、孔用旋转格莱圈槽、格莱圈座、大小头;所述格莱圈座上开有孔用旋转格莱圈槽，同时对轴承起固定作用;靠近轴承端的连接法兰通过轴承透盖与翅片旋转腔的连接法兰连接。
[0019]进一步的，所述二次蒸汽出口安装在蒸发室顶部。
[0020]相较于现有技术，本发明具有如下有益效果:
[0021]1、本产品使用翅片槽，降低了双管板换热器加工时列管与胀接管板、焊接管板一一对应的操作难度，提高了加工效率；
[0022]2、同等质量水经雾化后液滴的表面积是经列管布膜器形成液膜表面积的200-1000倍，增加了换热接触面积，促使蒸发速度更快，蒸发效果更好；
[0023]3、旋转的翅片腔增加了翅片外壁与雾滴的传热系数；
[0024]4、扇叶既可以产生向下的风，也可以实现一部分挡水板的作用，对水、汽进行分离；
[0025]5、通过变频器控制电动机的频率，从而控制电动机转速，使翅片旋转腔速度呈折线周期波动，增加蒸发室的混乱强度，强化传热；
[0026]6、喷雾直接蒸发具有节能、高效、环保的优点;蒸发效率高，工作效率提高4-6倍。
【附图说明】
[0027]图1是本发明结构示意图；
[0028]图2是本发明旋转翅片腔结构示意图；
[0029]图3是本发明旋转翅片腔沿A-A线的剖面结构示意图；
[0030]图4是本发明蒸发室结构示意图；
[0031 ]图5是本发明I型动静交换器结构示意图；
[0032]图6是本发明冷凝水出口系统结构示意图；
[0033]图7是本发明加热蒸汽进气系统结构示意图；
[0034]图8是本发明II型动静交换器结构示意图；
[0035]其中:
[0036]1、连接法兰，2、轴承透盖，3、轴承座，4、卡簧，5、轴承，6、二次蒸汽出口，7、法兰，8、轴用旋转格莱圈，9、轴用旋转格莱圈槽，10、轴流风扇，11、翅片槽，12、残留水出口，13、皮带轮，14、孔用旋转格莱圈，15、孔用旋转格莱圈槽，16、格莱圈座，17、大小头，18、连接管，19、弯头，20、蒸发室，21、翅片主管，22、蒸发室壁，23、喷雾系统。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0038]参照图1和图6所示，本发明提供一种喷雾旋转蒸汽发生器，包括旋转翅片腔、蒸发室、I型动静交换器、冷凝水出口系统、II型动静交换器和加热蒸汽进气系统。所述旋转翅片腔包括翅片主管21和翅片槽11，所述翅片主管21开有多孔，与翅片槽11连接形成换热主体；所述旋转翅片腔一端与I型动静交换器连接，另一端与II型动静交换器连接;所述蒸发室包括蒸发室壁22、二次蒸汽出口6、残留水出口 12和喷雾系统23，所述蒸发室套设在旋转翅片腔外并保持密封;所述I型动静交换器包括连接管18和皮带轮13，所述皮带轮13设在连接管18外壁;所述冷凝水出口系统包括一个大小头17、弯头19、与大小头17配合的两端不同直径的连接管18、连接法兰I，所述连接管18大直径一端与连接法兰I连接，所述连接管18另一端与大小头17—端连接，所述大小头17另一端连接弯头19;所述II型动静交换器包括一个大小头17、与大小头17配合的两端不同直径的连接管18，所述连接管18小直径一端与旋转翅片腔连接，连接管18大直径一端与加热蒸汽进气系统连接;所述加热蒸汽进气系统包括相关连接的连接管18和弯头19，所述连接管18与II型动静交换器连接管18大直径一端连接。
[0039]将加热蒸汽由蒸汽入口进入旋转翅片腔内，在内部构件的作用下，形成湍流流动，与翅片进行热交换，使翅片温度上升，翅片外壁一部分热量由对流作用传递到蒸发室，对运动的水滴进行传热，大部分热量与撞击在在翅片的水滴群直接进行换热，使液滴相变蒸发，产生二次蒸汽。翅片腔的旋转促使换热均匀、增加热对流的作用，破坏水滴群的运动结构，增大水与翅片外壁的传热系数;轴流风扇对相邻翅片之间的流体域产生向下的风力，增加了液滴在蒸发室的运动时间和气流混乱程度，同时还对水、汽分离有一定的促进作用;翅片旋转腔通过法兰与焊有带轮的动静交换器相连，带轮与电动机带轮连接工作，通过变频器控制电动机的频率，控制转速，使翅片旋转腔速度呈折线周期波动，增加蒸发室的混乱强度，强化传热；原料水通过水栗送到多个喷雾器，喷雾器将水雾化成细小水滴群，同等质量水经雾化后液滴的表面积是经列管布膜器形成液膜表面积的200-1000倍，增加换热面积；由于雾化后的水滴直径很小，相变蒸发所需要的热量少，基本可以瞬间蒸发，加快了蒸发速度，同时也能产生高纯度二次蒸汽。
[0040]参照图1、图2和图3所示，作为更好地实施方式，所述旋转翅片腔由连接法兰I，卡簧4，轴承5，轴用旋转格莱圈8，轴流风扇10，翅片槽11，大小头17，连接管18，翅片主管21组成。翅片主管21开有多孔，与翅片槽11焊接形成换热主体;翅片主管21与半径比翅片主管21小0.333倍轴承内圈厚度的连接管18连接，再与大小头17焊接，最后通过连接管18与连接法兰焊接，轴流风扇焊接在翅片主管21上。旋转翅片腔一端通过连接法兰I与I型动静交换器连接法兰I螺栓连接，另一端与II型动静交换器螺栓连接。旋转翅片腔与蒸发室的法兰7，在轴用旋转格莱圈8的配合下保证密封。为了取得相似的技术效果，轴用旋转格莱圈8可用其他耐高温高压轴用/孔用密封圈替代。
[0041]参照图1和图4所示，作为更好地实施方式，所述蒸发室由轴承透盖2，轴承座3，二次蒸汽出口 6，法兰7，轴用旋转格莱圈槽9，残留水出口 12，蒸发室壁22，喷雾系统23组成。轴承座3与法兰7焊接，轴承透盖2与轴承座3单头螺栓连接，给轴承定位。法兰7开有轴用旋转格莱圈槽9，安装旋转翅片腔上的轴用旋转格莱圈8，对蒸发室密封。
[0042]参照图1和图5所示，作为更好地实施方式，所述I型动静交换器由连接法兰I，轴承透盖2，卡簧4，轴承5，皮带轮13，孔用旋转格莱圈槽15，格莱圈座16，大小头17，连接管18组成。格莱圈座16既可以安装孔用旋转格莱圈槽15，同时也对轴承起固定作用;皮带轮13直接焊接在连接管18外壁;将管路焊接好后，先安装轴承透盖2，固定卡簧4，再安装轴承5，最后焊接格莱圈座16;靠近轴承端的连接法兰I通过轴承透盖2与出口系统的连接法兰I螺栓连接，法兰间有垫圈密封。
[0043]参照图1和图8所示，作为更好地实施方式，所述II型动静交换器由一个大小头17和与之配合的两不同直径连接管18与连接法兰I焊接组成。小直径法兰与旋转翅片腔连接法兰I螺栓连接，大直径连接法兰I通过轴承透盖2与加热蒸汽进气系统连接法兰I螺栓连接。
[0044]参照图1和图7所示，作为更好地实施方式，所述加热蒸汽进气系统由连接法兰I，轴承透盖2，卡簧4，轴承5，孔用旋转格莱圈槽15，格莱圈座16，大小头17，连接管18，弯头19组成。格莱圈座16既可以安装孔用旋转格莱圈15，同时也对轴承5起固定作用，靠近轴承端的连接法兰I通过轴承透盖2与翅片旋转腔的连接法兰I螺栓连接。
[0045]作为更好地实施方式，所述二次蒸汽出口6安装在蒸发室顶部。
[0046]工作过程:
[0047]原料水通过水栗送到多个微雾喷雾器，微雾喷雾器将水雾化成细小水滴群，同等质量水经雾化后液滴的表面积是经列管布膜器形成液膜表面积的200-1000倍，增加换热面积。由于雾化后的水滴直径很小，每个水滴相变蒸发所需要的热量少，基本可以瞬间蒸发，加快了蒸发速度，同时也能产生高纯度二次蒸汽。加热蒸汽由加热蒸汽系统经II型动静交换器进入旋转翅片腔内，在内部构件的作用下，形成湍流流动，与翅片进行热交换，使翅片温度上升，翅片外壁一部分热量由水蒸气的对流作用传递到蒸发室，对运动的水滴群进行传热，大部分热量与撞击在翅片的水滴群直接进行换热，使液滴相变蒸发，产生二次蒸汽。电动机在变频器控制下改变转速呈折线周期变化，在带轮的作用下传递到I型动静交换器带轮上，带动翅片腔的旋转，起到促使换热均匀、增加热对流的作用，以增加蒸发室气流的混乱强度，强化传热，破坏水滴群的运动结构，增大水与翅片外壁的传热系数。轴流风扇对相邻翅片之间的流体域产生向下的风力，增加了液滴在蒸发室的运动时间和气流混乱程度，同时还促进了水、汽分离的效果。
[0048]以上所述仪是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仪局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种喷雾旋转蒸汽发生器，包括旋转翅片腔、蒸发室、I型动静交换器、冷凝水出口系统、11型动静交换器和加热蒸汽进气系统，其特征在于: 所述旋转翅片腔包括翅片主管(21)和翅片槽(11)，所述翅片主管(21)开有多孔，与翅片槽(11)连接形成换热主体;所述旋转翅片腔一端与I型动静交换器连接，另一端与II型动静交换器连接； 所述蒸发室包括蒸发室壁(22)、二次蒸汽出口(6)、残留水出口(12)和喷雾系统(23)，所述蒸发室套设在旋转翅片腔外并保持密封； 所述I型动静交换器包括连接管(18)和皮带轮(13)，所述皮带轮(13)设在连接管(18)外壁； 所述冷凝水出口系统包括一个大小头(17)、弯头(19)、与大小头(17)配合的两端不同直径的连接管(18)、连接法兰(I)，所述连接管(18)大直径一端与连接法兰(I)连接，所述连接管(18)另一端与大小头(17) —端连接，所述大小头(17)另一端连接弯头(19); 所述II型动静交换器包括一个大小头(17)、与大小头(17)配合的两端不同直径的连接管(18)，所述连接管(18)小直径一端与旋转翅片腔连接，连接管(18)大直径一端与加热蒸汽进气系统连接； 所述加热蒸汽进气系统包括相关连接的连接管(18)和弯头(19)，所述连接管(18)与II型动静交换器连接管(18)大直径一端连接。2.根据权利要求1所述的一种喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述旋转翅片腔还包括连接法兰(1)、卡簧(4)、轴承(5)、轴用旋转格莱圈(8)、轴流风扇(10)、大小头(17)和连接管(18);所述翅片主管(21)与连接管(18)连接，再与大小头(17)连接，然后通过连接管(18)与连接法兰(I)连接。3.根据权利要求2所述的喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述翅片主管(21)与半径比翅片主管(21)小0.333倍轴承内圈厚度的连接管(18)连接。4.根据权利要求2所述的一种喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述蒸发室还包括包括轴承透盖(2)、轴承座(3)、法兰(7)和轴用旋转格莱圈槽(9);所述轴承座(3)与法兰(7)连接，所述轴承透盖(2)与轴承座(3)单头螺栓连接，给轴承定位;所述法兰(7)开有格莱圈槽，安装旋转翅片腔上的轴用旋转格莱圈(8 )，对蒸发室密封。5.根据权利要求2所述的一种喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述I型动静交换器还包括连接法兰(I)、轴承透盖(2)、卡簧(4)、轴承(5)、孔用旋转格莱圈槽(15)、格莱圈座(16)和大小头(I7);所述皮带轮(13)连接在连接管(18)外壁;靠近轴承端(5)的连接法兰(I)通过轴承透盖(2)与冷凝水出口系统的连接法兰(I)连接，连接法兰(I)之间有垫圈密封。6.根据权利要求5所述的一种喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述II型动静交换器还包括连接法兰(I)，所述连接管(18)小直径一端与旋转翅片腔的连接法兰(I)连接，连接管(18)大直径一端通过轴承透盖(2)与加热蒸汽进气系统的连接法兰(I)连接。7.根据权利要求2所述的一种喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述加热蒸汽进气系统还包括连接法兰(1)、轴承透盖(2)、卡簧(4)、轴承(5)、孔用旋转格莱圈槽(15)、格莱圈座(16)、大小头(17);所述格莱圈座(16)上开有孔用旋转格莱圈槽(15)，同时对轴承(5)起固定作用；靠近轴承(5)端的连接法兰(I)通过轴承透盖(2)与翅片旋转腔的连接法兰(I)连 接。8.根据权利要求1所述的喷雾旋转蒸汽发生器，其特征在于:所述二次蒸汽出口(6)安装在蒸发室顶部。
【文档编号】F22B1/00GK105910080SQ201610225227
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】聂昌达, 吴志民, 王志科, 吴淑英, 桂峥嵘, 苏绘华, 张登, 李太宏
【申请人】湖南伟图科技有限公司