用于控制不可凝气体的系统和方法
【专利说明】用于控制不可凝气体的系统和方法
【背景技术】
[0001] 传热系统通过液体的蒸发和冷凝操作，W管理两个表面之间的热运动。通常，传热 系统包括使液体蒸发为蒸汽的加热蒸发表面。蒸汽朝向具有足够冷W使蒸汽冷凝为液体的 溫度的冷凝表面行进。针对多种目的（诸如，减少不期望的热或者从液体去除特定粒子） 该蒸发-冷凝循环由诸如淡化、炼油和工业冷却的处理使用。
[0002] 传热效率通常受存在于传热系统的冷凝表面的不可凝气体影响。不可凝气体（大 部分是为蒸汽中的空气）不冷凝；而是，它们累积在冷凝表面上，并且形成阻碍蒸汽冷凝的 气体层。因为冷凝蒸汽必须扩散穿过不可凝气体层到达冷凝表面，所W传热被减少。不可凝 气体还降低冷凝表面处的局部蒸汽分率，运导致使蒸汽冷凝为液体的较低局部饱和溫度。 甚至微量不可凝气体都可能将严重无效引入到传热系统中。例如，不可凝气体在蒸汽中质 量分率为1 %可能将传热效率降低约60%。因为传统传热系统不充分处理不可凝气体，传 统传热系统倾向于无效率操作。
【发明内容】
[0003] 本公开不限于所描述的特定系统、设备和方法，因为它们可W改变。在说明书中使 用的术语用于仅描述特定版本或者实施方式的目的，并且没有意图限制其范围。
[0004] 如在本文档中使用的，除非上下文另外清楚地指示，单数形式"一"、"一个"和"该" 包括复数参考。除非另外限定，在此使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人 员通常理解的相同意义。本公开均不被解释为承认在本公开中描述的实施方式使本公开先 于在前发明。如在本文档中使用的，术语"包括"是指"包括但不限于"。
[0005] 在一个实施方式中，蒸汽冷凝系统可W包括被配置成便于蒸汽在其上冷凝的冷凝 表面和气体扩散装置。气体扩散装置可W包括被配置成在垂直于穀化ub)的平面中旋转的 多个叶片。气体扩散装置可W被布置成使得穀垂直于冷凝表面。多个叶片的旋转可W被配 置成通过减少位于冷凝表面附近的不可凝气体的量，促使蒸汽在冷凝表面上冷凝，不可凝 气体阻碍蒸汽冷凝。
[0006] 在一个实施方式中，用于制造蒸汽冷凝系统的方法可W包括：提供冷凝表面，所述 冷凝表面被配置成便于蒸汽在所述冷凝表面上冷凝；W及布置气体扩散装置，所述气体扩 散装置包括被配置成在垂直于穀的平面中旋转的多个叶片。所述气体扩散装置可W被布置 成使得所述穀垂直于所述冷凝表面。所述多个叶片的旋转可W被配置成通过减少位于所述 冷凝表面附近的不可凝气体的量促使蒸汽在冷凝表面上冷凝，所述不可凝气体阻碍所述蒸 汽的冷凝。
[0007] 在一个实施方式中，用于促使蒸汽冷凝的方法可W包括：提供冷凝表面，所述冷凝 表面被配置成便于蒸汽在所述冷凝表面上冷凝；布置气体扩散装置，所述气体扩散装置包 括被配置成在垂直于穀的平面中旋转的多个叶片，并且提供蒸汽的源。气体扩散装置可W 被布置成使得穀垂直于冷凝表面。可W使所述多个叶片旋转，W通过减少位于所述冷凝表 面附近的不可凝气体的量来促使所述蒸汽在所述冷凝表面上冷凝，所述不可凝气体阻碍所 述蒸汽的冷凝。
[0008] 在一个实施方式中，传热装置可W包括：蒸发表面，所述蒸发表面被配置成使与所 述蒸发表面接触的液体蒸发为蒸汽；冷凝表面，所述冷凝表面被配置成便于与所述冷凝表 面接触的所述蒸汽冷凝。所述冷凝表面可W被布置成在传热装置的与所述蒸发表面的相对 的侧上。所述传热装置还可W包括气体扩散装置，所述气体扩散装置包括被配置成在垂直 于穀的平面中旋转的多个叶片。所述气体扩散装置可W被布置成使得所述穀垂直于所述冷 凝表面。所述多个叶片的旋转可W被配置成通过减少位于所述冷凝表面附近的不可凝气体 的量，促使蒸汽在所述冷凝表面上冷凝，所述不可凝气体阻碍所述蒸汽冷凝。
[0009] 在一个实施方式中，气体扩散装置可W包括被配置成在垂直于穀的平面中旋转的 多个叶片。气体扩散装置可W被布置成使得穀垂直于冷凝表面，冷凝表面被配置成便于蒸 汽在其上冷凝。多个叶片的旋转可W被配置成通过减少位于冷凝表面附近的不可凝气体的 量，促使蒸汽在冷凝表面上冷凝，不可凝气体阻碍蒸汽冷凝。
【附图说明】
[0010] 图1A至图1D示出根据一些实施方式的示例性传热系统。
[0011] 图2A和图2B示出根据一些实施方式的示例性冷凝系统的操作。
[0012] 图3示出由根据一些实施方式的示例性冷凝系统生成的示例性流场。
[0013] 图4示出根据一些实施方式的示例性水处理系统。
[0014] 图5示出根据一些实施方式的示例性脱盐室。
[0015] 图6示出根据一些实施方式的用于促使蒸汽在冷凝系统中冷凝的示例性方法的 流程图。
【具体实施方式】
[0016] 为了本申请的目的，W下术语将具有W下阐述的各个意义。
[0017] "传热系统"是指被配置成管理两个表面之间的传热的系统。传热系统可多种 形式配置，包括冷凝器、热管和均溫板（vaporchamber)。通常，传热系统包括蒸发界面，蒸 发界面将热传递到与蒸发界面接触的液体。液体吸收由蒸发界面提供的热并且被蒸发为蒸 汽。蒸汽朝向冷却蒸汽的冷凝界面行进，蒸汽在冷凝界面上冷凝为液体，在该处理中释放潜 热。冷凝后的液体可W返回到蒸发界面作为蒸发-冷凝循环的一部分，和/或冷凝后的液 体可W被捕捉作为传热系统的产物。
[0018] "蒸发表面"是指例如在传热系统中发生蒸发的表面。蒸发表面可W由加热器加 热，加热器充分提高表面的溫度W使感兴趣的液体蒸发为蒸汽。
[0019] "冷凝表面"是指例如在传热系统中发生冷凝的表面。通常，冷凝表面被配置成提 供冷却界面，W使与冷却界面接触的蒸汽冷凝。用于冷凝表面的示例性材料包括诸如侣和 钢的金属。
[0020] "蒸汽冷凝系统"是指被配置成例如在传热系统中使蒸汽冷凝的系统。蒸汽冷凝系 统可W包括冷凝表面和用于支持冷凝的其它元件（诸如，冷却冷凝表面的冷却设备）、接收 冷凝后的液体的元件、W及使冷凝后的液体远离冷凝表面移动的元件（诸如，排水系统或 者排汗系统）。
[0021] "不可凝气体"是指在传热系统内在正常操作溫度和压力下在冷凝表面上将不冷 凝的气体。不可凝气体可W累积在冷凝表面周围，并且例如通过阻挡蒸汽与冷凝表面接触 来阻碍冷凝。在传热系统内使用的液体可W包含少量不可凝气体。在蒸发系统处可W操作 液体的蒸发，W将不可凝气体释放到传热系统中。示例性类型的不可凝气体包括但不限于 空气、成、&、〇2、〇)2、^及化。
[0022] "气体扩散装置"是指被配置成分散或者减少特定区域内的气体的装置。例如，气 体扩散装置在传热系统内可W用于扩散气体（诸如，不可凝气体）。气体扩散装置可W位于 例如冷凝表面附近，W促使冷凝。气体扩散装置可多种形式配置，诸如，具有围绕中屯、 穀旋转的多个叶片的风扇形装置。
[0023] 本公开通常设及例如在传热系统中促使在冷凝表面处冷凝。在一个实施方式中， 通过减少在冷凝表面处的不可凝气体来促使冷凝表面处的有效冷凝。在另一个实施方式 中，通过增加蒸汽到冷凝表面的流动来促使有效冷凝。蒸汽的示例性和非限制性示例包括 水、甲醇、乙醇、石油蒸馈物、苯、W及甲苯。实施方式提供被配置成影响传热系统内的气体 运动的气体扩散装置。气体运动可W操作W使不可凝气体远离冷凝表面移动和/或增加蒸 汽到冷凝表面的流动。传热系统的差性能和故障导致增加的维护成本和能量消耗。然而， 由于对高真空、密封、工作流体净化、W及总体系统复杂性的要求，导致被配置成消除不可 凝气体的纯蒸汽系统成本非常高。同样地，实施方式提供用于在不需要脱气或者使用纯蒸 汽系统的情况下，减少并且甚至消除不可凝气体在传热处理期间的影响的方法和系统。
[0024] 图1A不出根据一些实施方式的不例性传热系统。如图1A所不，传热系统100可 W包括冷凝表面125和由加热器140加热的蒸发表面130。根据一些实施方式，传热系统 100可W被配置为热管、冷凝器、均溫板、脱盐系统、毛