旋风分离式升膜纯蒸汽发生器的制作方法

本实用新型涉及消毒、灭菌设备领域的蒸汽其发生器，具体为一种旋风分离式升膜纯蒸汽发生器。

背景技术：

纯蒸汽广泛用于制药、食品、饮料行业耳朵管道及存储罐的灭菌消毒等领域。如对无菌操作中工具、器皿进行消毒；对医疗器械和回收利用容器进行消毒灭菌；以及蒸馏水储罐等进行消毒灭菌。蒸发器中分离室分离性能的好坏不仅会影响消毒、灭菌效果，还影响蒸发器整体尺寸、液体循环性能和液位的稳定性。

目前一般的汽、水分离器原理，大多都是采用汽、水密度差异下，重力和离心力不同，分离出重相水滴，在这样的情形下，人们发明了一系列分离装置，如螺旋板结构、百叶窗结构、波形板结构、挡板结构，纯重力分离结构，以及重力与离心力共同作用等分离结构，但是都有一定的缺陷。

公开号为CN103939876A 的专利公开了一种四步式液滴分离装置，其特征在于利用与换热器加热室并联的单入口旋风分离器对换热器热交换产生的汽水混合物进行分离，这种结构对汽水分离有一定分离作用，但是他设计的旋风分离器底部排水口位于换热器外面，且没有达到一定的封闭作用，这样既可能导致旋风分离器内的高温蒸汽泄露到操作室，危害操作员，也可能由旋风分离器内旋导致的负压，是外部空气混入二次蒸汽中，降低二次蒸汽的质量，所以也存在一定的缺陷。

公开号为CN2894852Y的专利公开了一种双向离心分离器,分离筒的外壁上固定安装有外螺旋板，蒸汽通管伸入分离筒内部分的外管壁上固定安装有内螺旋板，分离筒的底端安装有集水管，该装置具有内外、上下多重离心分离的特点，同时具有双向螺道的设计。但是该现有技术中，当混合汽液进入分离器外腔室，通过螺旋板迅速旋转上升，射向顶帽时产生的射吸流，使质量较小的液滴、雾滴随汽流射向顶帽同时返入内腔，进入内腔通过螺旋板高速旋转下行，汽流遭内腔筒壁、筒底反弹所产生的乱流又降低干扰了其分离效果，其难以达到彻底分离去除的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种旋风分离式升膜纯蒸汽发生器，采用对称双入口旋风分离器对二次蒸汽中少量水滴进行分离，使汽、水分离效果更佳，生产十分干燥的纯蒸汽，冷却则可以生产高纯度的蒸馏水。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用下述技术方案：一种旋风分离式升膜纯蒸汽发生器，其特征在于蒸发室与分离室在下供水管和上出汽管形成整体循环，且分离室可分为储水区和汽、水分离区组成，汽、水分离区包含有大空腔自然重力分离，多孔板分离器二级分离以及内置对称双入口旋风分离器三级分离；汽水分离器储水区，直接供给换热器原料水；对称双入口旋风分离器用支架固定且顶部距离分离室顶部具有一定间隔；旋风分离器沿轴向从上至下可分为旋流形成区、旋风分离区，外部带有两个对称切向入口、与旋流形成区连接的溢流管以及排液底流管，且底流管出口浸入蓄水液面以下。

所述蒸发室和分离室由下进水管相连组成的整体循环，可以加强过冷沸腾现象，提高蒸发速率和蒸发面积，同时供水稳定性高，蒸发更稳定，便于控制。

所述预热器出口原料水直接与汽、水分离室相连，而不是与下连通管原料水供水管相连，既可以减小供水压力，也可以降低进水对蒸发室原料水温度影响。

所述汽水分离室可分为储水区和汽水分离区组成。汽水分离区包括三大类分离:储水区液面以上、多孔板以下，对称双入口旋风分离器以外的大空间自然重力分离、多孔板分离和嵌入汽水分离室、并用支架固定的对称双入口旋风分离器的离心分离。

所述汽水分离室内置对称双入口旋风分离器，不需要换热器上封头二次蒸汽导流管切向连接汽水分离室，降低加工难度；对比二次蒸汽切向直接进入旋风分离器，增加一级分离功能-储水区液面以上、对称双入口旋风分离器以外的大空间自然重力分离，提高分离效率，同时减小旋风分离器直接接触外界环境时，由内部运动增大散热效率，节约能源，降低成本等。

所述内置对称双入口旋风分离器的顶部距汽水分离室上壁面有一定距离，当两个壁面重合时，汽水分离室上壁面冷凝水在进口气流的作用下携入对称双入口旋风分离器，提高内部分离负荷，降低分离效率。

所述内嵌对称双入口旋风分离器的优点：相对于单入口旋风分离器，双入口旋风分离器结构更紧凑，减小分离器大小，内部流场更稳定，分离效果更好，相同体积容器汽水分离处理量更大。

所述双入口旋风分离器底流管出口浸入蓄水液面以下，对双入口旋风分离器进行液封，保证内部旋流流场的形成。

所述多孔板分离器既可以作为又一级分离设备也可以避免汽、水混合汽流直接上升，衰弱自然重力的分离效果，也可以对双入口旋风分离器进行固定支撑。

相较于现有技术，本发明具有如下有益效果：本实用新型提供的一种旋风分离式升膜纯蒸汽发生器，实用范围更广，适用性强；结构简单，易加工，高度降低；蒸发稳定，提高产气稳定性；节约能源，提高传热效率；汽、水分离效果更佳，提高消毒、灭菌效果。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中：1、列管升膜蒸发室；2、汽、水分离室；3、预热器；4、对称双入口旋风分离器；5、多孔板分离器；6、自然重力分离区；1-1、加热蒸汽入口；1-2、二次蒸汽出口；3-1、原料水进口；3-2、常开冷凝水出口；3-3、常闭冷凝水出口；4-1、对称双入口旋风分离器对称双入口；4-2、对称双入口旋风分离器溢流管（纯蒸汽出口）；4-3、对称双入口旋风分离器底流管。

图2为本实用新型多孔板分离器结构示意图。

图3为本实用新型进气速度为0m/s时对称双入口旋风分离器底流口倒吸高度。

图4为本实用新型进气速度为6m/s时对称双入口旋风分离器底流口倒吸高度。

图5为本实用新型进气速度为7m/s时对称双入口旋风分离器底流口倒吸高度。

图6为本实用新型进气速度为8m/s时对称双入口旋风分离器底流口倒吸高度。

具体实施方式

高温蒸汽由加热蒸汽入口1-1进入列管升膜蒸发室1壳程，然后流入预热器3，原料水由原料水进口3-1进入预热器3，由工业蒸汽冷凝汽水混合物进行预热，流入汽、水分离室2，最后进入列管升膜蒸发室1管程，壳程高温蒸汽对预热后的原料水进行沸腾换热；预热水在列管内经对流换热、过冷沸腾、核态沸腾和液膜对流沸腾产生二次蒸汽，由于沸腾气泡破碎，产生雾沫，二次蒸汽携带水滴；含水二次蒸汽由二次蒸汽出口1-2进入汽、水分离室2，在汽、水分离室2自然重力分离区6进行第一级分离，除掉其中较大的水珠，为后续分离减轻负荷；后在多孔板分离器5作用下进行二次分离，多孔板分离器5既可以产生分离作用、避免蒸发室产生的蒸汽直接向上运动，增加第三级分离器对称双入口旋风分离器4分离负载，也能对对称双入口旋风分离器4起固定支撑作用；气流达到对称双入口旋风分离器入口4-1，气流沿切线进入旋风分离室圆柱段，在此阶段气流形成螺旋运动，在锥形部分由于半径逐渐减小，对气体中液滴离心力越来越大，分离效果更好，当气流运动到锥形末端在对称双入口旋风分离器溢流管4-2和对称双入口旋风分离器底流管4-3的作用下产生向上的旋流，干燥的二次蒸汽由对称双入口旋风分离器溢流管4-2流出。既可以用作高温蒸汽，进行消毒、灭菌作用，又可以在多效蒸馏水机中作为下一效蒸发器的加热源，最后冷凝成注射用水。

实施例1：

参见图3，对纯蒸汽发生器进行冷态模拟，假设水蒸气为空气，空气由入口进入，等效为蒸汽产生，得到容器内流场进行可视化分析。图中浅色色表示液态水，深色表示空气，图示为进口速度u=0m/s时，对称双入口旋风分离器底流管负压倒吸液柱高度。

实施案2：

参见图4，与实施案例1不同的是，本实施进口速度u=6m/s时，对称双入口旋风分离器底流管负压倒吸液柱高度。

实施例3：

参见图5，与实施案例1不同的是，本实施进口速度u=7m/s时，对称双入口旋风分离器底流管负压倒吸液柱高度。

实施例4：

参见图6，与实施案例1不同的是，本实施进口速度u=8m/s时，对称双入口旋风分离器底流管负压倒吸液柱高度。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型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实用新型的保护范围。