一种负压蒸汽加热设备及其加热方法
【专利摘要】本发明提供了一种负压蒸汽加热设备及其加热方法。该负压蒸汽加热设备包括：第一换热器，流经其壳体且具有第一温度的高压蒸汽与流经其换热管的第一流体进行热交换，产生第二温度的负压蒸汽；以及第二换热器，与第一换热器共同形成一密闭空间，其壳体接收该负压蒸汽并与流经其换热管的浓缩液进行热交换，使浓缩液吸收热量从而将物料溶质加热至第三温度。该第二换热器的壳体中的负压蒸汽释放热能，转化为第一流体后回流至第一换热器。采用本发明，藉由第一换热器和第二换热器的两次热交换过程，将物料溶质温和加热至预设温度，因此可避免物料溶质在加热过程中出现氧化、变质或物料损耗等情形。
【专利说明】一种负压蒸汽加热设备及其加热方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及浓缩或脱残应用【技术领域】，尤其涉及一种用于浓缩或脱残的负压蒸汽加热设备。
【背景技术】
[0002]当前，于传统的浓缩或脱残应用中，主要采用两种方式:其一是采用直接通入高温蒸汽的加热方式，对提取液或浓缩液中的物料溶质进行加热，以便分离溶剂和溶质。然而，该方式中的加热温度很难控制，这对于那些不耐高温的物料溶质来说，往往容易产生氧化、变质和物料损耗等情形；其二是采用水浴法，然而，在相同的加热温度下，水的热焓比诸如高温蒸汽的热焓要小得多，导致水浴加热系统的工作效率较低。此外，水浴加热法需要增加储水罐、循环泵等硬件设施，加热成本较高，而且将耗费大量的水资源，能耗较大。
[0003]有鉴于此，如何设计一种新颖的加热设备以及该加热设备的使用方法，在克服上述缺陷或不足的同时，还可加速热交换进程，提升加热设备的工作效率，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的用于浓缩或脱残的加热设备所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的负压蒸汽加热设备。
[0005]依据本发明的一实施方式，提供了一种负压蒸汽加热设备，该负压蒸汽加热设备包括:
[0006]一第一换热器，包括一换热管和一壳体，其中，流经所述壳体且具有一第一温度的一高压蒸汽与流经所述换热管的一第一流体进行热交换，从而将所述第一流体转化为一第二温度的负压蒸汽；以及
[0007]—第二换热器，位于所述第一换热器的上方，与所述第一换热器共同形成一密闭空间，所述第二换热器包括一换热管和一壳体，其中，所述第二换热器的壳体接收所述负压蒸汽，并与流经所述第二换热器的换热管中的浓缩液进行热交换，使得所述浓缩液吸收热量从而将其中的物料溶质加热至一第三温度；
[0008]其中，所述第二换热器的壳体中的负压蒸汽释放热能，转化为所述第一流体后回流至所述第一换热器。
[0009]在其中的一实施例中，该负压蒸汽加热设备还包括一第一管路和一第二管路，均设置于所述第一换热器和所述第二换热器之间，所述第一管路用以将所述第一换热器输出的所述负压蒸汽输送至所述第二换热器，所述第二管路用以将所述第二换热器输出的所述第一流体回流至所述第一换热器。
[0010]在其中的一实施例中，第一流体为水或酒精。
[0011]在其中的一实施例中，该第一温度大于100摄氏度，该第二温度介于10摄氏度至90摄氏度之间。进一步，该第二温度介于40摄氏度至50摄氏度之间。[0012]在其中的一实施例中，第三温度小于70摄氏度。进一步，物料溶质为辣椒精油时，所述第三温度为60摄氏度；物料溶质为姜精油时，所述第三温度为40摄氏度。
[0013]在其中的一实施例中，该负压蒸汽加热设备还包括一温控电磁阀和一温度传感器，所述温控电磁阀安装于所述第一换热器的高压蒸汽入口端，所述温度传感器用以检测从所述第一换热器输送至所述第二换热器的所述负压蒸汽的当前温度，藉由所述负压蒸汽的当前温度来控制所述温控电磁阀的启闭。
[0014]在其中的一实施例中，该负压蒸汽加热设备还包括一真空度电磁阀，当所述密闭空间内的真空度低于一预设真空度阈值时，所述真空度电磁阀开启，以执行抽真空操作。进一步，该预设真空度阈值为-0.0lMPa?-0.095MPa之间的任一数值。
[0015]在其中的一实施例中，该负压蒸汽加热设备还包括一出料口，设置于所述第二换热器的底部，用以排出加热后的所述物料溶质。
[0016]在其中的一实施例中，该负压蒸汽加热设备还包括一出液口，设置于所述第一换热器的底部，用以排出冷凝后的第一流体。
[0017]依据本发明的另一实施方式，提供了一种负压蒸汽加热方法，该负压蒸汽加热方法包括以下步骤:
[0018]提供一第一换热器，该第一换热器包括一换热管和一壳体，其中，所述壳体内具有一第一温度的一高压蒸汽，所述换热管内具有一第一流体；
[0019]将所述高压蒸汽与所述第一流体在所述第一换热器中进行热交换，从而将所述第一流体转化为一第二温度的负压蒸汽；
[0020]提供一第二换热器，位于所述第一换热器的上方，与所述第一换热器共同形成一密闭空间，其中，所述第二换热器的壳体经由一第一管路接收所述负压蒸汽，所述第二换热器的换热管具有一浓缩液；
[0021]将所述负压蒸汽与所述浓缩液在所述第二换热器中进行热交换，使得所述浓缩液吸收热量从而将其中的物料溶质加热至一第三温度；以及
[0022]释放热能的所述负压蒸汽转化为所述第一流体，经由一第二管路回流至所述第一换热器。
[0023]采用本发明的负压蒸汽加热设备及其加热方法，藉由第一换热器将高压蒸汽与诸如液态水的第一流体进行热交换，从而产生一负压蒸汽，然后将该负压蒸汽输送至第二换热器中并与浓缩液进行热交换，使浓缩液中的物料溶质温和加热至预设的温度，因此可避免物料溶质在加热过程中出现氧化、变质或物料损耗等情形。此外，蒸汽的热焓要远大于水的热焓，因而该负压蒸汽加热设备的热交换速度快，加热效率较高。再者，该负压蒸汽加热设备在高真空度的密闭空间中循环加热，负压蒸汽的温度可控制在一定温度范围内而不必持续通入高温高压蒸汽，而且回流至第一换热器的冷凝水还可再次参与热交换循环，因此能够大大地节约资源，减少能耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]读者在参照附图阅读了本发明的【具体实施方式】以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
[0025]图1示出依据本申请的一实施方式的负压蒸汽加热设备的结构示意图；以及[0026]图2示出依据本申请的另一实施方式的负压蒸汽加热方法的流程框图。
【具体实施方式】
[0027]为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
[0028]下面参照附图，对本发明各个方面的【具体实施方式】作进一步的详细描述。在展开具体描述之前，简要介绍管壳式换热结构的相关原理。管壳式换热器也称为列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，这种换热结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料(主要是金属材料)制造，能在高温高压下使用，是应用较广的换热类型。
[0029]针对换热器中的冷热(或称为高温和低温)两种流体，一种在管内流动，称为管程；另一种在管外流动，称为壳程。一般来说，管程和壳程的流体选择一般遵循:被加热的流体宜下进上出，被冷却的流体宜上进下出；用蒸汽加热时，对于卧式或立式换热器，蒸汽应从上部管口进入，冷凝水从下部管口排出；高温流体宜走管程，低温流体宜走壳程；干净的流体壳程，而容易产生堵塞、结垢的流体宜走管程。
[0030]图1示出依据本申请的一实施方式的负压蒸汽加热设备的结构示意图。
[0031]参照图1，本发明的负压蒸汽加热设备包括一第一换热器10和一第二换热器20。其中，第二换热器20位于第一换热器10的上方，并且第二换热器20与第一换热器10共同形成一密闭空间。
[0032]第一换热器10包括一换热管104和一壳体102。当第一换热器10的壳体102通入高压蒸汽后，流经该壳体102且具有第一温度的高压蒸汽与流经换热管104的第一流体进行热交换。在热交换结束时，高温高压蒸汽释放热量转化为蒸汽冷凝水，经由第一换热器10的出口 108排出。与此同时，第一流体吸收热量从而转化为第二温度的负压蒸汽。
[0033]在一实施例中，第一流体为水或酒精。根据水的沸点温度和酒精的沸点温度之间的数值差异，容易理解，当第一流体为水时，转化后的负压水蒸汽的温度相对较高；当第一流体为酒精时，转化后的负压酒精蒸汽的温度相对较低。由于不同物料溶质的加热温度不一定相同，因而第一流体的种类应当根据实际使用情形弹性选择。
[0034]在一实施例中，高温高压蒸汽，诸如水蒸汽，的第一温度大于100摄氏度，经过高温高压蒸汽与第一流体之间的热交换后，负压蒸汽的第二温度介于10摄氏度至90摄氏度之间。较佳地，该负压蒸汽的第二温度介于40摄氏度至50摄氏度之间。
[0035]第二换热器20位于第一换热器10的上方。该第二换热器20包括一换热管203和一壳体201。其中，该第二换热器20的壳体201经由第一管路Pl接收来自第一换热器10的负压蒸汽(如图1中竖直朝上的箭头方向所示)，该负压蒸汽具有第二温度。由于第二换热器20的换热管203包括浓缩液(例如，该浓缩液由物料溶质和溶剂构成)，壳体201中的负压蒸汽与换热管203中的浓缩液进行热交换。在热交换结束时，以负压蒸汽为水蒸汽作为示例，第二温度的负压蒸汽转化为负压蒸汽冷凝水，该负压蒸汽冷凝水经由第二管路P2回流至第一换热器10(如图1中竖直朝下的箭头方向所示)。与此同时，浓缩液中的溶剂吸收热量转化为蒸汽并从出口 203排出，而浓缩液中的物料溶质在温和加热至第三温度的同时，可藉由出料口 207排出。
[0036]在一实施例中，该负压蒸汽加热设备包括一第一管路Pl和一第二管路P2，均设置于第一换热器10和第二换热器20之间，该第一管路Pl用以将第一换热器10输出的负压蒸汽输送至第二换热器20。第二管路P2用以将第二换热器20输出的液态物质(即，负压蒸汽冷凝后的物质)回流至第一换热器10。
[0037]在一实施例中，第二换热器20的换热管203内的浓缩液与壳体201内的负压蒸汽进行热交换后，浓缩液中的物料溶质被加热后的第三温度小于70摄氏度。例如，当物料溶质为辣椒精油时，加热后的第三温度为60摄氏度。又如，当物料溶质为姜精油时，加热后的第三温度为40摄氏度。应当指出，由于来自第一换热器10的负压蒸汽的温度介于10摄氏度至90摄氏度的温度区间，因而可根据具体情形弹性选择物料溶质的加热温度，并且还不会造成物料溶质被氧化、变质或损耗。
[0038]在一实施例中，出于负压蒸汽的温度控制方面的考虑，该负压蒸汽加热设备还包括一温控电磁阀106和一温度传感器209。该温控电磁阀106安装于第一换热器10的高压蒸汽入口端，该温度传感器设置于第一管路Pl的任意位置(最好位于靠近第二换热器20的入口处)，用以检测从第一换热器10输送至第二换热器20的负压蒸汽的当前温度，藉由该负压蒸汽的当前温度来控制温控电磁阀106的启闭。
[0039]当负压蒸汽的温度低于热交换所要求的预设温度时，开启温控电磁阀106，继续通入高温高压蒸汽至第一换热器10的壳体102，使得高温高压蒸汽与第一流体进行热交换后，转化为负压蒸汽的温度继续升高。当温度传感器209表明负压蒸汽的当前温度已达到该预设温度时，关闭该温控电磁阀106。由此可知，经由第一管路Pl送入第二换热器20的负压蒸汽温度可保持在一相对恒定的温度范围内。
[0040]在一实施例中，出于第一换热器10和第二换热器20所形成的密闭空间的真空度考虑，该负压蒸汽加热设备还包括一真空度电磁阀205，当检测到该密闭空间内的真空度低于一预设真空度阈值时，该真空度电磁`阀205开启，对该密闭空间进行抽真空操作。例如，该预设真空度阈值为-0.01MPa^—0.095MPa之间的任一数值，根据当前真空度与该阈值的比较来控制真空度电磁阀205的启闭。
[0041]此外，该负压蒸汽加热设备还包括一出料口 207，设置于第二换热器20的底部，用以排出加热后的物料溶质。而浓缩液中的溶剂在加热后也可从第二换热器20的相应端口排出。类似地，该负压蒸汽加热设备还包括一出液口 110，设置于第一换热器10的底部，用以排出冷凝后的第一流体。
[0042]采用本发明的负压蒸汽加热设备及其加热方法，藉由第一换热器将高压蒸汽与诸如液态水的第一流体进行热交换，从而产生一负压蒸汽，然后将该负压蒸汽输送至第二换热器中并与浓缩液进行热交换，使浓缩液中的物料溶质温和加热至预设的温度，因此可避免物料溶质在加热过程中出现氧化、变质或物料损耗等情形。此外，蒸汽的热焓要远大于水的热焓，因而该负压蒸汽加热设备的热交换速度快，加热效率较高。再者，该负压蒸汽加热设备在高真空度的密闭空间中循环加热，负压蒸汽的温度可控制在一定温度范围内而不必持续通入高温高压蒸汽，而且回流至第一换热器的冷凝水还可再次参与热交换循环，因此能够大大地节约资源，减少能耗。[0043]图2示出依据本申请的另一实施方式的负压蒸汽加热方法的流程框图。
[0044]参照图2，该方法对应于图1所示的负压蒸汽加热设备。换而言之，该负压蒸汽加热方法也可作为该负压蒸汽加热设备的操作方法。
[0045]具体来说，在步骤SI I中，先提供一第一换热器10，该第一换热器10包括一换热管104和一壳体102。该壳体102内通入有一第一温度的一高压蒸汽，该换热管内具有一第一流体。在此，第一温度为大于100摄氏度的温度数值。然后，在步骤S13中，将高压蒸汽与第一流体在第一换热器10中进行热交换,从而将第一流体转化为一第二温度的负压蒸汽。在此，第二温度为介于10摄氏度至90摄氏度之间的任一温度数值。
[0046]接着，在步骤S15中，提供一第二换热器20，该第二换热器20位于第一换热器10的上方，与该第一换热器10共同形成一密闭空间。其中，第二换热器20的壳体201经由一第一管路Pl接收负压蒸汽，第二换热器20的换热管203内容纳有浓缩液。在步骤S17中，将负压蒸汽与浓缩液在第二换热器20中进行热交换，使得浓缩液吸收热量从而将其中的物料溶质加热至一第三温度。在此，第三温度可设置为小于70摄氏度。最后，执行步骤S19中，将释放了热能的负压蒸汽转化为第一流体，经由一第二管路P2回流至第一换热器10。相比于传统加热系统中的水浴加热方式，上述实施例中的负压蒸汽加热方法不仅加热效率高，而且水资源的节约量也相当可观。
[0047]上文中，参照附图描述了本发明的【具体实施方式】。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的【具体实施方式】作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述负压蒸汽加热设备包括: 一第一换热器，包括一换热管和一壳体，其中，流经所述壳体且具有一第一温度的一高压蒸汽与流经所述换热管的一第一流体进行热交换，从而将所述第一流体转化为一第二温度的负压蒸汽；以及 一第二换热器，位于所述第一换热器的上方，与所述第一换热器共同形成一密闭空间，所述第二换热器包括一换热管和一壳体，其中，所述第二换热器的壳体接收所述负压蒸汽，并与流经所述第二换热器的换热管中的浓缩液进行热交换，使得所述浓缩液吸收热量从而将其中的物料溶质加热至一第三温度； 其中，所述第二换热器的壳体中的负压蒸汽释放热能，转化为所述第一流体后回流至所述第一换热器。
2.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，还包括一第一管路和一第二管路，均设置于所述第一换热器和所述第二换热器之间，所述第一管路用以将所述第一换热器输出的所述负压蒸汽输送至所述第二换热器，所述第二管路用以将所述第二换热器输出的所述第一流体回流至所述第一换热器。
3.根据权利要求2所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述第一流体为水或酒精。
4.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述第一温度大于100摄氏度，所述第二温度介于10摄氏度至90摄氏度之间。
5.根据权利要求4所 述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述第二温度介于40摄氏度至50摄氏度之间。
6.根据权利要求4所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述第三温度小于70摄氏度。
7.根据权利要求6所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述物料溶质为辣椒精油时，所述第三温度为60摄氏度；所述物料溶质为姜精油时，所述第三温度为40摄氏度。
8.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，还包括一温控电磁阀和一温度传感器，所述温控电磁阀安装于所述第一换热器的高压蒸汽入口端，所述温度传感器用以检测从所述第一换热器输送至所述第二换热器的所述负压蒸汽的当前温度，藉由所述负压蒸汽的当前温度来控制所述温控电磁阀的启闭。
9.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，还包括一真空度电磁阀，当所述密闭空间内的真空度低于一预设真空度阈值时，所述真空度电磁阀开启，以执行抽真空操作。
10.根据权利要求9所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，所述预设真空度阈值为-0.01MPa~-0.095MPa之间的任一数值。
11.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，还包括一出料口，设置于所述第二换热器的底部，用以排出加热后的所述物料溶质。
12.根据权利要求1所述的负压蒸汽加热设备，其特征在于，还包括一出液口，设置于所述第一换热器的底部，用以排出冷凝后的所述第一流体。
13.一种负压蒸汽加热方法，其特征在于，该负压蒸汽加热方法包括以下步骤: 提供一第一换热器，该第一换热器包括一换热管和一壳体，其中，所述壳体内具有一第一温度的一高压蒸汽，所述换热管内具有一第一流体；将所述高压蒸汽与所述第一流体在所述第一换热器中进行热交换，从而将所述第一流体转化为一第二温度的负压蒸汽； 提供一第二换热器，位于所述第一换热器的上方，与所述第一换热器共同形成一密闭空间，其中，所述第二换热器的壳体经由一第一管路接收所述负压蒸汽，所述第二换热器的换热管具有一浓缩液； 将所述负压蒸汽与所述浓缩液在所述第二换热器中进行热交换，使得所述浓缩液吸收热量从而将其中的物料溶质加热至一第三温度；以及 释放热能的所述负压蒸汽转化为所述第一流体，经由一第二管路回流至所述第一换热器。
【文档编号】B01D1/14GK103585774SQ201210294916
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月17日 优先权日:2012年8月17日
【发明者】廖英崇, 吴耀军 申请人:宏芳香料（昆山）有限公司