新型高效气液雾化混合加热器的制作方法

本发明属于气液混合设备技术领域，具体涉及一种新型高效气液雾化混合加热器。

背景技术：

在反应、加热、混合、扩散等领域，经常会遇到液体与气体混合、雾化、气化的场合。

现有的气液混合设备普遍存在液体换热气化效率低、混合均匀度差、气体通过压降大等问题，而且混合流程较长，设备结构较复杂，不利于节省投资与减少维护成本。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种液体换热气化效率高、气体通过压降小、利于气液混合均匀的新型高效气液雾化混合加热器。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

新型高效气液雾化混合加热器，包括筒体，所述筒体内分隔形成为进料室、加热室和出料室；

所述筒体上设置有与所述加热室相连通的加热气体进口、冷却气出口和冷却液出口，所述加热室内设置有若干外翅片换热管；

所述筒体上设置有与所述进料室相连通的待混合气体进口和待混合液体进口；所述进料室内位于所述待混合液体进口处设置有分液板，所述分液板上分布有分液孔；所述进料室内设置有与所述外翅片换热管相对应的气液混合雾化器，所述气液混合雾化器安装于所述外翅片换热管的上端管口处，待混合气体和待混合液体经所述气液混合雾化器雾化混合后进入所述外翅片换热管内；

所述筒体上设置有与所述出料室相连通的气液混合后气体出口和未雾化残液出口，所述出料室通过所述外翅片换热管与所述进料室相连通。

作为优选，所述气液混合雾化器包括安装于所述外翅片换热管的上端管口处的降膜头，所述降膜头上设有进液口，所述降膜头内安装有雾化管；

所述雾化管的上端管口为进气口，所述雾化管的下端伸入至外翅片换热管内，所述雾化管的管体上设有若干出气孔，所述雾化管的管体外壁位于所述出气孔处覆设有纳米孔涂层，所述雾化管上安装有再成膜器，所述再成膜器上设有排气孔和排液孔；

待混合液体从进液口进入降膜头后在雾化管外壁成膜，待混合气体从进气口进入雾化管内通过出气孔及纳米孔涂层将涂层外液膜撕裂成微液滴而雾化。

作为优选，所述降膜头上的进液口为双螺旋内切线进液口。

作为优选，所述出气孔由内至外向下倾斜设置。

作为优选，所述外翅片换热管上的翅片呈倾斜设置。

作为优选，部分所述外翅片换热管的管程设置有双螺旋挠流带。

作为优选，所述分液板上的分液孔分上下两层，上层所述分液孔为梯形结构。

作为优选，所述加热室设置有下沉集液管，所述冷却液出口与所述下沉集液管连接。

由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：

(1)待混合液体从降膜头的双螺旋内切线进液口进入气液混合雾化器，在雾化管外壁成膜，待混合气体从雾化管进气，在雾化器通过斜下的出气孔及纳米孔涂层将涂层外液膜撕裂成微液滴而雾化，待混合气体、待混合液体在换热管口经气液混合雾化器雾化混合，进入换热管，在管程内吸热气化。每个换热管口安装一个气液混合雾化器，保证气液混合雾化后即刻在换热管内进行加热，处于紊流状态的气体夹带着纳米级雾化液滴吸热后气化，避免了气液分配不均及雾化后混合气受到阻挡后凝液情况的发生。

(2)外翅片换热管上的翅片呈倾斜设置，强化传热的同时有利于加热气体液化时的气液分离。

(3)部分外翅片换热管的管程设置有双螺旋挠流带，强化混合气的挠流，强化混合气和换热管的传热，保证气液混合雾化器低流速时，气液雾化混合气完成气化。

(4)液体通过分液板均匀分液，分液板进液孔分上下两层，上层为梯形结构可自动调节进液量。

(5)优化了气液混合雾化器结构，雾化效力高，混合均匀，气体压降小，液体成膜为双螺旋内切线结构，在雾化管外壁成膜效力高，成膜均匀；雾化管斜出气孔外涂纳米孔涂层，液体膜在气流的作用下快速成雾状纳米液滴；再成膜器上的大气流孔将雾化混合气流通过，并能将没有雾化液体收集后在管外壁再成膜。

(6)加热室设置下沉集液管，有利于加热气体液化后的排出。

本发明气液雾化效率高、混合均匀、换热效率高，气体在雾化混合加热器内雾化、混合、气化后压降小，特别适应于气液混合气化、换热效率要求高、气体压降要求小的雾化气化加热场合。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是双螺旋挠流带的结构示意图；

图4是本发明实施例中气液混合雾化器的结构示意图；

图5是图4中B处的局部放大图

图6是降膜头的横剖面结构示意图；

图7是再成膜器的俯视结构示意图；

图8是再成膜器的展开结构示意图；

图9是分液板的俯视结构示意图；

图10是分液板的展开结构示意图。

图中：10-筒体；11-加热气体进口；12-待混合气体进口；13-待混合液体进口；14-冷却气出口；15-冷却液出口；16-气液混合后气体出口；17-未雾化残液出口；20-进料室；21-分液板；22-分液孔；23-气液混合雾化器；231-降膜头；232-进液口；233-雾化管；234-进气口；235-出气孔；236-纳米孔涂层；237-再成膜器；238-排气孔；239-排液孔；30-加热室；31-外翅片换热管；32-下沉集液管；33-双螺旋挠流带；40-出料室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图10所示，新型高效气液雾化混合加热器，包括筒体10，所述筒体10内分隔形成为进料室20、加热室30和出料室40；

所述筒体10上设置有与所述加热室30相连通的加热气体进口11、冷却气出口14和冷却液出口15，所述加热室30内设置有若干外翅片换热管31，所述外翅片换热管31上的翅片呈倾斜设置，强化传热的同时有利于加热气体液化时的气液分离；本实施例中，所述加热室30设置有下沉集液管32，所述冷却液出口15与所述下沉集液管32连接，通过下沉集液管有利于加热气体液化后的排出；

所述筒体10上设置有与所述进料室20相连通的待混合气体进口12和待混合液体进口13；所述进料室20内位于所述待混合液体进口13处设置有分液板21，所述分液板21上分布有分液孔22，参考图10，所述分液孔22分上下两层，上层所述分液孔22为梯形结构，可自动调节进液量；所述进料室20内设置有与所述外翅片换热管31相对应的气液混合雾化器23，所述气液混合雾化器23安装于所述外翅片换热管31的上端管口处；

所述筒体10上设置有与所述出料室40相连通的气液混合后气体出口16和未雾化残液出口17，所述出料室40通过所述外翅片换热管31与所述进料室20相连通。

参考图4至图8，本实施例中，所述气液混合雾化器23包括安装于所述外翅片换热管31的上端管口处的降膜头231，所述降膜头231上设有进液口232，进液口232为双螺旋内切线结构，成膜效力高，成膜均匀；所述降膜头231内安装有雾化管233；所述雾化管233的上端管口为进气口234，所述雾化管233的下端伸入至外翅片换热管31内，所述雾化管233的管体上设有若干出气孔235，出气孔235由内至外向下倾斜设置，所述雾化管233的管体外壁位于所述出气孔235处覆设有纳米孔涂层236，所述雾化管233上安装有再成膜器237，所述再成膜器237上设有排气孔238和排液孔239；

本实施例中，部分所述外翅片换热管31的管程设置有双螺旋挠流带33，能够强化混合气的挠流，强化混合气和换热管的传热，保证气液混合雾化器低流速时，气液雾化混合气完成气化。

本发明的工作原理如下：

待混合液体从待混合液体进口13进入，通过分液板21均匀分液后送入设置在换热管口的气液混合雾化器23，采用气流冲击液膜雾化原理，待混合液体在气液混合雾化器成膜后被待混合气体雾化。

气化混合液体从雾化器的双螺旋进料线沿降膜头内圆切线进入，切线及螺旋线将液体均匀分布在雾化管外壁，在表面张力及重力的作用下，液体均匀成膜。待混合气体由气液混合雾化器顶部进气口234进入，在成雾部气体将液体雾化，进气液雾化混合加热器前，气体和液体均设置流量控制，保证气液混合所需的混合比例。

气液混合后进入外翅片换热管31，通过换热管吸收管外加热介质的热量，蒸发为气体，蒸发后的气体和待混合气体在换热管内进一步混合；加热介质从壳程上部加热气体进口11进加热室，其换热后的冷却气从壳程下部冷却气出口14出加热室，冷却液从下沉集液管的冷却液出口15出加热室。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。