一种冷却水塔水蒸气冷凝装置的制作方法

本公开涉及玻璃制造的循环水系统领域，具体涉及一种冷却水塔水蒸气冷凝装置。

背景技术：

玻璃制造企业中辅助生产有两个重要环节，其一是循环水系统，主要是利用循环水给生产线玻璃液进行冷却，回收的热水再经冷却水塔蒸发降温后再次循环，每天要消耗一定的自来水，效率较低且浪费资源；其二是制氮系统，每天正常运行供应生产线的氮气保护气，同时每天正常生产一定数量的液氮并储存，只在保护气紧张或异常时应急使用，因此液氮在不启用的情况下也会造成资源的浪费。本专利的方法是利用多余的液氮气化时吸热的特性将循环水冷却水塔内蒸发的水蒸气冷却成冷凝水并回收，循环使用，达到减少自来水量损失的目的，符合当前国家形势，环保并节约水资源。

技术实现要素：

本申请的目的是针对以上问题，提供一种冷却水塔水蒸气冷凝装置。

第一方面，本申请提供一种冷却水塔水蒸气冷凝装置，包括设置在冷却水塔第一开口上的冷凝罐，所述冷凝罐与所述冷却水塔形成密闭的腔室；所述冷却水塔内对应其第一开口设置负压风机；所述冷凝罐中设置带有空腔的换热组件，所述换热组件包括靠近所述冷却水塔一侧的第一入口及远离所述冷却水塔一侧的第一出口，所述第一入口及第一出口分别与所述空腔相连通；所述冷凝罐外部对应所述换热组件分别设置液氮储槽和氮气回收储罐，所述液氮储槽包括第二出口，所述氮气回收储罐包括第三入口及第三出口；所述第二出口与所述第一入口连通，所述第三入口与第一出口连通。负压风机将冷却水塔内的水蒸气抽排至冷却水塔上方对应冷凝罐的空间内，同时液氮储槽内的液氮进入换热组件的空腔内，由于冷凝罐内的水蒸气的温度高于换热组件中的液氮温度，因此水蒸气与液氮进行热交换，水蒸气遇冷发生液化，液氮遇热发生气化，因此水蒸气液化成冷凝水后顺着冷凝罐及冷却水塔的侧壁回流至冷却水塔内，从而完成了冷却水塔内水蒸气的回收。液氮气化成为氮气后进入氮气回收储罐，从而完成氮气的回收，进一步供应至生产线使用。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述换热组件包括多个相连通的换热管，每个所述换热管内设有所述空腔，每个所述换热管呈s型水平方向排布，各个所述换热管沿垂直方向由靠近所述冷却水塔一侧向远离所述冷却水塔方向依次排布。每个换热管呈s型水平方向排布是为了使得增大换热管内的液氮与换热管外的水蒸气的换热交换的接触面积。设置多个垂直排布的换热管是为了进一步增大换热管内的液氮与换热管外的水蒸气的换热交换的接触面积。

根据本申请实施例提供的技术方案，每个所述换热管的呈s型排布的管路间隙设有连接板，所述连接板上设有多个沿气流流通方向延伸的气流孔。在换热管上设置连接板，并在连接板上设置气流孔可以使得经过气流孔的水蒸气再一次进行热交换，从而提高换热管内的液氮与换热管外的水蒸气的换热交换的效率。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述连接板上对应每个所述气流孔分别设置一对翅片，所述翅片由所述气流孔的边缘向靠近所述气流孔中心线的方向倾斜，一对所述翅片沿所述中心线为对称轴对称地设置在所述气流孔的边缘两侧并均与所述连接板表面成第一锐角设置。在换热管上设置连接板，并在连接板上设置一对翅片可以使得经过一对翅片的水蒸气再一次进行热交换，从而提高换热管内的液氮与换热管外的水蒸气的换热交换的效率。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述冷凝罐顶面设有第二开口，所述冷凝罐顶部对应所述第二开口设置可调节通风量的天窗。该天窗正常状态下关闭，当负压风机出现故障或者换热组件出现故障时打开。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述冷凝罐内设置有多个温度传感器。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述换热管的空腔的相对腔壁间距范围为1.5cm-2.5cm。

根据本申请实施例提供的技术方案，相邻所述换热管的间距范围为2cm-3cm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述气流孔的直径为2cm。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二出口与所述第一入口之间连接有电控出液阀，所述电控出液阀配置用于根据所述温度传感器的信号，调节进入所述冷却水塔的液氮量。

本发明的有益效果：本申请提供一种冷却水塔水蒸气冷凝装置，包括设置在冷却水塔第一开口上的冷凝罐，所述冷凝罐与所述冷却水塔形成密闭的腔室；所述冷却水塔内对应其第一开口设置负压风机；所述冷凝罐中设置带有空腔的换热组件，所述换热组件包括靠近所述冷却水塔一侧的第一入口及远离所述冷却水塔一侧的第一出口，所述第一入口及第一出口分别与所述空腔相连通；所述冷凝罐外部对应所述换热组件分别设置液氮储槽和氮气回收储罐，所述液氮储槽包括第二出口，所述氮气回收储罐包括第三入口及第三出口；所述第二出口与所述第一入口连通，所述第三入口与第一出口连通。

液氮储槽内的液氮进入换热组件中，根据液氮气化时吸热的特性将冷却水塔内的水蒸气冷却成冷凝水并回收循环使用，达到环保并节约水资源的目的。

附图说明

图1为本申请第一种实施例的结构示意图；

图2为本申请第一种实施例中换热管及连接板的俯视结构示意图；

图3为本申请第一种实施例的换热管及连接板的侧视结构示意图；

图中所述文字标注表示为：100、冷却水塔；200、冷凝罐；210、天窗；220、温度传感器；300、负压风机；400、换热组件；410、第一入口；420、第一出口；430、换热管；440、连接板；450、气流孔；460、翅片；500、液氮储槽；510、第二出口；520、电控出液阀；600、氮气回收储罐；610、第三入口；620、第三出口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示为本申请的第一种实施例的示意图，包括设置在冷却水塔100第一开口上的冷凝罐200，所述冷凝罐200与所述冷却水塔100形成密闭的腔室。本实施例中，冷却水塔100内的热水蒸发形成水蒸气，如果不进行回收会使得大量的水蒸气散发在空气中，从而造成冷却水塔100内的水资源的浪费。因此在冷却水塔100上设置一个冷凝罐200，使得冷凝罐200与冷却水塔100形成一个密闭的腔室。

所述冷却水塔100内对应其第一开口设置负压风机300；所述冷凝罐200中设置带有空腔的换热组件400，所述换热组件400包括靠近所述冷却水塔100一侧的第一入口410及远离所述冷却水塔100一侧的第一出口420，所述第一入口410及第一出口420分别与所述空腔相连通；所述冷凝罐200外部对应所述换热组件400分别设置液氮储槽500和氮气回收储罐600，所述液氮储槽500包括第二出口510，所述氮气回收储罐600包括第三入口610及第三出口620；所述第二出口510与所述第一入口410连通，所述第三入口610与第一出口420连通。

本实施例中，负压风机300将冷却水塔100内的水蒸气抽排至冷却水塔100上方对应冷凝罐200的空间内，同时液氮储槽500内的液氮依次经过第二出口510、第一入口410后进入换热组件400的空腔内，由于冷凝罐200内的水蒸气的温度高于换热组件400中的液氮温度，因此水蒸气与液氮进行热交换，水蒸气遇冷发生液化，液氮遇热发生气化，因此水蒸气液化成冷凝水后顺着冷凝罐200及冷却水塔100的侧壁回流至冷却水塔100内，从而完成了冷却水塔100内水蒸气的回收。液氮气化成为氮气，依次经过第一出口420、第三入口610后进入氮气回收储罐600，从而完成氮气的回收，回收至氮气回收储罐600的氮气经过第三出口620排出后供应至生产线使用。优选地，在第三出口620与生产线之间设置调节阀，用于调节供给生产线的氮气量。

本实施例中，负压风机300的风速可调，用于调节抽排至冷凝罐200内的水蒸气量。本实施例中，通过控制器控制冷凝罐200底部的温度范围是0℃-5℃，冷凝罐200顶部的温度范围为10℃-15℃。

本实施例中，如图2所示，所述换热组件400包括多个相连通的换热管430，每个所述换热管430内设有所述空腔，每个所述换热管430呈s型水平方向排布，各个所述换热管430沿垂直方向由靠近所述冷却水塔100一侧向远离所述冷却水塔100方向依次排布。本实施例中，每个换热管430呈s型水平方向排布，是为了使得增大换热管430内的液氮与换热管430外的水蒸气的换热交换的接触面积。设置多个垂直排布的换热管430是为了进一步增大换热管430内的液氮与换热管430外的水蒸气的换热交换的接触面积。

以冷凝罐200内设有十个换热管430为例，距离冷却水塔100由近及远依次标号设置为第一管道、第二管道依次增大直至第十管道，第一出口420为第一管道的一端，第一出口420为第十管道的一端。液氮由第一入口410第一管道后，在第一管道的空腔内流动，流动到第一管道远离第一入口410的端部时进入与第一管道相连的第二管道，依次类推，液氮在第一管道至第十管道中流动的过程中逐渐完成气化过程，最终氮气从第一出口420排出。

本实施例中，所述换热管430的空腔截面为圆形，空腔的孔径范围为1.5cm-2.5cm，优选地为2cm。

本实施例中，相邻所述换热管430的间距范围为2cm-3cm，优选地为2cm。

本实施例中，换热管430的材质为金属材质，优选为铜或铝。换热管430的厚度优选为3cm。

优选地，所述冷凝罐200内设置有多个温度传感器220，所述第二出口510与所述第一入口410之间连接有电控出液阀520，所述电控出液阀520配置用于根据所述温度传感器220的信号，调节进入所述冷却水塔100的液氮量。

在一优选实施例中，如图2及图3所示，每个所述换热管430的呈s型排布的管路间隙设有连接板440，所述连接板440上设有多个沿气流流通方向延伸的气流孔450。本优选实施例中，气流孔450设置方向为负压风机300形成的气流方向，也即气流孔450由靠近冷却水塔100的一侧向远离冷却水塔100的一侧开设通孔，水蒸气从气流孔450中穿过，由于气流孔450是设置在与换热管430连接的连接板440上，根据热传导效应，气流孔450的温度应该与换热管430内的液氮的温度一致，低于水蒸气的温度，因此水蒸气穿过气流孔450的同时进行了热交换，从而提高换热管430内的液氮与换热管430外的水蒸气的换热交换的效率。本优选实施例中，所述气流孔450的直径优选为2cm。优选地，为使得穿过上下相邻连接板440的水蒸气能够与气流孔450更加充分的接触，上下相邻连接板440上的气流孔450交错排布。

优选地，在上述优选实施例中，所述连接板440上对应每个所述气流孔450分别设置一对翅片460，所述翅片460由所述气流孔450的边缘向靠近所述气流孔450中心线的方向倾斜，一对所述翅片460沿所述中心线为对称轴对称地设置在所述气流孔450的边缘两侧并均与所述连接板440表面成第一锐角设置，如图3所示，图中标注的∠a即为第一锐角。本优选实施例中，第一锐角的角度为45°，在其他实施例中，第一锐角的角度还可为30°、60°或者为30°至60°范围内的任意值。本优选实施例中，一对翅片460对向设置在气流孔450的两侧，可以对穿出气流孔450的水蒸气起到一定程度的遮挡作用，从而使水蒸气经过翅片460表面。因此穿出气流孔450的水蒸气与翅片460再进行一次换热冷却，增大了水蒸气换热交换的接触面积同时也提高了换热效率。本优选实施例中，翅片460的延伸长度范围为3-5cm。

在一优选实施例中，所述冷凝罐200顶面设有第二开口，所述冷凝罐200顶部对应所述第二开口设置可调节通风量的天窗210。本优选实施例中，天窗210为电控结构，通过移动天窗210调节第二开口的大小。该天窗210在系统正常工作时是关闭状态，当换热组件400出现问题或者负压风机300出现问题时，将天窗210打开或者部分打开。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。