一种新型液体气化装置及工作方法

一种新型液体气化装置及工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型液体气化装置及工作方法，其中的一种新型液体气化装置，包括：气化器、热源液出口、气化液体入口、热源液入口及气体出口；所述热源液出口连接气化器；所述气化液体入口设置在气化器外部；所述热源液入口连接气化器；所述气体出口设置在气化器外部；所述气化器内设有真空发生器、回气管、真空发生器出口、第一连接器、细换热管、第二连接器、中换热管、第三连接器、粗换热管、第四连接器、渐变管及三通连接器。本发明的射流结构引入的已经汽化的气体，对液态的待汽化气体进行物理雾化，并且经过热交换，使之大部分汽化，这样的超低温汽体比热较小，温度很低，和换热管壁接触均匀，且大温差提高换热效率。
【专利说明】一种新型液体气化装置及工作方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及液体气化装置，具体涉及一种新型液体气化装置及工作方法。

【背景技术】
[0002] 传统的液体气化装置从液态到气体逐步气化，温差逐渐减小，热交换效率低；换热 不均匀，气化器内外换热部位容易出现结霜、结冰冻结现象；同时由于热传导的延迟，一般 最终输出的气体温度至少低于热源约5摄氏度。不能达到高效的换热效率。


【发明内容】

[0003] 本发明根据流体力学原理，利用入口待气化的液态气体的动能，吸入部分已经气 化的气体混合，实现物理雾化和初步汽化，尽可能使待气化的液态气体在吸热汽化、气化过 程中保持较低温度，与热源保持较大的温差，因而具有尽可能大的吸热能力，并使得热交换 均匀，提高换热效率。还利用流体力学原理中可压缩的流体当流管截面积增加，会引起流速 下降，温度下降，压力降低的原理，使换热中的气体通过增加管路横截面(流管截面）尽可能 保持较低温度，尽可能保持较大温差，最大限度提高吸热能力。最终使汽化、气化的气体在 同等热源条件下具有较高的温度，较高的压力。
[0004] 根据本发明的一个方面，提供了一种新型液体气化装置，包括：气化器、热源液出 口、气化液体入口、热源液入口及气体出口；所述热源液出口连接气化器；所述气化液体入 口设置在气化器外部；所述热源液入口连接气化器；所述气体出口设置在气化器外部；所 述气化器内设有真空发生器、回气管、真空发生器出口、第一连接器、细换热管、第二连接 器、中换热管、第三连接器、粗换热管、第四连接器、渐变管及三通连接器；所述气化液体入 口连接真空发生器；所述真空发生器连接真空发生器出口；所述回气管连接真空发生器； 所述真空发生器出口连接第一连接器；所述第一连接器连接细换热管；所述细换热管连接 第二连接器；所述第二连接器连接中换热管；所述中换热管连接第三连接器；所述第三连 接器连接粗换热管；所述粗换热管连接第四连接器；所述第四连接器连接渐变管；所述渐 变管连接三通连接器；所述三通连接器分别连接气体出口和回气管。
[0005] 根据本发明的又一方面，提供了一种新型液体气化装置工作方法，包括以下步 骤： S1，所述热源液入口输入热源液； 52, 用泵把待气化的液体从气化液体入口输入到真空发生器； 53, 所述真空发生器待汽化的液态形成的射流带动周围液体或气体一起流动，在回气 管形成抽真空作用，因而通过管路吸入部分已经气化的气体，与射流混合，气体温度下降， 部分气体释放汽化热使液体温度上升，一部分液体气化，根据从回气管吸入的气体温度不 同，所含热量不同，形成雾化、汽化、气化效果； 54, 所述真空发生器内随着射流与回气管吸入气体混合形成雾状或汽状或完全气化的 气体通过真空发生器出口输出； 55, 所述真空发生器出口输出的雾状液体或汽状液体或气体通过第一连接器输出到细 换热管； 56, 处于气态或温度较低的汽化或雾化的液态气体，以雾状或汽状或气体形式进入细 换热管中，随着外壁和充斥于气化器中的热源液所含热量的传入管路中换热，里面尚处于 液态的液体开始沸腾汽化，已经汽化、气化的气体升温，随着沸腾，随着升温，体积膨胀，由 液态的不可压缩流体变成可压缩流体，压力升高，温度接近管壁外的提供热量的热液源； 57, 气化的液体经过第二连接器进入到横截面面积增加的中换热管后，因实现膨胀，压 力下降，温度下降，管路中气体和管路外热源液温差增加，吸热能力增加，继续升温，压力逐 步回升，管路内外温差逐渐接近，趋向于传热平衡；再通过第三连接器进入到粗换热管，换 热管路面积再次增加，管路内已经气化、汽化的气体压力又一次下降，温度又一次下降，和 管路外热源液温差增加，吸热能力增加，又继续吸热升温，吸热升压，然后通过第四连接器 输出到连接渐变管； 58, 在经过连接渐变管时，管路面积逐步缩小，压力逐步增加，温度上升，达到或能略高 于热源液的温度，通过三通连接器一部分通过气体出口输出，一部分气化的气体通过回气 管倒回到真空发生器，再次在真空发生器中进行混合； 59, 进入下一个工作循环。
[0006] 进一步地，所述步骤S4具体为：在待汽化液体流量较小的情况下，通过射流抽真 空作用吸入的回气携带的热能不足以使与其混合的液体发生汽化，就形成雾状液滴；在气 化器流量非常小的情况下，射流量很小，回气管产生抽真空的作用很小，管路内液体气化过 程和传统的气化器接近或相同。
[0007] 本发明的优点： 本发明利用流体的动能使得蒸发器内部工质循环运动，加快热交换、使得热交换均 匀； 本发明的利用真空发生器的射流结构引入的已经汽化、气化的气体，根据热源液不同 的温度，回气温度不同，与液态的待汽化气体混合后能产生物理雾化、汽化、气化不同效果， 并且经过热量混合交换，使之大部分汽化，这样的超低温汽体比热较小，温度较低，和换热 管壁接触均匀，且大温差提高换热效率； 本发明设计的管路(气体流管）从细到粗，虽然不断吸收热量，但流动的气体体积膨胀， 会发生压力下降，温度降低，因而能尽可能创造较大温差吸收热量，在出口管路收口，横截 面积减小(流管变细)，引起流动的已经气化的气体升压升温，使得排出的气化后的气体具 有最大的压力和温度，提高换热效率。当没有气体流动时，则相当于普通气化器，静态的气 体流管变化没有升降压力、升降温度的效果。
[0008] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
[0009]

【专利附图】

【附图说明】 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例 及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0010] 图1是本发明的一种新型液体气化装置结构示意图； 图2是本发明的一种新型液体气化装置工作方法流程图。
[0011]

【专利附图】

【附图说明】： 1为气化器、2为热源液出口、3为气化液体入口、4为热源液入口、5为气体出口、6为真 空发生器、7为回气管、8为真空发生器出口、9为第一连接器、10为细换热管、11为第二连 接器、12为中换热管、13为第三连接器、14为粗换热管、15为第四连接器、16为渐变管及17 为三通连接器。
[0012]

【具体实施方式】 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0013] 实施例1 图1示出了本发明的一种新型液体气化装置结构示意图。
[0014] 参考图1，如图1所示的一种新型液体气化装置，包括：气化器1、热源液出口 2、气 化液体入口 3、热源液入口 4及气体出口 5 ;所述热源液出口 2连接气化器1 ;所述气化液体 入口 3设置在气化器1外部；所述热源液入口 4连接气化器1 ;所述气体出口 5设置在气化 器1外部；所述气化器1内设有真空发生器6、回气管7、真空发生器出口 8、第一连接器9、 细换热管10、第二连接器11、中换热管12、第三连接器13、粗换热管14、第四连接器15、渐 变管16及三通连接器17 ;所述气化液体入口 3连接真空发生器6 ;所述真空发生器6连接 真空发生器出口 8 ;所述回气管7连接真空发生器6 ;所述真空发生器出口 8连接第一连接 器9 ;所述第一连接器9连接细换热管10 ;所述细换热管10连接第二连接器11 ;所述第二 连接器11连接中换热管12 ;所述中换热管12连接第三连接器13 ;所述第三连接器13连接 粗换热管14 ;所述粗换热管14连接第四连接器15 ;所述第四连接器15连接渐变管16 ;所 述渐变管16连接三通连接器17 ;所述三通连接器17分别连接气体出口 5和回气管7。
[0015] 实施例2 图2示出了本发明的一种新型液体气化装置工作方法流程图。
[0016] 参考图2,如图2所示，一种新型液体气化装置工作方法，包括以下步骤： S1，所述热源液入口 4输入热源液； 52, 用泵把待气化的液体从气化液体入口 3输入到真空发生器6 ; 53, 所述真空发生器6待汽化的液态形成的射流带动周围液体或气体一起流动，在回 气管7形成抽真空作用，因而通过管路吸入部分已经气化的气体，与射流混合，气体温度下 降，部分气体释放汽化热使液体温度上升，一部分液体气化，根据从回气管7吸入的气体温 度不同，所含热量不同，形成雾化、汽化、气化效果； 54, 所述真空发生器6内随着射流与回气管7吸入气体混合形成雾状或汽状或完全气 化的气体通过真空发生器出口 8输出； 55, 所述真空发生器出口 8输出的雾状液体或汽状液体或气体通过第一连接器9输出 到细换热管10 ; 56, 处于气态或温度较低的汽化或雾化的液态气体，以雾状或汽状或气体形式进入 细换热管10中，随着外壁和充斥于气化器中的热源液所含热量的传入管路中换热，里面尚 处于液态的液体开始沸腾汽化，已经汽化、气化的气体升温，随着沸腾，随着升温，体积膨 胀，由液态的不可压缩流体变成可压缩流体，压力升高，温度接近管壁外的提供热量的热液 源； 57, 气化的液体经过第二连接器11进入到横截面面积增加的中换热管12后，因实现膨 胀，压力下降，温度下降，管路中气体和管路外热源液温差增加，吸热能力增加，继续升温， 压力逐步回升，管路内外温差逐渐接近，趋向于传热平衡；再通过第三连接器13进入到粗 换热管14,换热管路面积再次增加，管路内已经气化、汽化的气体压力又一次下降，温度又 一次下降，和管路外热源液温差增加，吸热能力增加，又继续吸热升温，吸热升压，然后通过 第四连接器15输出到连接渐变管16 ; 58, 在经过连接渐变管16时，管路面积逐步缩小，压力逐步增加，温度上升，达到或能 略高于热源液的温度，通过三通连接器17 -部分通过气体出口 5输出，一部分气化的气体 通过回气管7倒回到真空发生器6,再次在真空发生器6中进行混合； 59, 进入下一个工作循环。
[0017] 所述步骤S4具体为：在待汽化液体流量较小的情况下，通过射流抽真空作用吸入 的回气携带的热能不足以使与其混合的液体发生汽化，就形成雾状液滴；在气化器流量非 常小的情况下，射流量很小，回气管产生抽真空的作用很小，管路内液体气化过程和传统的 气化器接近或相同。
[0018] 本发明利用流体的动能使得蒸发器内部工质循环运动、尽可能迅速雾化、汽化、气 化，比热减小、温度较低、换热均匀；射流结构(真空发生器）引入的已经汽化的气体，对液 态的待汽化气体进行物理雾化，并且经过热交换，使之大部分汽化；设计的管路(气体流 管）从细到粗，在出口管路收口，再从粗到细，引起气体增温、升压，最大限度提高输出气体 的压力、温度。
[0019] 本发明增加温差以增强吸热能力，提高热量传导，提高热效率；尽可能使换热强度 均匀，比热均匀，减少局部结霜、冷冻；利用可压缩流体的热力学特性，提高换热效率，提高 输出气体温度；利用物理方法在进入时变成汽态，不使用外部能源，不会让提供热源的液体 冻结，保持温差；真空发生器出去变成超低温气体，换热均匀；利用可压缩流体提高换热效 率，让输出的气体携带尽可能多的热量，尽可能高的输出温度。 本发明可以用于各种压力、温度的液体气化，-240°C ~+300°C ;可以在高压、超高压、超 低温的情况下使用；热源可以是空气源、水源、油源、火源；其它改变流管面积的方式，如并 联管路；管路排布的形式无关，使用螺旋方式或迂回方式或别的方式都可以。
[0020] 本发明利用流体的动能使得蒸发器内部工质循环运动，加快热交换、使得热交换 均匀； 本发明的利用真空发生器的射流结构引入的已经汽化、气化的气体，根据热源液不同 的温度，回气温度不同，与液态的待汽化气体混合后能产生物理雾化、汽化、气化不同效果， 并且经过热量混合交换，使之大部分汽化，这样的超低温汽体比热较小，温度较低，和换热 管壁接触均匀，且大温差提高换热效率； 本发明设计的管路(气体流管）从细到粗，虽然不断吸收热量，但流动的气体体积膨胀， 会发生压力下降，温度降低，因而能尽可能创造较大温差吸收热量，在出口管路收口，横截 面积减小(流管变细)，引起流动的已经气化的气体升压升温，使得排出的气化后的气体具 有最大的压力和温度，提高换热效率。当没有气体流动时，则相当于普通气化器，静态的气 体流管变化没有升降压力、升降温度的效果。
[0021] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种新型液体气化装置，其特征在于，包括：气化器（1)、热源液出口（2)、气化液体 入口（3)、热源液入口（4)及气体出口（5);所述热源液出口（2)连接气化器（1);所述气化 液体入口（3)设置在气化器（1)外部；所述热源液入口（4)连接气化器（1);所述气体出口 (5)设置在气化器（1)外部；所述气化器（1)内设有真空发生器（6)、回气管（7)、真空发生 器出口（8)、第一连接器（9)、细换热管（10)、第二连接器（11)、中换热管（12)、第三连接器 (13) 、粗换热管（14)、第四连接器（15)、渐变管（16)及三通连接器（17);所述气化液体入口 (3)连接真空发生器（6);所述真空发生器（6)连接真空发生器出口（8);所述回气管（7)连 接真空发生器（6);所述真空发生器出口（8)连接第一连接器（9);所述第一连接器（9)连接 细换热管（10);所述细换热管（10)连接第二连接器（11);所述第二连接器（11)连接中换 热管（12);所述中换热管（12)连接第三连接器（13);所述第三连接器（13)连接粗换热管 (14) ;所述粗换热管（14)连接第四连接器（15);所述第四连接器（15)连接渐变管（16);所 述渐变管（16)连接三通连接器（17);所述三通连接器（17)分别连接气体出口（5)和回气 管（7)。
2. -种新型液体气化装置工作方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，所述热源液入口（4)输入热源液； S2,用泵把待气化的液体从气化液体入口（3)输入到真空发生器（6); S3，所述真空发生器（6 )待汽化的液态形成的射流带动周围液体或气体一起流动，在回 气管（7)形成抽真空作用，因而通过管路吸入部分已经气化的气体，与射流混合，气体温度 下降，部分气体释放汽化热使液体温度上升，一部分液体气化，根据从回气管（7)吸入的气 体温度不同，所含热量不同，形成雾化、汽化、气化效果； 54, 所述真空发生器（6)内随着射流与回气管（7)吸入气体混合形成雾状或汽状或完 全气化的气体通过真空发生器出口（8)输出； 55, 所述真空发生器出口（8)输出的雾状液体或汽状液体或气体通过第一连接器（9) 输出到细换热管（10); 56, 处于气态或温度较低的汽化或雾化的液态气体，以雾状或汽状或气体形式进入 细换热管（10)中，随着外壁和充斥于气化器中的热源液所含热量的传入管路中换热，里面 尚处于液态的液体开始沸腾汽化，已经汽化、气化的气体升温，随着沸腾，随着升温，体积膨 胀，由液态的不可压缩流体变成可压缩流体，压力升高，温度接近管壁外的提供热量的热液 源； 57, 气化的液体经过第二连接器（11)进入到横截面面积增加的中换热管（12)后，因实 现膨胀，压力下降，温度下降，管路中气体和管路外热源液温差增加，吸热能力增加，继续升 温，压力逐步回升，管路内外温差逐渐接近，趋向于传热平衡；再通过第三连接器（13)进入 到粗换热管（14)，换热管路面积再次增加，管路内已经气化、汽化的气体压力又一次下降， 温度又一次下降，和管路外热源液温差增加，吸热能力增加，又继续吸热升温，吸热升压，然 后通过第四连接器（15)输出到连接渐变管（16); 58, 在经过连接渐变管（16)时，管路面积逐步缩小，压力逐步增加，温度上升，达到或能 略高于热源液的温度，通过三通连接器（17) -部分通过气体出口（5)输出，一部分气化的 气体通过回气管（7)倒回到真空发生器（6)，再次在真空发生器（6)中进行混合； 59, 进入下一个工作循环。
3.根据权利要求2所述的新型液体气化装置工作方法，其特征在于，所述步骤S4具 体为：在待汽化液体流量较小的情况下，通过射流抽真空作用吸入的回气携带的热能不足 以使与其混合的液体发生汽化，就形成雾状液滴；在气化器流量非常小的情况下，射流量很 小，回气管产生抽真空的作用很小，管路内液体气化过程和传统的气化器接近或相同。
【文档编号】F17C9/02GK104089180SQ201410358965
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月27日 优先权日:2014年7月27日
【发明者】苟仲武 申请人:苟仲武