本發(fā)明涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種蒸汽自冷凝裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

排污擴容罐頂部出口排放蒸汽，在寒冷地區(qū)，排放的蒸汽在空氣中冷凝液化，散落到地面、附近建構(gòu)筑物及設(shè)備上，甚至結(jié)冰，給操作及維修帶來極大的不便，并且會產(chǎn)生重大安全隱患，有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，鑒于此種情況，本發(fā)明設(shè)計一種蒸汽自冷凝裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的在于提供一種蒸汽自冷凝裝置；

本發(fā)明的另一目的在于提供所述蒸汽自冷凝裝置的應(yīng)用。

為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種蒸汽自冷凝裝置，所述蒸汽冷凝裝置包括至少一個筒形冷凝管1，在所述冷凝管1內(nèi)設(shè)置至少一個篩板2，所述篩板2設(shè)置通孔21，所述篩板2將所述冷凝管1分成上下兩個部分，以便蒸汽在冷凝管內(nèi)流動時由所述通孔21穿過；且所述蒸汽冷凝裝置中至少有一個冷凝管能與蒸汽排放裝置6連接。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述冷凝管1至少為兩個，且能夠相互連接形成一個整體的筒形蒸汽自冷凝裝置；

其中可以理解的是，這里所述的整體的筒形蒸汽自冷凝裝置，是由至少兩個冷凝管首尾連接而成的整體的冷凝管。

其中可以理解的是，每兩個相互連接的冷凝管應(yīng)能確保穩(wěn)固的連接，譬如，優(yōu)選每個冷凝管1在相互連接的位置設(shè)置連接裝置3。

所述的連接裝置可以是本領(lǐng)域常規(guī)的連接裝置，譬如用法蘭、固定扣或者是螺紋；而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述連接裝置3為螺紋；

其中可以理解的是，當(dāng)所述連接裝置為螺紋時，相互連接的兩個冷凝管應(yīng)該一個為內(nèi)螺紋，另一個為外螺紋，且相互連接的兩個冷凝管中的一個冷凝管的內(nèi)螺紋應(yīng)與另一冷凝管的外螺紋相匹配，以使得二者能夠連接固定；

而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在連接后位于上部的冷凝管的下邊緣設(shè)置外螺紋31，并在位于下部的冷凝管的上邊緣設(shè)置內(nèi)螺紋32，且相互連接的內(nèi)螺紋31和外螺紋32能夠匹配。

而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，每個冷凝管的上邊緣設(shè)置內(nèi)螺紋32，并在下邊緣設(shè)置外螺紋31。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述篩板的開孔率為10-25％；通孔直徑為5-8mm。

其中可以理解的是，本發(fā)明所述的開孔率指開孔的孔面積之和除以冷凝管截面積。

所述篩板設(shè)置于冷凝管內(nèi)部，以將冷凝管內(nèi)部空間大致分隔成兩個部分，這兩個部分可以通過篩板上的通孔相互連通，這樣當(dāng)蒸汽由組裝而成的自冷凝裝置底部向上流通時，應(yīng)穿過通孔以更好的對蒸汽進(jìn)行分散并輔助降溫；因此，篩板設(shè)置方式能夠滿足上述要求即可，這樣來說，篩板可以是水平安裝，而由于這種自冷凝裝置通常是垂直使用的，故也可以說篩板可以是垂直冷凝管軸線設(shè)置，或者是與軸線呈一定角度設(shè)置；

而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述篩板2為垂直于冷凝管的軸線設(shè)置；

其中篩板設(shè)置的位置可以是靠近該冷凝管的底部，中部，或者是頂部；而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，所述篩板是設(shè)置在每個冷凝管1高度的一半的位置。

其中可以理解的是，冷凝管組裝成所述自冷凝裝置后，在自冷凝裝置與蒸汽排放裝置連接的部位應(yīng)設(shè)置固定裝置，用來將自冷凝裝置與蒸汽排放裝置固定連接；該固定裝置可以是設(shè)置在蒸汽排放裝置上，也可以是設(shè)置在自冷凝裝置上，而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，是在與蒸汽排放裝置連接的冷凝管1的與該蒸汽排放裝置6連接的一端設(shè)置固定裝置4；

所述的固定裝置可以是本領(lǐng)域常規(guī)的固定裝置，譬如可以是螺栓、螺紋、固定卡扣、或者是法蘭；而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述固定裝置4為法蘭。

其中可以理解的是，為了更好的與外界換熱，從而起到冷凝作用，所述冷凝管的材質(zhì)應(yīng)為熱的良導(dǎo)體；

所述熱的良導(dǎo)體可以采用本領(lǐng)域常規(guī)用于液體冷凝的材料，譬如金屬；

應(yīng)當(dāng)理解的是，為了延長使用壽命，應(yīng)優(yōu)先考慮具有防銹性能的熱的良導(dǎo)體；而根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，所述冷凝管的材質(zhì)優(yōu)選為不銹鋼。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述篩板2為可拆卸的設(shè)置在冷凝管1中；

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在冷凝管1內(nèi)設(shè)置篩板2的位置設(shè)置支撐件12，用以對篩板進(jìn)行支撐。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，在所述蒸汽自冷凝裝置的頂部設(shè)置防雨裝置5；優(yōu)選所述防雨裝置為錐形防雨罩。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述蒸汽排放裝置6為排污擴容罐。

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述冷凝管高度與冷凝管直徑的比值為1/2-1。

采用本發(fā)明的蒸汽自冷凝裝置，蒸汽自下向上流動，在上升過程中遇到篩板，篩板因與筒壁直接接觸，傳熱效果良好，蒸汽冷卻凝結(jié)成液滴，部分未冷凝的蒸汽繼續(xù)向上，通過篩板上的開孔，上升到下一節(jié)筒體，又被篩板冷卻，部分形成液滴，因受重力作用，液滴在下降過程中，與上升的蒸汽相遇，兩者換熱，在整個過程中，蒸汽經(jīng)過每一層篩板及筒壁的冷凝作用，使大部分蒸汽液化后回流到設(shè)備，通過罐底液相出口，排到地溝，少部分殘氣經(jīng)筒頂防雨帽排向大氣。另外，通過觀察筒頂排出的殘汽量的大小，增減筒節(jié)的數(shù)量，即可根據(jù)季節(jié)或者環(huán)境溫度的高低，調(diào)節(jié)筒節(jié)的數(shù)量。

另一方面，本發(fā)明還提供了本發(fā)明所述蒸汽自冷凝裝置在蒸汽冷凝中的應(yīng)用；

根據(jù)本發(fā)明一些具體實施方案，其中，所述蒸汽是排污擴容罐排出。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種蒸汽自冷凝裝置及其應(yīng)用。本發(fā)明的裝置具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明利用氣液流型特點，最大程度冷凝蒸汽，避免冬季由于蒸汽的排放，造成周圍環(huán)境結(jié)冰，形成安全隱患；

(2)適應(yīng)性強，根據(jù)排污擴容器出口，設(shè)置不同管徑的筒體；

(3)適合現(xiàn)有裝置的改造；根據(jù)排放效果，可適度調(diào)整筒節(jié)的數(shù)量；

(4)筒體上側(cè)為內(nèi)螺紋，下側(cè)為外螺紋，液體在下降過程中，可以全部收集到設(shè)備內(nèi)；

(5)此裝置均為可拆卸部件，安裝方便。

附圖說明

圖1為實施例1的冷凝管垂直剖面示意圖；

圖2為實施例1的篩板示意圖；

圖3為冷凝管內(nèi)壁設(shè)置的用來支撐篩板的支撐件示意圖；

圖4為實施例1的各冷凝管組裝好的蒸汽自冷凝裝置；

圖5為安裝了實施例1的蒸汽自冷凝裝置的排污擴容罐示意圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和特點，不作為對本案可實施范圍的限定。

實施例1

如圖1-5所示的蒸汽自冷凝裝置，包括5個碳鋼的筒形冷凝管1，5個筒形冷凝管相互連接形成一個整體的筒形蒸汽自冷凝裝置；冷凝管高度與冷凝管直徑的比值約為3/4。

在每個冷凝管內(nèi)大約高度一半的位置設(shè)置支撐件12，在支撐件上可拆卸的設(shè)置一個篩板2，以使篩板大致位于冷凝管高度一半的位置。篩板垂直于冷凝管的軸線設(shè)置。所述篩板2設(shè)置通孔21，所述篩板的開孔率約為15％；通孔直徑約為6mm。篩板2將冷凝管1分成上下兩個部分，以便蒸汽在冷凝管內(nèi)流動時由通孔21穿過；通孔供蒸汽與冷凝管及液體充分接觸傳熱。每個冷凝管1的上邊緣設(shè)置內(nèi)螺紋32，并在下邊緣設(shè)置外螺紋31。

蒸汽冷凝裝置中底部的冷凝管與蒸汽排放裝置6連接，在與蒸汽排放裝置連接的冷凝管1的與該蒸汽排放裝置6連接的一端設(shè)置法蘭。在蒸汽自冷凝裝置的頂部設(shè)置錐形防雨罩5。

使用時，通過法蘭4將組裝好的蒸汽自冷凝裝置固定在蒸汽排放裝置的蒸汽排放口。蒸汽自下向上流動，在上升過程中遇到篩板，篩板因與筒壁直接接觸，傳熱效果良好，蒸汽冷卻凝結(jié)成液滴，部分未冷凝的蒸汽繼續(xù)向上，通過篩板上的開孔，上升到下一節(jié)筒形冷凝管，又被篩板冷卻，部分形成液滴，因受重力作用，液滴在下降過程中，與上升的蒸汽相遇，兩者換熱，在整個過程中，蒸汽經(jīng)過每一層篩板及筒壁的冷凝作用，使大部分蒸汽液化后回流到設(shè)備，通過罐底液相出口，排到地溝，少部分殘氣經(jīng)頂部的防雨罩排向大氣。

通過觀察筒頂排出的殘汽量的大小，增減筒節(jié)的數(shù)量，即可根據(jù)季節(jié)或者環(huán)境溫度的高低，調(diào)節(jié)筒節(jié)的數(shù)量。

根據(jù)傅里葉定律，熱流量公式可寫為

此式表明熱流量Q正比于推動力Δt，反比于熱阻R，與歐姆定律極為類似。從上式還可以看出，傳熱面積越大，熱阻越小。

以出口管徑為8“為例，按照HG/T 20553-2011《化工配管用無縫及焊接鋼管尺寸為選用系列》標(biāo)準(zhǔn)，8“管道外徑為219.1mm，壁厚選用Sch20，即壁厚為6.3mm，以環(huán)境溫度-10℃為例，以下按兩種情況計算冷卻蒸汽量，第一種情況為不加篩板的情況下，按照傅里葉定律，圓筒壁的導(dǎo)熱公式可寫為：

$Q=\frac{2\mathrm{\π}\mathrm{\λ}l(t1-t2)}{ln\left(\frac{d2}{d1}\right)}$

計算結(jié)果為l＝2.1m，即冷卻1kg的飽和蒸汽需要圓筒壁2.1米的長度。

第二種情況為加篩板的情況下：

$A=\frac{A2-A1}{ln\left(\frac{A2}{A1}\right)}+A1$

計算結(jié)果為l＝0.6m，說明使用帶篩板筒節(jié)的有效冷卻量是鋼管的3.5倍。