新型水浴式汽化器的研究，U型换热管束设计

文|孤独漂流的梦想家

编辑|孤独漂流的梦想家

前言

浴式汽化器是一种在热水以及低温液态气体之间进行热交换的设备，它能够使低温液态的气体气化成为气态气体。

适用于液氧、液氮、液氩、液态二氧化碳、液化气、液化天然气等各个方面，在低温液体汽化和空气设备中广泛应用。、

水浴式汽化器的主体是它的换热部件，传统的水浴式汽化器的换热部件大多采用的多层绕管形式，这种设计存在泄露的风险，且当换热管发生泄露后很难进行维修处理，而且传统的设计工艺只能实现单种液体的汽化。

公开了一种新型蒸汽水浴汽化器，包括有管箱、壳体以及装在壳体内的U型管束，此设计在传统水浴式汽化器的基础上有所提升，但该公开的技术方案无法同时对多种液体进行汽化。

此外，在U形管束出现泄露时，存在难以检修的，影响生产的问题。

本文在此的基础上，在水浴式汽化器的结构上加以改进和优化。

设计出了一种新型的具有U型换热管束结构的水浴式汽化器，能够实现多种液态气体的汽化，且当汽化器换热部件出现泄露等问题时，检修及更换备用设备都很方便，还能达到不影响生产的目的。

水浴式汽化器的工作原理和分类

水浴式汽化器是汽化器设备中的一种，是低温液体贮存汽化系统中广泛使用的设备。

主要由换热部件、热水筒体及相应的安全配套部件组成，低温液体通过汽化器后，不断吸收热水的热量，低温液体因此被加热至需要的气体后送入管网。

换热部件是汽化器的关键核心部位，整个换热部件浸没在热水筒体中不断吸收水的热量来加热通过其内部管子的低温液体。

水浴式汽化器的热能来源主要有电，热水，蒸汽三种，所以按照加热形式的不同，可以分为电加热水浴式汽化器、蒸汽加热水浴式汽化器、循环水加热水浴式汽化器。

电加热水浴式汽化器是通过电能加热汽化器内的水，通过热水再加热换热管内的低温液态气体，使之转化为气态的气体。

蒸汽加热水浴式气化器是利用蒸汽的热量，加热容器内的水，水再把热量传导给换热管内的低温液体，从而使低温液体气化成气体，气体的温度可以根据用户的要求设定。

循环水加热水浴式汽化器是利用不间断循环水的热量，加热换热管内的低温液体。

U型换热管束水浴式汽化器的设计

这种新型的U型换热管束结构的水浴式汽化器是一种蒸汽加热水浴式汽化器。

主要由筒体1、U型换热管束3、进液口4，出气口5和多个相应安全配套组成的。

下面将对这种新型U型换热管束的汽化器的设计结构进行说明。

老式的水浴汽化器是层状同心圆结构，一旦发生故障必须返厂维修，而本文所述的新式水浴汽化器是U型换热管束结构汽化器，在发生故障时可就地进行维修，从而能够确保工厂的运行安全。

此外，本文所述的新式水浴式汽化器是无缝特制内翅片，与老式的水浴汽化器采用外翅片相比，无缝特制内翅片能够有效增大接触面积。

与外翅片在同等气化能力下，无缝特制内翅片的体积减少30%，节能30%。U型换热管束结构的水浴式汽化器利用接口6向筒体1内部注入热水或者输入蒸汽。

从而维持筒体1内部的温度，用筒体1内的热水来加热U型换热管3内的液体，需要汽化的低温液体从液体进口4进入U型换热管3内部。

在被热水加热的过程中不断吸热，当低温液体完全走完U型换热管3后，低温液体得到足够的热量而最终成为气体并从气体出口5进入用户管网，从而完成液体到气体的汽化过程。

筒体1包括主体101、盖体102以及底板103，主体101的底部与底板103相连，主体101的顶部与盖体102相连。

筒体1的顶部设置有至少两个密封头2和两根U型换热管3，每个密封头2上分别设置有液体入口4及气体出口5。

每根U型换热管3的两端口分别与每个密封头2上设置的液体入口4及气体出口5连接。

筒体1上方还设置有溢流口10以及用于检修的检修口11，检修口11位于溢流口10的上方。

筒体1内设置有用于加热水的电加热丝8以及用于检测水温的温度传感器12，温度传感器12连接一控制器，控制器与电加热丝8电连接，控制器可以设置在筒体1外，筒体1内还设置有用于检测水位的液位传感器9。

传统水浴式汽化器缺乏对管件的限位固定设计或者设计不合理，当水浴式汽化器投入运行时，通常会发出沉重的响声和剧烈的振动，时间一长，管件和主体连接部位易裂，发生泄露，影响汽化器的安全、稳定运行。

这种新型的U型换热管束结构的水浴式汽化器内部专门设置了多处限位结构13，对U型换热管进行限位，防止U型换热管3在往其内部注入低温液体时出现晃动，保障汽化器安全、平稳运行。

图2是新型U型换热管束汽化器限位结构的示意图，如图限位结构12包括固定块121以及设于固定块121上的通孔结构122。

固定块121与筒体1内壁相连，U型换热管3穿设于通孔结构122，通孔结构122可以是两个圆孔，与U型换热管3的横向截面形状相对应。

U型换热管束水浴式汽化器几大部件的使用

筒体1内设置有至少两个独立的U型换热管3，才能同时对不同种类的液体进行汽化,实现多个U型换热管3共用一个筒体1的目的，实现“多合一”的功能，节省了制造成本。

但必须要保证所有的U型换热管3整个浸没在筒体1内的热水中，才能对U型换热管3中的液体加热地更加均衡。

当U型换热管3存在泄露问题时，可以将密封头2以及U型换热管3从筒体1上拆卸下来，方便检修，同时更换备用的U型换热管3，达到不影响生产的目的。

筒体1内设置的温度传感器12连接一控制器，控制器与电加热丝8电连接。

温度传感器12检测筒体1内的水温，并把检测到的水温数据传递至控制器，控制器判断温度传感器12检测到筒体1的水温低于低温液体汽化所需要的温度时。

控制器指令电加热丝8对筒体1内的水进行加热，使得筒体1内的水维持在稳定的温度范围内。

需要说明的是，筒体1内壁上可以设置电加热丝安装架，电加热丝8安装在电加热丝安装架上，使得电加热丝8位于筒体1内，从而更加均衡地对筒体1内的水进行加热。

需要说明的是，控制器可以设置在筒体1外。筒体1中设置的液位传感器9能构检测筒体1内部的水位，便于工作人员及时了解筒体1内部的水位，从而了解水位是否满足汽化需求。

液体腔24与液体入口4相连通，气体腔25与气体出口5相连。

U型换热管3的两端口均分别安装在安装板22、下底板上并与液体腔24、气体腔25相连，液体腔24可以对输入到U型换热管3中的低温液体起到缓冲的作用。

气体腔25可以对输出用户网管的气体起到缓冲的作用。

筒体1内设置有用于限定U型换热管3安装位置的若干限位结构13，避免U型换热管3在往筒体1内部注入低温液体时出现晃动，保障汽化器安全、平稳运行。

当U型换热管3需要检修时，可以快速地将U型换热管3从通孔结构122中抽出来，从而高效实现密封头U型换热管3的拆卸作业。

使用高速分散机进行分散，在1000转/分转速下分散30分钟，粘度控制在(200±10)s(涂1杯)，研磨采用不添加研磨介质的棒销式砂磨机快速研磨一遍，能达到最佳分散研磨效果。

采用该工艺能耗最低，产品外观、贮存稳定性、填充性佳结论涂料产品中底漆是占据重要的一大部分。

一般施工要求产品需要具有良好的填充性，同时产品要有较好的贮存稳定性，满足长期存放的要求。

在生产过程当中，底漆一般是为规模化连续性规模生产，而采用棒销式砂磨机，引入高目数原材料，在研磨前充分搅拌分散，研磨时取消研磨介质的加入，在提高生产效率的同时，降低生产能耗的同时，也是进一步提高产品性能的稳定性。

这种新型的U型换热管束结构的水浴式汽化器，对传统水浴式汽化器的结构进行了改进和优化，能够实现多种液态气体的汽化。

当汽化器出现故障时，检修方便;还能实现节能增产的目的，能为企业带来更多的经济效益。