超高纯气体换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了超高纯气体换热器，包括外壳，外壳内充满水，左换热管支撑固定板、右换热管支撑固定板、氨循环盘管组件、进料管、出料管、热水循环盘管组件、若干插入式电加热器、热电偶，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接。本实用新型具有结构简单、造价便宜、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余热热水组合加热及节能环保等特点。
【专利说明】超高纯气体换热器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及液体汽化技术，具体来说是超高纯气体换热器。
【背景技术】
[0002] 超高纯气体是指小于十亿分之一的氧的纯度气体，超高纯气体在电子行业、石油 化工、医药国防等各领域发挥着巨大的作用，应用领域主要在集成电路制造、新型电子元器 件等领域。基于超高纯气体在电子产业中的重要性，以及国际上对尖端技术的牵制作用， 我国对国产超高纯气体的研究及产业化明确重点扶持。
[0003] 现有技术中，超高纯气体的制备，一般采用蒸馏塔来实现，蒸馏塔按照数量来分例 如单塔循环、带预分馏器或后分馏器的单塔、双塔循环和包含两个以上蒸馏塔的循环。
[0004] 其中一个很重要的步骤就是汽化，现有技术中，一般采用液氨从进料口进入加热 管道，加热管道经过燃烧加热或热水加热后，从出料管出来，得到相应的气态氨。
[0005] 但现有技术中的结构会存在以下技术问题：
[0006] 1、传热效率较低，能源损耗较大，影响换热器的正常使用；
[0007] 2、安全性能较差；
[0008] 3、工作时间较短，汽化量不稳定，生产效率较低；
[0009] 4、使用寿命较低，因为温度难以控制，气体的纯度难以保证；
[0010] 5、无保温结构，热损较大。 实用新型内容
[0011] 本实用新型的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、造 价合适、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余热热水组合加热及节能环保 的超1?纯气体换热器。
[0012] 为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：超高纯气体换热器，包括外 壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左 换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环盘管组件，氨循环盘管组件的底 部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管，氨循环盘管组件下方设 置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为 热水出口，夕卜壳底部设置若干插入式电加热器，夕卜壳内设置热电偶，热电偶与外壳外表面上 防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加热器连接。
[0013] 为了便于操作，便于控制及知道外壳内的情况，所述外壳顶部设有进料口、出料 口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接 进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表 接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水 口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门。
[0014] 为了便于收集气体、监测气体、观察外壳内水的容量及温度，所述氨循环盘管组件 的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接 口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出 料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密 封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连 接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设 置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流 管出口在外壳底部。
[0015] 为了受热更均匀，使汽化效果更好，所述氨循环盘管组件和热水循环盘管组件均 为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管。
[0016] 优选的，所述插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设 上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入 式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，相邻插入式电加热器的间距 为150?170mm，外壳外表面设置保温层。
[0017] 优选的，所述插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端 部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通 孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，外壳外表面设置保温 层。
[0018] 为了便于安装，所述左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板 体中间位置纵向开设若干第一条形孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上 下相邻第二条形孔之间开设若干圆形换热管通孔。
[0019] 一种超高纯气体换热器的实现方法，包括以下步骤：
[0020] (1)、在外壳内灌满热水，进料管灌入液氨，热水进口通入热水；
[0021] (2)、液氨进入氨循环盘管组件，热水经过热水进口进入热水循环盘管组件，热水 循环盘管组件内的热水从热水出口流出，热水循环盘管组件的余热给外壳内的热水加热， 此时，热电偶感应外壳内热水温度，并把热水温度信息传给PID控制器；
[0022] (3)、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器不工作；
[0023] (4)、当温度低于设定温度时，经PID控制器运算后调节若干插入式电加热器，对 若干插入式电加热器的电阻性负载实现温度控制，使介质温度均匀，达到所需温度；
[0024] (5)、液氨在氨循环盘管组件内流动，并进行蒸发汽化，此时，氨循环盘管组件外 部热水温度为设定温度；
[0025] (6)、液氨经过蒸发汽化后得到气态氨，气态氨从出料管处收集。
[0026] 所述步骤（1)中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接 口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门， 水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设 若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上 设置出水阀门；所述步骤（2)中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出 料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接 口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置 固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片 和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出 料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口； 观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和 热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步 骤（4)中的插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔 离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热 器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，相邻插入式电加热器的间距为150? 170mm，外壳外表面设置保温层；当收集到的温度低于30°C时，PID控制器经过运算，控制5 组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在30°C?60°C时，PID控制器经过运算， 控制中间3组插入式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60°C?80°C时，PID控制 器经过运算，控制最中间1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80°C。
[0027] 所述步骤（1)中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表 接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门， 水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设 若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上 设置出水阀门；所述步骤（2)中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出 料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接 口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置 固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片 和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出 料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口； 观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，氨循环盘管组件和 热水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管；所述步 骤（4)中的插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半 圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电 加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，外壳外表面设置保温层；当收集到 的温度低于30°C时，PID控制器经过运算，控制6组插入式电加热器同时加热工作；当收集 到的温度在30°C?60°C时，PID控制器经过运算，控制中间最顶端1组和其相邻2组插入 式电加热器同时加热工作；当收集到的温度在60°C?80°C时，PID控制器经过运算，控制最 顶端1组插入式电加热器加热工作；外壳内的热水温度保持在80°C。
[0028] 本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0029] 1、本实用新型包括外壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置左换热管支撑固 定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板之间设置氨循环 盘管组件，氨循环盘管组件的底部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的顶部出口处连接 出料管，氨循环盘管组件下方设置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件的上端为热水进 口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，外壳底部设置若干插入式电加热器，外壳内设置 热电偶，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器与若干插入式电加 热器连接，具有结构简单、造价便宜、可连续长时间工作、汽化量极其稳定、采用电加热与余 热热水组合加热及节能环保等特点。
[0030] 2、本实用新型中的外壳顶部设有进料口、出料口、进水口、水位计接口及压力表接 口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口连接进水管，进水管上设置进水阀门，水 位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压力表接口进入外壳内部；外壳上开设若 干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置出水口，出水口连接出水管，出水管上设 置出水阀门，可以有效的控制操作，生产效率高，方便使用。
[0031] 3、本实用新型中的氨循环盘管组件的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管 上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接口，出料管底部设置出料管液位计下接口， 出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出料管液位计下接口与外壳连接处设置固定 环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密 封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连接管另一端连接出料管液位计下端，出料管 液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察 测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流管出口在外壳底部，便于收集气体、监测气 体、观察外壳内水的容量及温度，另一方面，密封性强，使用效果极佳。
[0032] 4、本实用新型中的插入式电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端 部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通 孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，相邻插入式电加热器 的间距为150?170mm，外壳外表面设置保温层，加热均匀，汽化程度高，汽化效果好。
[0033] 5、本实用新型中的插入式电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热 器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若 干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内表面的水平距离为130?150mm，外壳外表面设置 保温层，可以选择加热，节约能源，加热均匀，使用效果好。
[0034] 6、本实用新型中的左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板体 中间位置纵向开设若干第一条形孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上下 相邻第二条形孔之间开设若干圆形换热管通孔，可以便于安装，加热均匀，结构简单，支撑 效果好。
[0035] 7、本实用新型可连续长时间工作，汽化量极其稳定；采用电加热与余热热水组合 加热，在充分利用工业富余热水的同时，又避免了热水不足影响汽化器的正常工作，节能环 保；管程采用优质内抛光不锈钢换热管及零部件，优化设计，结构紧凑，噪音和震动小，使用 寿命长，并充分保证液氨的高纯度；容器外部采用优质的保温材料，降低热损，节约能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0036] 图1为超1?纯气体换热器的整体结构不意图；
[0037] 图2为超高纯气体换热器的剖视结构示意图；
[0038] 图3为本实用新型中出料管液位计下接口处的结构示意图；
[0039] 图4为本实用新型中上半圆隔离罩和下半圆隔离罩的结构示意图；
[0040] 图5为本实用新型中左换热管支撑固定板的结构示意图。
[0041] 图中标号与名称如下：
[0042]
【权利要求】
1. 超高纯气体换热器，其特征在于：包括外壳，外壳内充满水，外壳左右两侧分别设置 左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板，左换热管支撑固定板和右换热管支撑固定板 之间设置氨循环盘管组件，氨循环盘管组件的底部进口处连接进料管，氨循环盘管组件的 顶部出口处连接出料管，氨循环盘管组件下方设置热水循环盘管组件，热水循环盘管组件 的上端为热水进口，热水循环盘管组件的下端为热水出口，外壳底部设置若干插入式电加 热器，外壳内设置热电偶，热电偶与外壳外表面上防爆箱内的PID控制器连接，PID控制器 与若干插入式电加热器连接。
2. 根据权利要求1所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述外壳顶部设有进料口、 出料口、进水口、水位计接口及压力表接口；进料管穿过进料口，出料管穿过出料口，进水口 连接进水管，进水管上设置进水阀门，水位计穿过水位计接口进入外壳内部，压力表穿过压 力表接口进入外壳内部；外壳上开设若干个测温口，热电偶设于测温口内；外壳底部设置 出水口，出水口连接出水管，出水管上设置出水阀门。
3. 根据权利要求1或2所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述氨循环盘管组件 的顶部出口处连接出料管中部位置，出料管上部侧边设置安全泄放口和出料管液位计上接 口，出料管底部设置出料管液位计下接口，出料管液位计上接口连接出料管液位计上端，出 料管液位计下接口与外壳连接处设置固定环，固定环中间设置连接管，固定环内设置双密 封面法兰，双密封面法兰连接密封垫片和密封板，连接管一端连接出料管液位计下接口，连 接管另一端连接出料管液位计下端，出料管液位计位于外壳之外；所述外壳上部外表面设 置壳内液位计、观察测温口及溢流口；观察测温口内设置温度计，溢流口连接溢流管，溢流 管出口在外壳底部。
4. 根据权利要求1所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述氨循环盘管组件和热 水循环盘管组件均为立式蛇形换热管，立式蛇形换热管为内抛光不锈钢换热管。
5. 根据权利要求1、2或4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述插入式 电加热器为5组，且呈水平设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半圆隔离 罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距外壳内 表面的水平距离为130?150mm，相邻插入式电加热器的间距为150?170mm，外壳外表面 设置保温层。
6. 根据权利要求1、2或4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述插入式 电加热器为6组，且呈等腰三角形设置，插入式电加热器外端部套设上半圆隔离罩和下半 圆隔离罩，上半圆隔离罩和下半圆隔离罩上均匀开设若干通孔，插入式电加热器内端部距 外壳内表面的水平距离为130?150mm，外壳外表面设置保温层。
7. 根据权利要求1、2或4任一项所述的超高纯气体换热器，其特征在于：所述左换热 管支撑固定板和右换热管支撑固定板均包括板体，板体中间位置纵向开设若干第一条形 孔，第一条形孔两侧分别均匀开设若干第二条形孔，上下相邻第二条形孔之间开设若干圆 形换热管通孔。
【文档编号】F24H9/00GK203869324SQ201420180479
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】俞世桥, 厉磊磊, 蒋美卿 申请人:浙江金象科技有限公司