高真空串联冷凝器系统的制作方法

本申请要求2015年11月19日提交的韩国专利申请no.10-2015-0162632的优先权，为了所有目的其全部内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种高真空串联冷凝器系统，更具体地说，涉及一种高真空串联冷凝器系统，其可以通过在冷凝器之间布置直管并在冷凝器中以预定角度安装挡板来最小化冷凝器中流体的压降(pressuredrop)。

背景技术：

通常，根据类型，冷凝器(热交换器)被划分为气冷式冷凝器、水冷式冷凝器、蒸发冷凝器、壳管式冷凝器等，在这些冷凝器中，壳管式冷凝器最容易制造和操作，因此一般用于各种工业化生产过程中。根据tema(管式交换器制造商协会)的标准类型的壳类型，壳管式冷凝器可以分为许多类型。在这些壳类型中，e型是最广泛使用的，j型或x型用于大的压降。

图1是示出了在常见的x型串联冷凝器系统中的冷凝过程的视图。在壳管式冷凝器系统中，当热交换区域不足或者使用两种以上的制冷剂(冷却水和冷冻水)时，两个以上的冷凝器串联连接，如图1所示。然而，从图1中可以看出，将蒸汽从第一冷凝器2输送到第二冷凝器4的通道在若干位置弯曲(即，具有由图1中红色虚线圆圈表示的四个弯头)，这导致压降。因此，当串联安装高真空冷凝器时，最重要的是最小化供应到冷凝器的流体的压降。

技术实现要素：

技术问题

如上所述，当两个以上的冷凝器串联连接时，通常产生压降，因此需要在冷凝器的壳体侧面冷凝流体的方式。使用x型壳体来解决这个问题，但是即使在这种情况下，也会产生至少若干托的压降，并且难以设计约3托至30托的高真空冷凝器。

因此，本发明的目的是提供一种高真空串联冷凝器系统，其能够通过在冷凝器之间布置直管并且在冷凝器中以预定角度安装挡板来最小化冷凝器中流体的压降。

技术方案

为了实现本发明的目的，一种高真空串联冷凝器系统包括：第一冷凝器，所述第一冷凝器包括具有用于供应待冷凝的气态流体的一个或多个蒸汽入口、用于将冷凝液体排出到外部的冷凝液体出口和用于排出气态流体的一个或多个蒸汽出口的壳体，与所述蒸汽入口耦接的蒸汽供应管，以及与所述冷凝液体出口耦接的冷凝液体排出管；第二冷凝器，所述第二冷凝器包括具有用于供应从所述蒸汽出口排出的待冷凝的气态流体的蒸汽入口、用于将冷凝液体排出到外部的冷凝液体出口和用于将气态流体排出到外部的蒸汽出口的壳体，与所述冷凝液体耦接的冷凝液体排出管，以及与所述蒸汽出口耦接的蒸汽排出管；以及蒸汽输送管，所述蒸汽输送管用于将从所述第一冷凝器的蒸汽出口排出的气态流体输送和供应到所述第二冷凝器，其中，所述第一冷凝器的蒸汽出口与所述第二冷凝器的蒸汽入口彼此面对，并且用于输送制冷剂的管和用于使流体的流动具有特定流型(pattern)的挡板设置在所述第一冷凝器和所述第二冷凝器中的每一个中。

有益效果

根据本发明的高真空串联冷凝器系统，通过在冷凝器之间设置直管可以使长度最小化，并且还可以通过在冷凝器中以预定角度布置挡板来最小化冷凝器中流体的压降。

附图说明

图1是常见的x型串联冷凝器系统的示意图。

图2是根据本发明实施例的高真空串联冷凝器系统的透视图。

图3是根据本发明实施例的高真空串联冷凝器系统的底部的透视图。

图4是示出了本发明的高真空串联冷凝器系统的冷凝器中的挡板的布置的纵剖视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明。

图2是根据本发明实施例的高真空串联冷凝器系统的透视图，图3是根据本发明实施例的高真空串联冷凝器系统的底部的透视图。参见图2和图3，根据本发明的高真空串联冷凝器系统包括：第一冷凝器10，包括具有用于供应待冷凝的气态流体的一个或多个蒸汽入口12、用于将冷凝液体排出到外部的冷凝液体出口14和用于排出气态流体的一个或多个蒸汽出口16的壳体18，与蒸汽入口12耦接的蒸汽供应管20，以及与冷凝液体出口14耦接的冷凝液体排出管22；第二冷凝器40，包括具有用于供应从蒸汽出口排出的待冷凝的气态流体的蒸汽入口42、用于将冷凝液体排出到外部的冷凝液体出口44和用于将气态流体排出到外部的蒸汽出口46的壳体48，与冷凝液体44耦接的冷凝液体排出管50，以及与蒸汽出口46耦接的蒸汽排出管52；以及蒸汽输送管30，用于将从第一冷凝器10的蒸汽出口16排出的气态流体输送并供应到第二冷凝器40。

第一冷凝器10的蒸汽出口16和第二冷凝器的蒸汽入口42彼此面对，并且用于输送制冷剂(冷却水和冷冻水)的管(未示出)和用于使流体的流动具有特定流型的挡板(未示出)设置在第一冷凝器10和第二冷凝器40中的每一个中。

根据本发明的高真空串联冷凝器系统使用具有约3托至30托并具有小的流体压降的冷凝器，并且可以使用各种壳型的冷凝器，例如tema(管式交换器制造商协会)的壳型号中的e壳型、i壳型、j壳型和x壳型，但是可以使压降最小化的x壳型冷凝器是优选的。同时，除了用于使冷凝器之间的管中的流体的压降最小化(本发明的一个目的)的部件之外的其它部件，即常见的串联冷凝器系统的部件和操作机构在此简要描述或未描述。例如，在根据本发明的高真空串联冷凝器系统中，为了供应和排出冷却水，在第一冷凝器10和第二冷凝器40中的每一个中的头部和后部分别形成冷却水入口(未示出)和冷却水出口(未示出)，并且冷却水入口管(未示出)和冷却水排出管(未示出)分别耦接到冷却水入口和出口。因此，应当注意，即使这里没有具体说明，常见冷凝器系统的基本部件也包括在根据本发明的高真空串联冷凝器系统中。

根据本发明的高真空串联冷凝器系统的特征在于，蒸汽入口12和蒸汽出口16在第一冷凝器10中以90°布置，蒸汽入口42和蒸汽出口46在第二冷凝器40中以90°布置(即，蒸汽出口16和蒸汽入口42形成在第一冷凝器10和第二冷凝器40的彼此面对的侧面)，并且连接第一冷凝器10和第二冷凝器40的管(此处为蒸汽输送管30)为直的，因此可以防止或最小化现有技术中的两个串联冷凝器之间的管中产生的压降。此外，由于连接第一冷凝器10和第二冷凝器40的管为直的，所以两个冷凝器10和40可以彼此平行地布置，如图2和图3所示，因此可以更有效地利用安装有冷凝器的空间。

也就是说，通过使用根据本发明的高真空串联冷凝器系统，可以解决现有技术中的现存的串联冷凝器系统的问题。也就是说，可以防止或最小化当冷凝器(热交换器)串联连接时产生的与冷凝器之间的管长度成比例的压降，特别是在连接冷凝器的管以直角(90度)弯曲的弯头处的大压降。当压力降低时，蒸发很好地发生，因此冷凝变得困难，在这种情况下，由于没有冷凝而排出的蒸汽，所以环境被污染，操作和原材料的成本增加。因此，通过使用冷凝过程在约3托至30托的操作压力范围(或流体压力范围)内的根据本发明的高真空串联冷凝器系统，使流体的压降最小化，因此可以解决上述问题。

第一冷凝器10的蒸汽入口12的数量可以取决于冷凝器的长度，但是优选在冷凝器的长度的每1m至2m处形成一个蒸汽入口12。与第一冷凝器10的蒸汽入口12相同，第一冷凝器10的蒸汽出口16的数量可以取决于冷凝器的长度，并且优选在冷凝器的长度的每约1m至2m处形成一个蒸汽入口。在冷凝器的长度的每约1m至2m处形成一个蒸汽入口12和一个蒸汽出口16的原因是当蒸汽入口12和蒸汽出口16的数量少时，压降可能会增加。此外，当蒸汽入口12的数量少时，蒸汽可能不会平滑地分布(或分散)在壳体18中，或者可能由于通道(channeling)而导致冷凝效率降低。分配器设置在壳体中，以用于在壳体中平滑分配蒸汽，但分配器也是造成压降的因素，因此不能用于高真空冷凝器。相反，当蒸汽入口12的数量多时，压降降低，蒸汽平滑地分布在壳体中，但是制造成本(用于蒸汽入口和与蒸汽入口连接的管)增加，因此优选设定适当数量的蒸汽入口和蒸汽出口。

此外，因为蒸汽输送管30的相反端被认为与第一冷凝器10的蒸汽出口16以及第二冷凝器40的蒸汽入口42耦接，因此第二冷凝器40的蒸汽入口42的数量应该与第一冷凝器10的蒸汽出口16的数量相同。另一方面，如图2所示，在蒸汽输送管30的侧面示出的箭头表示从第一冷凝器10到第二冷凝器40的蒸汽的流动方向。

根据本发明的高真空串联冷凝器系统的特征还在于，用于形成冷凝器中的流体流的特定流型的挡板以45°设置在第一冷凝器10的蒸汽入口12与蒸汽出口16之间并且设置在第二冷凝器40的蒸汽入口42与蒸汽出口46之间，以防止当通过蒸汽入口12和42供应到冷凝器10和40中的气态流体在未冷凝的情况下通过蒸汽出口16和46直接排出时产生的冷凝效率降低。图4是示出了根据本发明的高真空串联冷凝器系统的冷凝器中的挡板的布置的剖视图，其中阴影线的箭头表示蒸汽的流动，在下部的其它箭头表示排出到冷凝器外的冷凝液体的流动。也就是说，因为在现有的x壳型冷凝器中没有挡板，因此通过在冷凝器顶部的蒸汽入口流入内部的蒸汽在冷凝器壳体中冷凝同时向下流动，而未冷凝的蒸汽与冷凝液体通过冷凝器底部的出口排出。然而，根据本发明，如图4所示，挡板70以45°布置在冷却水管(或制冷剂管)60之间，因此通过第一冷凝器10和第二冷凝器40的蒸汽入口12和42供应的流体被阻挡并且与蒸汽出口16和46相反地流动，因此最大量的流体被冷凝。因此，可以减少在未冷凝的情况下直接排出到蒸汽输送管30的流体的量，并且因此可以使第一冷凝器10和第二冷凝器40中的冷凝效率最大化。

实施例

以下提供优选实施例以帮助理解本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，以下实施例仅是示例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以各种方式进行改变和修改，这些改变和修改也包括在权利要求中。

[实施例1]高真空串联冷凝器系统

该系统包括x壳型冷凝器，并且其中，如图2和图3所示，第一冷凝器的蒸汽出口形成在第一冷凝器的侧面，并通过长度为1.5m的直的蒸汽输送管与第二冷凝器侧面的蒸汽入口连接，并且冷凝液体出口形成在第一冷凝器和第二冷凝器的底部。作为原料的苯乙烯在150℃及10托下以3吨/小时的流速供应到第一冷凝器，从第一冷凝器排出的蒸汽在40℃及9.93托下以3吨/小时的流速供应到第二冷凝器。

[比较例1]常见x型串联冷凝器系统

第一冷凝器的蒸汽出口和第二冷凝器的蒸汽入口分别形成在第一和第二冷凝器的底部，并且通过在四个位置弯曲的蒸汽输送管(即，由1m、1m、3m、1m和3m的部分组成)连接，从第一冷凝器排出的蒸汽以7.74托供应到第二冷凝器，其他条件与实施例1相同。

[实施例1和比较例1]冷凝器中压降的评估

实施例1和比较例1中使用的冷凝器都是x壳型，并且冷凝器中通过蒸汽入口和蒸汽出口的位置处的压降几乎没有差别。因此，作为比较仅在实施例1和比较例1的蒸汽输送管中的压降的结果，在实施例1的蒸汽输送管中产生0.7％的压降，而在比较例1中的蒸汽输送管(在四个位置弯曲的总共7m的管)中产生22％的压降。因此，可以看出，需要增加真空泵的功率以获得初始设定水平的压力，因此仅需要在实施例1中使用真空泵以9.93托吸入蒸汽，并且需要在比较例1中使用真空泵以7.74托吸入蒸汽，以便保持10托的压力。此外，可以看出，在比较例1中，与第一冷凝器相比，第二冷凝器中的压力下降了22.6％，因此与第一冷凝器相比，冷凝效率显著降低，并且与实施例1相比，操作成本增加。

<附图标记>

10：第一冷凝器12：第一冷凝器的蒸汽入口

14：第一冷凝器的冷凝液体出口16：第一冷凝器的蒸汽出口

18：第一冷凝器的壳体20：蒸汽入口管

22：第一冷凝器的冷凝液体排出管

30：蒸汽输送管

40：第二冷凝器42：第二冷凝器的蒸汽入口

44：第二冷凝器的冷凝液体出口

46：第二冷凝器的蒸汽出口

48：第二冷凝器的壳体50：第二冷凝器的冷凝液体排出管

52：蒸汽排出管

60：冷却水管70：挡板