一种蒸汽加湿装置

1.本实用新型涉及气体加湿领域，具体是一种蒸汽加湿装置。


背景技术：

2.蒸汽加湿应用广泛，可应用于电子厂房、实验室、制药厂、医院手术室等洁净无菌的场合；也可以与中央空调配套，应用于机械、化工、电子、纺织等场合，还可以应用于燃料电池等工业系统的加湿过程。蒸汽加湿装置为蒸汽与被加湿气体提供传质传热作用场所，蒸汽气源和被加湿气体通过蒸汽加湿装置可形成有效湿度，蒸汽加湿装置设计的优劣直接影响蒸汽的使用效率和能量利用率，同时也会影响加湿效果。
3.在蒸汽加湿过程，100℃或更高温度的蒸汽与被加湿气体在蒸汽加湿装置中混合，混合过程蒸汽与被加湿气体之间存在传质传热，当蒸汽遇温度相对较低的被加湿气体释放气化潜热后会发生冷凝，被加湿气体温度会有较为明显的升高，同时蒸汽局部很快凝结成的水雾，即出现蒸汽的过饱和现象。随着蒸汽与被加湿气体的进一步混合，部分水雾会从周遭气体中吸热而重新气化，已释放出的部分汽化潜热又被吸收回来，部分水雾由于总体温度降低而无再蒸发，所以逐渐会变成大水滴至冷凝水。同时随着蒸汽的流动，流动阻力使得蒸汽产生一定的能量损耗，此部分能耗损失也会增加冷凝水形成速率。在同等加湿要求下，冷凝水产生速率较大时，表明蒸汽的利用率比较低，即蒸汽的部分潜热没有被有效利用，会造成系统能效降低。同时，冷凝水在蒸汽加湿装置内应该得到充分分离，否则会对加湿后的气体的使用带来几方面问题：一是会对加湿设备、空调机组，乃至生产设备产生安全隐患；二是会使空调箱、电机或风管出现湿斑，产生锈蚀从而影响机组和风管的强度和寿命，也有可能滋生霉菌影响输送的气体品质；三是在净化系统当中，液态的水滴也无法通过加湿段后面的高效过滤器，会附着在过滤材料表面并会使其发生膨胀，从而减少通过过滤器的风量，并造成风道内静压的明显升高，影响整个系统的稳定运行。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种蒸汽加湿装置，通过特有结构将蒸汽均匀释放于流通的被加湿气体，使二者充分接触，增强了传质传热效果和均一性，然后再对加湿后的气体进行低流阻引流式气液分离，使得蒸汽加湿过程蒸汽潜热得到有效利用，提高了蒸汽利用能效，同时大大降低了加湿后气体中的液态水含量。
5.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
6.一种蒸汽加湿装置，包括：
7.混合加湿段，所述混合加湿段包括加湿腔，所述加湿腔的一端设有干进气口，另一端设有气液混合物出口，所述加湿腔内设有蒸汽分布器，所述蒸汽分布器的一端设有向外伸出加湿腔的蒸汽进口；
8.气液分离段，所述气液分离段包括筒体，所述筒体内倾斜设有导流板，所述导流板的顶端固定在筒体内的顶面上，且所述导流板的底端与筒体内的底面之间留有一定距离，
所述导流板的一侧设有连通气液混合物出口与筒体的气液混合物进口，另外一侧设有湿气体出口，所述气液混合物进口、湿气体出口均位于导流板的底端的上方，所述加湿腔内的气液混合物经气液混合物进口喷向导流板。
9.优选的，所述蒸汽分布器上均匀设有若干个蒸汽分散口，所述蒸汽分散口顺着进气方向倾斜布置。
10.优选的，所述蒸汽分布器远离蒸汽进口的一端设有排液口，在所述排液口上设有排液阀，所述蒸汽进口竖直向上伸出加湿腔，所述排液口竖直向下伸出加湿腔。
11.优选的，所述导流板上设有若干个流道，所述流道的上端位于气液混合物进口的上侧，所述流道的下端与导流板的底端重合。
12.优选的，所述筒体的底端设有排放口，所述排放口上设有开关阀。
13.优选的，所述筒体的底部设有低液位传感器，所述低液位传感器的上侧设有高液位传感器，所述导流板的底端的左右两侧均设有倒角，所述高液位传感器的高度不大于倒角的高度。
14.对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
15.1、本实用新型结构简单、无易损部件、使用寿命长，无污染物、确保气体洁净度；被加湿气体不受限制、加湿温度范围大、支持系统在较低或较高压力条件下运行；
16.2、本实用新型通过蒸汽分布器，将蒸汽均匀分散于被加湿气体，减小了局部过饱和现象，有利于提升蒸汽潜热利用率；
17.3、本实用新型利用带有流道的导流板，对气体和冷凝液进行引流，使得气液分离效果显著提升，同时不增加湿背压，有利于提高加湿能效，拓宽装置工况适应能力，可适用于开放式大流量加湿场景，也可装配于工业管道系统。
附图说明
18.附图1是本实用新型的结构示意图；
19.附图2是混合加湿段的结构示意图；
20.附图3是气液分离段的结构示意图。
21.附图中标号：11、加湿腔；12、蒸汽分布器；121、蒸汽分散口；13、蒸汽进口；14、排液口；21、筒体；22、导流板；221、流道；23、气液混合物进口；24、湿气体出口；25、排放口；26、低液位传感器；27、高液位传感器。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
23.实施例：如附图1-3所示，本实用新型所述是一种蒸汽加湿装置，包括：
24.混合加湿段，所述混合加湿段包括加湿腔11，所述加湿腔11的一端设有干进气口，另一端设有气液混合物出口，所述加湿腔11内设有蒸汽分布器12，所述蒸汽分布器12的一端设有向外伸出加湿腔11的蒸汽进口13；
25.加湿腔11与蒸汽分布器12均水平布置，加湿腔11可采用左右两端均开口的管道。
26.优选的，为了减小蒸汽及加湿腔气体的流通阻力，所述蒸汽分布器12呈管状，所述蒸汽分布器12上均匀设有若干个蒸汽分散口121，所述蒸汽分散口121顺着进气方向倾斜布置，蒸汽分散口121与被加湿气体的流向之间具有一定角度，以便减小蒸汽及加湿腔气体的流通阻力。
27.优选的，为了便于排出蒸汽分布器中的冷凝液，所述蒸汽分布器12远离蒸汽进口13的一端设有排液口14，在所述排液口14上设有排液阀，所述蒸汽进口13竖直向上伸出加湿腔11，所述排液口14竖直向下伸出加湿腔11，排液口14、蒸汽进口13均为焊接在蒸汽分布器12上的管道，且在加湿腔11的外壁上设有与排液口14、蒸汽进口13相适应的安装孔，排液口14、蒸汽进口13经相应的安装孔伸出加湿腔11，并以焊接的方式固定在加湿腔11上，排液阀用于排出其中的冷凝液，对气体进行阻隔。
28.气液分离段，所述气液分离段包括筒体21，筒体21竖直布置，且筒体21的顶端焊接有顶板，底端焊接有底板，所述筒体21内倾斜设有导流板22，所述导流板22的顶端焊接在筒体21内的顶面上，且所述导流板22的底端与筒体21内的底面之间留有一定距离，所述导流板22的一侧设有连通气液混合物出口与筒体21的气液混合物进口23，另外一侧设有湿气体出口24，气液混合物进口23与气液混合物出口对接。气液混合物进口23、湿气体出口24均呈管状，且均焊接在筒体21上。所述导流板22的底端与气液混合物进口23之间的水平距离大于导流板22的顶端与气液混合物进口23之间的水平距离。所述气液混合物进口23、湿气体出口24均位于导流板22的底端的上方，所述加湿腔11内的气液混合物经气液混合物进口23喷向导流板22，导流板22与气液混合物进口23的流向呈一定角度，用于对气体和冷凝液进行引流。
29.优选的，所述导流板22上设有若干个流道221，所述流道221的上端位于气液混合物进口23的上侧，所述流道221的下端与导流板22的底端重合，气体中的液态水在导流板22上沿着流道221流动，避免了液滴被气体带出。
30.优选的，为了便于排出气液分离段内的冷凝液，所述筒体21的底端设有排放口25，所述排放口25上设有开关阀。
31.优选的，为了及时排出气液分离段内的冷凝液，所述筒体21的底部设有低液位传感器26，所述低液位传感器26的上侧设有高液位传感器27，所述导流板22的底端的左右两侧均设有倒角，所述高液位传感器27的高度不大于倒角的高度，高液位传感器27用于对气液分离段底部收集的冷凝液高液位进行检测；低液位传感器26用于对气液分离段底部收集的冷凝液低液位进行检测。开关阀用于对气液分离段底部收集的冷凝液进行选择性排放；将开关阀与高液位传感器27和低液位传感器26进行联锁，当检测到高液位信号时，开关阀打开，冷凝液排放，液位降低；当检测到低液位信号时，开关阀关闭。
32.本实用新型的运行过程为：被加湿气体从干气进口14进入混合加湿段的加湿腔11流向气液混合物出口；蒸汽从蒸汽进口13进入蒸汽分布器12，通过蒸汽分散口121进入加湿腔11，在加湿腔11蒸汽与被加湿气体进行传质传热，使得被加湿气体湿度增加，增湿后的混合气体流向气液分离段；进入气液分离段的气液混合物由于受到导流板22的阻挡而向下流动，从导流板22下边沿绕过后，气体向上流动，湿气体最后从湿气体出口24流出；混合物中的冷凝液开始与气体一同向下流动，部分会附着于导流板22，沿导流板上的流道221流至气
液分离段底部，部分冷凝液以小液滴形式随气体绕过导流板22下边沿向上流动，在向上运动的过程气体中的液滴完成重力沉降。其中，蒸汽与干气在混合加湿段进行加湿过程中，会有少量冷凝液形成，此部分冷凝液沿着蒸汽流动方向流向排液口14进入排液阀，再通过排液阀排放；其中气液分离段底部的冷凝液会逐渐累积，待液位到达高液位时，开关阀开启，冷凝液液位逐渐降低，降低至低液位时，冷凝液开关阀关闭。
33.本实用新型通过特有的结构将蒸汽均匀释放于流通的被加湿气体，使二者充分接触，增强了传质传热效果和均一性，再对加湿后的气体进行低流阻引流式的气液分离，使得蒸汽加湿过程蒸汽潜热得到有效利用，提高了蒸汽利用能效，同时大大降低了加湿后气体中的液态水含量，结构简单，无易损部件，使用寿命长，无污染物，能够确保气体洁净度。