超高纯气体换热器及其实现方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术还公开了超高纯气体换热器的实现方法。本发明专利技术具有结构简单、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。

【技术实现步骤摘要】
超高纯气体换热器及其实现方法
本专利技术涉及液体汽化技术，具体来说是超高纯气体换热器及其实现方法。
技术介绍
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。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。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。但现有技术中的结构会存在以下技术问题：1、传热效率较低，能源损耗较大，影响换热器的正常使用；2、安全性能较差；3、工作时间较短，汽化量不稳定，生产效率较低；4、使用寿命较低，因为温度难以控制，气体的纯度难以保证；5、无保温结构，热损较大。
技术实现思路
本专利技术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高纯气体换热器。本专利技术另一目的在于提供一种超高纯气体换热器的实现方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：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，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。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。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。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。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。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。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。一种超高纯气体换热器的实现方法，包括以下步骤：（1）、在外壳内灌满热水，进料管灌入液氨，热水进口通入热水；（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；（3）、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器不工作；（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；（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；（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。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℃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℃～60℃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℃～80℃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℃。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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；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；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。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所述的超高纯气体换热器的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、在外壳内灌满热水，进料管灌入液氨，热水进口通入热水；(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；(3)、当温度达到设定温度时，若干插入式电加热器不工作；(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；(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；(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。8.根据权利要求7所述的超高纯气体换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞世桥，厉磊磊，蒋美卿，
申请(专利权)人：浙江金象科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33