超高純氣體換熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了超高純氣體換熱器，包括外殼，外殼內(nèi)充滿水，左換熱管支撐固定板、右換熱管支撐固定板、氨循環(huán)盤管組件、進料管、出料管、熱水循環(huán)盤管組件、若干插入式電加熱器、熱電偶，熱水循環(huán)盤管組件的上端為熱水進口，熱水循環(huán)盤管組件的下端為熱水出口，熱電偶與外殼外表面上防爆箱內(nèi)的PID控制器連接，PID控制器與若干插入式電加熱器連接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、可連續(xù)長時間工作、汽化量極其穩(wěn)定、采用電加熱與余熱熱水組合加熱及節(jié)能環(huán)保等特點。
【專利說明】超高純氣體換熱器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及液體汽化技術(shù)，具體來說是超高純氣體換熱器。

【背景技術(shù)】
[0002] 超高純氣體是指小于十億分之一的氧的純度氣體，超高純氣體在電子行業(yè)、石油 化工、醫(yī)藥國防等各領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，應(yīng)用領(lǐng)域主要在集成電路制造、新型電子元器 件等領(lǐng)域?；诔呒儦怏w在電子產(chǎn)業(yè)中的重要性，以及國際上對尖端技術(shù)的牽制作用， 我國對國產(chǎn)超高純氣體的研究及產(chǎn)業(yè)化明確重點扶持。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，超高純氣體的制備，一般采用蒸餾塔來實現(xiàn)，蒸餾塔按照數(shù)量來分例 如單塔循環(huán)、帶預(yù)分餾器或后分餾器的單塔、雙塔循環(huán)和包含兩個以上蒸餾塔的循環(huán)。
[0004] 其中一個很重要的步驟就是汽化，現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用液氨從進料口進入加熱 管道，加熱管道經(jīng)過燃燒加熱或熱水加熱后，從出料管出來，得到相應(yīng)的氣態(tài)氨。
[0005] 但現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)構(gòu)會存在以下技術(shù)問題：
[0006] 1、傳熱效率較低，能源損耗較大，影響換熱器的正常使用；
[0007] 2、安全性能較差；
[0008] 3、工作時間較短，汽化量不穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較低；
[0009] 4、使用壽命較低，因為溫度難以控制，氣體的純度難以保證；
[0010] 5、無保溫結(jié)構(gòu)，熱損較大。 實用新型內(nèi)容
[0011] 本實用新型的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、造 價合適、可連續(xù)長時間工作、汽化量極其穩(wěn)定、采用電加熱與余熱熱水組合加熱及節(jié)能環(huán)保 的超1?純氣體換熱器。
[0012] 為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：超高純氣體換熱器，包括外 殼，外殼內(nèi)充滿水，外殼左右兩側(cè)分別設(shè)置左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板，左 換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板之間設(shè)置氨循環(huán)盤管組件，氨循環(huán)盤管組件的底 部進口處連接進料管，氨循環(huán)盤管組件的頂部出口處連接出料管，氨循環(huán)盤管組件下方設(shè) 置熱水循環(huán)盤管組件，熱水循環(huán)盤管組件的上端為熱水進口，熱水循環(huán)盤管組件的下端為 熱水出口，夕卜殼底部設(shè)置若干插入式電加熱器，夕卜殼內(nèi)設(shè)置熱電偶，熱電偶與外殼外表面上 防爆箱內(nèi)的PID控制器連接，PID控制器與若干插入式電加熱器連接。
[0013] 為了便于操作，便于控制及知道外殼內(nèi)的情況，所述外殼頂部設(shè)有進料口、出料 口、進水口、水位計接口及壓力表接口；進料管穿過進料口，出料管穿過出料口，進水口連接 進水管，進水管上設(shè)置進水閥門，水位計穿過水位計接口進入外殼內(nèi)部，壓力表穿過壓力表 接口進入外殼內(nèi)部；外殼上開設(shè)若干個測溫口，熱電偶設(shè)于測溫口內(nèi)；外殼底部設(shè)置出水 口，出水口連接出水管，出水管上設(shè)置出水閥門。
[0014] 為了便于收集氣體、監(jiān)測氣體、觀察外殼內(nèi)水的容量及溫度，所述氨循環(huán)盤管組件 的頂部出口處連接出料管中部位置，出料管上部側(cè)邊設(shè)置安全泄放口和出料管液位計上接 口，出料管底部設(shè)置出料管液位計下接口，出料管液位計上接口連接出料管液位計上端，出 料管液位計下接口與外殼連接處設(shè)置固定環(huán)，固定環(huán)中間設(shè)置連接管，固定環(huán)內(nèi)設(shè)置雙密 封面法蘭，雙密封面法蘭連接密封墊片和密封板，連接管一端連接出料管液位計下接口，連 接管另一端連接出料管液位計下端，出料管液位計位于外殼之外；所述外殼上部外表面設(shè) 置殼內(nèi)液位計、觀察測溫口及溢流口；觀察測溫口內(nèi)設(shè)置溫度計，溢流口連接溢流管，溢流 管出口在外殼底部。
[0015] 為了受熱更均勻，使汽化效果更好，所述氨循環(huán)盤管組件和熱水循環(huán)盤管組件均 為立式蛇形換熱管，立式蛇形換熱管為內(nèi)拋光不銹鋼換熱管。
[0016] 優(yōu)選的，所述插入式電加熱器為5組，且呈水平設(shè)置，插入式電加熱器外端部套設(shè) 上半圓隔離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通孔，插入 式電加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，相鄰插入式電加熱器的間距 為150?170mm，外殼外表面設(shè)置保溫層。
[0017] 優(yōu)選的，所述插入式電加熱器為6組，且呈等腰三角形設(shè)置，插入式電加熱器外端 部套設(shè)上半圓隔離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通 孔，插入式電加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，外殼外表面設(shè)置保溫 層。
[0018] 為了便于安裝，所述左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板均包括板體，板 體中間位置縱向開設(shè)若干第一條形孔，第一條形孔兩側(cè)分別均勻開設(shè)若干第二條形孔，上 下相鄰第二條形孔之間開設(shè)若干圓形換熱管通孔。
[0019] 一種超高純氣體換熱器的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：
[0020] (1)、在外殼內(nèi)灌滿熱水，進料管灌入液氨，熱水進口通入熱水；
[0021] (2)、液氨進入氨循環(huán)盤管組件，熱水經(jīng)過熱水進口進入熱水循環(huán)盤管組件，熱水 循環(huán)盤管組件內(nèi)的熱水從熱水出口流出，熱水循環(huán)盤管組件的余熱給外殼內(nèi)的熱水加熱， 此時，熱電偶感應(yīng)外殼內(nèi)熱水溫度，并把熱水溫度信息傳給PID控制器；
[0022] (3)、當溫度達到設(shè)定溫度時，若干插入式電加熱器不工作；
[0023] (4)、當溫度低于設(shè)定溫度時，經(jīng)PID控制器運算后調(diào)節(jié)若干插入式電加熱器，對 若干插入式電加熱器的電阻性負載實現(xiàn)溫度控制，使介質(zhì)溫度均勻，達到所需溫度；
[0024] (5)、液氨在氨循環(huán)盤管組件內(nèi)流動，并進行蒸發(fā)汽化，此時，氨循環(huán)盤管組件外 部熱水溫度為設(shè)定溫度；
[0025] (6)、液氨經(jīng)過蒸發(fā)汽化后得到氣態(tài)氨，氣態(tài)氨從出料管處收集。
[0026] 所述步驟（1)中的外殼頂部設(shè)有進料口、出料口、進水口、水位計接口及壓力表接 口；進料管穿過進料口，出料管穿過出料口，進水口連接進水管，進水管上設(shè)置進水閥門， 水位計穿過水位計接口進入外殼內(nèi)部，壓力表穿過壓力表接口進入外殼內(nèi)部；外殼上開設(shè) 若干個測溫口，熱電偶設(shè)于測溫口內(nèi)；外殼底部設(shè)置出水口，出水口連接出水管，出水管上 設(shè)置出水閥門；所述步驟（2)中的氨循環(huán)盤管組件的頂部出口處連接出料管中部位置，出 料管上部側(cè)邊設(shè)置安全泄放口和出料管液位計上接口，出料管底部設(shè)置出料管液位計下接 口，出料管液位計上接口連接出料管液位計上端，出料管液位計下接口與外殼連接處設(shè)置 固定環(huán)，固定環(huán)中間設(shè)置連接管，固定環(huán)內(nèi)設(shè)置雙密封面法蘭，雙密封面法蘭連接密封墊片 和密封板，連接管一端連接出料管液位計下接口，連接管另一端連接出料管液位計下端，出 料管液位計位于外殼之外；所述外殼上部外表面設(shè)置殼內(nèi)液位計、觀察測溫口及溢流口； 觀察測溫口內(nèi)設(shè)置溫度計，溢流口連接溢流管，溢流管出口在外殼底部，氨循環(huán)盤管組件和 熱水循環(huán)盤管組件均為立式蛇形換熱管，立式蛇形換熱管為內(nèi)拋光不銹鋼換熱管；所述步 驟（4)中的插入式電加熱器為5組，且呈水平設(shè)置，插入式電加熱器外端部套設(shè)上半圓隔 離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通孔，插入式電加熱 器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，相鄰插入式電加熱器的間距為150? 170mm，外殼外表面設(shè)置保溫層；當收集到的溫度低于30°C時，PID控制器經(jīng)過運算，控制5 組插入式電加熱器同時加熱工作；當收集到的溫度在30°C?60°C時，PID控制器經(jīng)過運算， 控制中間3組插入式電加熱器同時加熱工作；當收集到的溫度在60°C?80°C時，PID控制 器經(jīng)過運算，控制最中間1組插入式電加熱器加熱工作；外殼內(nèi)的熱水溫度保持在80°C。
[0027] 所述步驟（1)中的外殼頂部設(shè)有進料口、出料口、進水口、水位計接口及壓力表 接口；進料管穿過進料口，出料管穿過出料口，進水口連接進水管，進水管上設(shè)置進水閥門， 水位計穿過水位計接口進入外殼內(nèi)部，壓力表穿過壓力表接口進入外殼內(nèi)部；外殼上開設(shè) 若干個測溫口，熱電偶設(shè)于測溫口內(nèi)；外殼底部設(shè)置出水口，出水口連接出水管，出水管上 設(shè)置出水閥門；所述步驟（2)中的氨循環(huán)盤管組件的頂部出口處連接出料管中部位置，出 料管上部側(cè)邊設(shè)置安全泄放口和出料管液位計上接口，出料管底部設(shè)置出料管液位計下接 口，出料管液位計上接口連接出料管液位計上端，出料管液位計下接口與外殼連接處設(shè)置 固定環(huán)，固定環(huán)中間設(shè)置連接管，固定環(huán)內(nèi)設(shè)置雙密封面法蘭，雙密封面法蘭連接密封墊片 和密封板，連接管一端連接出料管液位計下接口，連接管另一端連接出料管液位計下端，出 料管液位計位于外殼之外；所述外殼上部外表面設(shè)置殼內(nèi)液位計、觀察測溫口及溢流口； 觀察測溫口內(nèi)設(shè)置溫度計，溢流口連接溢流管，溢流管出口在外殼底部，氨循環(huán)盤管組件和 熱水循環(huán)盤管組件均為立式蛇形換熱管，立式蛇形換熱管為內(nèi)拋光不銹鋼換熱管；所述步 驟（4)中的插入式電加熱器為6組，且呈等腰三角形設(shè)置，插入式電加熱器外端部套設(shè)上半 圓隔離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通孔，插入式電 加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，外殼外表面設(shè)置保溫層；當收集到 的溫度低于30°C時，PID控制器經(jīng)過運算，控制6組插入式電加熱器同時加熱工作；當收集 到的溫度在30°C?60°C時，PID控制器經(jīng)過運算，控制中間最頂端1組和其相鄰2組插入 式電加熱器同時加熱工作；當收集到的溫度在60°C?80°C時，PID控制器經(jīng)過運算，控制最 頂端1組插入式電加熱器加熱工作；外殼內(nèi)的熱水溫度保持在80°C。
[0028] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：
[0029] 1、本實用新型包括外殼，外殼內(nèi)充滿水，外殼左右兩側(cè)分別設(shè)置左換熱管支撐固 定板和右換熱管支撐固定板，左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板之間設(shè)置氨循環(huán) 盤管組件，氨循環(huán)盤管組件的底部進口處連接進料管，氨循環(huán)盤管組件的頂部出口處連接 出料管，氨循環(huán)盤管組件下方設(shè)置熱水循環(huán)盤管組件，熱水循環(huán)盤管組件的上端為熱水進 口，熱水循環(huán)盤管組件的下端為熱水出口，外殼底部設(shè)置若干插入式電加熱器，外殼內(nèi)設(shè)置 熱電偶，熱電偶與外殼外表面上防爆箱內(nèi)的PID控制器連接，PID控制器與若干插入式電加 熱器連接，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價便宜、可連續(xù)長時間工作、汽化量極其穩(wěn)定、采用電加熱與余 熱熱水組合加熱及節(jié)能環(huán)保等特點。
[0030] 2、本實用新型中的外殼頂部設(shè)有進料口、出料口、進水口、水位計接口及壓力表接 口；進料管穿過進料口，出料管穿過出料口，進水口連接進水管，進水管上設(shè)置進水閥門，水 位計穿過水位計接口進入外殼內(nèi)部，壓力表穿過壓力表接口進入外殼內(nèi)部；外殼上開設(shè)若 干個測溫口，熱電偶設(shè)于測溫口內(nèi)；外殼底部設(shè)置出水口，出水口連接出水管，出水管上設(shè) 置出水閥門，可以有效的控制操作，生產(chǎn)效率高，方便使用。
[0031] 3、本實用新型中的氨循環(huán)盤管組件的頂部出口處連接出料管中部位置，出料管 上部側(cè)邊設(shè)置安全泄放口和出料管液位計上接口，出料管底部設(shè)置出料管液位計下接口， 出料管液位計上接口連接出料管液位計上端，出料管液位計下接口與外殼連接處設(shè)置固定 環(huán)，固定環(huán)中間設(shè)置連接管，固定環(huán)內(nèi)設(shè)置雙密封面法蘭，雙密封面法蘭連接密封墊片和密 封板，連接管一端連接出料管液位計下接口，連接管另一端連接出料管液位計下端，出料管 液位計位于外殼之外；所述外殼上部外表面設(shè)置殼內(nèi)液位計、觀察測溫口及溢流口；觀察 測溫口內(nèi)設(shè)置溫度計，溢流口連接溢流管，溢流管出口在外殼底部，便于收集氣體、監(jiān)測氣 體、觀察外殼內(nèi)水的容量及溫度，另一方面，密封性強，使用效果極佳。
[0032] 4、本實用新型中的插入式電加熱器為5組，且呈水平設(shè)置，插入式電加熱器外端 部套設(shè)上半圓隔離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通 孔，插入式電加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，相鄰插入式電加熱器 的間距為150?170mm，外殼外表面設(shè)置保溫層，加熱均勻，汽化程度高，汽化效果好。
[0033] 5、本實用新型中的插入式電加熱器為6組，且呈等腰三角形設(shè)置，插入式電加熱 器外端部套設(shè)上半圓隔離罩和下半圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若 干通孔，插入式電加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，外殼外表面設(shè)置 保溫層，可以選擇加熱，節(jié)約能源，加熱均勻，使用效果好。
[0034] 6、本實用新型中的左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板均包括板體，板體 中間位置縱向開設(shè)若干第一條形孔，第一條形孔兩側(cè)分別均勻開設(shè)若干第二條形孔，上下 相鄰第二條形孔之間開設(shè)若干圓形換熱管通孔，可以便于安裝，加熱均勻，結(jié)構(gòu)簡單，支撐 效果好。
[0035] 7、本實用新型可連續(xù)長時間工作，汽化量極其穩(wěn)定；采用電加熱與余熱熱水組合 加熱，在充分利用工業(yè)富余熱水的同時，又避免了熱水不足影響汽化器的正常工作，節(jié)能環(huán) 保；管程采用優(yōu)質(zhì)內(nèi)拋光不銹鋼換熱管及零部件，優(yōu)化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，噪音和震動小，使用 壽命長，并充分保證液氨的高純度；容器外部采用優(yōu)質(zhì)的保溫材料，降低熱損，節(jié)約能源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為超1?純氣體換熱器的整體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0037] 圖2為超高純氣體換熱器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖3為本實用新型中出料管液位計下接口處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖4為本實用新型中上半圓隔離罩和下半圓隔離罩的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖5為本實用新型中左換熱管支撐固定板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖中標號與名稱如下：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 超高純氣體換熱器，其特征在于：包括外殼，外殼內(nèi)充滿水，外殼左右兩側(cè)分別設(shè)置 左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板，左換熱管支撐固定板和右換熱管支撐固定板 之間設(shè)置氨循環(huán)盤管組件，氨循環(huán)盤管組件的底部進口處連接進料管，氨循環(huán)盤管組件的 頂部出口處連接出料管，氨循環(huán)盤管組件下方設(shè)置熱水循環(huán)盤管組件，熱水循環(huán)盤管組件 的上端為熱水進口，熱水循環(huán)盤管組件的下端為熱水出口，外殼底部設(shè)置若干插入式電加 熱器，外殼內(nèi)設(shè)置熱電偶，熱電偶與外殼外表面上防爆箱內(nèi)的PID控制器連接，PID控制器 與若干插入式電加熱器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述外殼頂部設(shè)有進料口、 出料口、進水口、水位計接口及壓力表接口；進料管穿過進料口，出料管穿過出料口，進水口 連接進水管，進水管上設(shè)置進水閥門，水位計穿過水位計接口進入外殼內(nèi)部，壓力表穿過壓 力表接口進入外殼內(nèi)部；外殼上開設(shè)若干個測溫口，熱電偶設(shè)于測溫口內(nèi)；外殼底部設(shè)置 出水口，出水口連接出水管，出水管上設(shè)置出水閥門。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述氨循環(huán)盤管組件 的頂部出口處連接出料管中部位置，出料管上部側(cè)邊設(shè)置安全泄放口和出料管液位計上接 口，出料管底部設(shè)置出料管液位計下接口，出料管液位計上接口連接出料管液位計上端，出 料管液位計下接口與外殼連接處設(shè)置固定環(huán)，固定環(huán)中間設(shè)置連接管，固定環(huán)內(nèi)設(shè)置雙密 封面法蘭，雙密封面法蘭連接密封墊片和密封板，連接管一端連接出料管液位計下接口，連 接管另一端連接出料管液位計下端，出料管液位計位于外殼之外；所述外殼上部外表面設(shè) 置殼內(nèi)液位計、觀察測溫口及溢流口；觀察測溫口內(nèi)設(shè)置溫度計，溢流口連接溢流管，溢流 管出口在外殼底部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述氨循環(huán)盤管組件和熱 水循環(huán)盤管組件均為立式蛇形換熱管，立式蛇形換熱管為內(nèi)拋光不銹鋼換熱管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4任一項所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述插入式 電加熱器為5組，且呈水平設(shè)置，插入式電加熱器外端部套設(shè)上半圓隔離罩和下半圓隔離 罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通孔，插入式電加熱器內(nèi)端部距外殼內(nèi) 表面的水平距離為130?150mm，相鄰插入式電加熱器的間距為150?170mm，外殼外表面 設(shè)置保溫層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4任一項所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述插入式 電加熱器為6組，且呈等腰三角形設(shè)置，插入式電加熱器外端部套設(shè)上半圓隔離罩和下半 圓隔離罩，上半圓隔離罩和下半圓隔離罩上均勻開設(shè)若干通孔，插入式電加熱器內(nèi)端部距 外殼內(nèi)表面的水平距離為130?150mm，外殼外表面設(shè)置保溫層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4任一項所述的超高純氣體換熱器，其特征在于：所述左換熱 管支撐固定板和右換熱管支撐固定板均包括板體，板體中間位置縱向開設(shè)若干第一條形 孔，第一條形孔兩側(cè)分別均勻開設(shè)若干第二條形孔，上下相鄰第二條形孔之間開設(shè)若干圓 形換熱管通孔。
【文檔編號】F24H9/00GK203869324SQ201420180479
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】俞世橋, 厲磊磊, 蔣美卿 申請人:浙江金象科技有限公司