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空温式气化器的工作及设计原理
- 2021-12-01-

  国内使用的气化器有电加热式、电加热水浴式、热柴循环式、风温式等几种。目前从国内的应用情况来看,空温式气化器对于很多用户来说还是一个“新事物”,它的使用确实受到温度的影响。然而,空温式气化器的优点是其他成本比其他气化器低得多。正因为如此,空温式气化器越来越受到用户的青睐。

  空温式气化器的核心部分是换热装置,可以在尽可能小的空间内从大气中获取强大的热能。目前国内厂家生产的中温气化器换热装置多采用绣花铝合金翅片管。没有优化设计,大多存在以下缺点:设备庞大、成本高、产品流量不足。笔者认为主要原因(除人为因素外)在于换热面积。为了达到一定的流量,只能增加翅片。经过大量的研究和实验,在很大程度上采用了一些技术手段来解决这个问题。以下为简要说明,希望对推广空温式气化器起到积极作用。一般的翅片管结构是翅片管有中心管,管外有径向翅片,液体在管内流动。翅片吸收外部环境的热量并将其传递给管内液体,从而实现液体的吸热和气化。经过多次试验和筛选,我们选择了一种不同于上述部件的新型翅片管,传热系数提高了50%以上。

  翅片管的工作原理分析如下:液化石油气在管内流动时(自下而上垂直于轴向),冷流体中靠近翅片管内壁的液体首先完成与外界的热交换,汽化成微小气泡;当微小的气泡聚集成气体时,它们会逸出并沸腾。但由于液化石油气与管壁接触时间短,管内的流动只有在重力作用下才会发生对流。整个翅片管上下部壁温不均匀,导致翅片管的传热系数没有得到很大的提高,翅片管的整体传热性能没有得到充分的利用,这是目前国内液化石油气中温气化器的几种翅片管的缺点。

  (1)内置灯芯为多根不锈钢条,缠绕成圆筒状后紧贴翅片管的空气壁。当吸液芯浸入液化石油气或天然气液体中时,由于液体表面张力的毛细现象,吸液芯与翅片管内壁狭窄间隙内液膜中吸附的液体吸热汽化形成微小气泡,当微小气泡向上方流动形成较大气泡时,从吸液芯上表面的小孔中逸出。然后,液面分离成气体沸腾,微小气泡与芯分离后,液体通过芯上的小孔加入间隙,形成微对流传热。由于内置吸液芯和螺旋导带之间的液体是隔离的,避免了螺旋导带过早地从翅片管中被带走,有利于微小气泡的产生。

  (2)内置螺旋导流可以改变液体的流向。没有内置螺旋导带时,液体流动方向是垂直的,但内置螺旋导带后,液体流动方向是螺旋向上的(流动方向类似阿基米德螺旋),增加了液体流量,延长了液体与翅片管的接触时间,改善了虹吸芯与螺旋导带之间的液体分离,形成带有少量液滴的气流。上升过程中,液面以上的鳍片壁不断被润湿,气体吸收一些与上升气流温度相同的液滴,沿着内壁向下流动。液位与温度稍低的液体混合后,液位温度升高,翅片管内沸腾增强,翅片管的整体传热性能也得到充分改善。就这两项技术而言,翅片管内壁温度均匀性明显提高,热密度进一步提高,翅片管传热系数明显提高。气化段由内置灯芯的换热管和螺旋导流翅片管组成,过热段由内置螺旋导流片的翅片管组成(用于提高气化气温度),空温式气化器由主调压装置、监控液相调压器的控制气相调压系统、防溢装置和安全辐射管组成,在一定容积内可以很大程度上保证气化能力。