水浴式气化器制造技术

提供一种水浴式气化器，特别是用于天然气重卡的水浴式气化器，可解决极端条件下供气不足和低温冷启动时气化器内盘管壁局部结冰的问题。气化器包括气化腔、进出液口、进出气口、盘管，将进出水方式由垂直出进改为水平进出，进、出液口分设于两端且轴心方向与气化腔轴线基本平行；在气化器腔中间增设一掏空筒，内外筒形成环形空腔，供盘管容纳，内筒直径可在30mm到65mm之间，最优尺寸由计算分析决定；进气端附近有两个电加热塞，出气端有一个电加热塞；通过计算流体力学(CFD)方法，利用FLUENT软件对现有水浴式气化器进行计算分析，每一步改进对出气温度都产生实质优化，可以达到天然气重卡发动机的最低温度的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水浴式气化器，特别涉及一种用于天然气重卡的水浴式气化器，其可用于对低温天然气(LNG)进行气化升温。
技术介绍
低温流体气化器的形式多种多样，从结构及工作原理上来说，一般可分为空温式气化器和水浴式气化器。其主要用于液氮、液氧、液化天然气、液化石油气等低温流体的气化，即把低温液体转变为常温气体，以满足运输、钢铁、化工、电子、切割等领域的应用。其中水浴式气化器一般通过外部的热水与低温液体进行热交换来实现低温液体的气化，极大地提升了单位面积的换热效率。现有水浴式气化器，一般采用盘管式设计，进水口、出水口的设计方式有:上进上出、下进下出、或下进上出、上进下出，即为垂直方向设置；或者气化器垂直放置，进出水口穿过腔体与腔体轴线垂直且基本在一端；储水腔为一个空腔容器，盘管设置在储水腔里，可参考申请日为2013年12月3日的专利技术专利CN103615660A所示，以及2010年12月3日递交申请的专利技术专利CN102072678所示。目前，冬季及雨季极端天气常见，特别是北方低温天气，这种水浴式气化器在低温或极端天气条件下容易产生供气不足，当循环水进入气化器，在储水腔内流动，以平缓的方式至循环水出口，低温流体进入气化器，特别是低温冷启动时，换热盘管很容易结冰，进而导致换热效率低下，甚至会导致停产等事故发生。专利技术专利内容本专利技术要解决的技术问题包括:解决气化器供气不足及内部盘管局部结冰的问题，特别是天然气重卡用气化器在极端条件下供气不足和低温冷启动时气化器内盘管壁局部结冰的问题。提供一种对现有水浴式气化器的结构进行优化改进的水浴式气化器，本专利技术专利的技术方案是:首先，将进出水方式由垂直出进改为水平进出；其次，在气化器腔中间增设一掏空筒，掏空筒可以满足提供换热效率的作用，掏空筒的范围或最优尺寸由计算分析决定；再次，在进气端附近加入两个电加热塞，出气端附近加入一个电加热塞，每一步改进对天然气(LNG)出气温度都产生了实质的优化，可以达到天然气重卡发动机的最低温度的要求，不会再产生供气不足而且解决了气化器内盘管壁局部结冰的问题。在以上专利技术点的创新及研发过程中，通过计算流体力学(CFD)方法，利用FLUENT软件对现有水浴式气化器进行计算分析，一方面根据计算结果对气化器结构提供改进依据，另一方面反复进行模型试验、结合试验数据提供进一步优化解决方案。水浴式气化器，包括气化腔、进出液口、进出气口、盘管，进出液口使加热介质流出流入气化腔，其特征在于，进液口 8设在气化器一端与气化腔相通，出液口 11设在气化器另一端与气化腔相通，进、出液口的轴心方向与气化腔轴线基本平行。进一步地，在气化器腔内增设有一内筒，内筒为近似筒形结构，盘管设置于内筒与气化腔外壳之间形成的空腔内。进一步地，气化腔外壳为近似筒形结构，形成一外筒，内、外筒同轴安装，盘管设置于一近似环形空腔内。可选地，进液口与出液口位置在径向垂直平面内偏移90°角，进气口与出气口位置在径向垂直平面内偏移180°角。可选地，盘管为双盘管，双盘管与内外圆筒偏心安装。以便于加工及安装，特别是利于双盘管与进出气管连接。优选地，内筒直径为30mm?65mm之间。更好地满足出气要求，达到40多摄氏度以上了。优选地，进液口、出液口口径尺寸相同。计算得出，此时换热效率最好。优选地，内筒直径约为50mm。出气温度达到最高。优选地，双盘管与内外圆筒的圆心偏距为11mm。可选地，在气化器内，进、出气口附近安装电加热塞。优选地，进气口附近安装至少两个电加热塞，在出气口附近安装至少一个电加热塞。可选地，气化腔两端分别密闭连接固定板，通过两端的固定板下部弯折部分开设的螺栓孔将气化器固定于天然气重卡上，进、出液口各自连接进、出液管，进、出液管穿过固定板固定并与气化腔相通，进、出气口各自连接进出气管，进、出气管分别固定穿过两端固定板上与盘管相通。进一步可选地，进气口附近安装至少两个电加热塞，在出气口附近安装至少一个电加热塞，电加热塞连接车辆内部24伏的蓄电池装置，电加热塞连接有手动开关或温控开关。【附图说明】图1水浴式气化器立体图；图2水浴式气化器内部结构图；图3水浴式气化器左视图；图4水浴式气化器右视图；图5水浴式气化器低转速工况时内筒直径与出气温度曲线图。【具体实施方式】现结合较优实施例对本专利技术进行进一步说明。水浴式气化器包括左固定板102、右固定板103、防冻液进液管4、出液管7、天然气(LNG)进气管2、出气管5、内筒104、外筒101、盘管6、进液口 8、出液口 11、进气口 10、出气口 9和加热塞1，3。通过左右固定板下部的四个螺栓孔将气化器固定于天然气重卡上；左右进出液管分别固定于左右固定板上，并在径向垂直平面内偏移90°角后平行伸出，进出气管也分别固定于左右固定板上，并在径向垂直平面内偏移180°角后平行伸出，如图3、图4所示；为方便双盘管与进出气管连接方便，将内外筒同轴安装，双盘管与内外筒偏心安装，偏距为11mm;经计算及试验，进出液管口径相同时气化效果最优；考虑到进气口端附近盘管壁较出气口端更易结冰，在气化器内进气管左右两侧附近安装两个电加热塞，而在出气管附近安装一个电加热塞，如图2所示。另外，所设计气化器内桶直径的确定是通过计算流体力学(CFD)方法，利用FLUENT软件计算分析得到的。在相同工况、相同边界条件下，对不同内桶直径的气化器建模并进行计算仿真。气化器内桶直径在30mm到65mm间，每间隔5mm分别取值计算，测量结果如图5所示。图5中，横轴为内桶直径(单位:mm)，纵轴为LNG出气温度(单位:°C )。对换热效果来说，在相同工况、相同边界条件和相同LNG进气温度条件下，可用LNG出气温度来简单衡量，出气温度升高的越多，相当于气化器的换热效果越好。图中显示，当发动机在低转速工况下(例如600到800r/min)，内筒直径在30mm时LNG出气温度达到11.1左右，内筒直径在65mm时LNG出气温度达到11.8左右，远远满足目前行业标准对气化温度常温的要求；而当内筒直径为50_时，LNG出气温度达到22.1，气化器的换热效果最佳，根据现场经验，这个情况同样适用于怠速工况下。内桶直径过大或过小都会不同程度的影响气化器的换热能力。在发动机高转速工况下，以此内筒的直径范围，LNG出气温度基本在40摄氏度以上.天然气(LNG)从左侧的进气管进入，经双盘管与防冻液进行热交换后，从右侧的LNG出气管流出。防冻液从右侧的进液管流入气化器腔中，通过盘管与流过的LNG进行热交换后，从左侧的出液管流出。LNG与防冻液为逆向流动换热。另外，三个电加热塞在低温冷启动时同时工作，给气化器腔中的防冻液局部进行加热，以防止盘管上局部结冰，电加热塞连接车辆内部24伏的蓄电池装置，电加热塞可连接有手动开关或温控开关。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本专利技术的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本专利技术技术方案的精神，其均应涵盖在本专利技术请求保护的技术方案范围当中。【主权项】1.水浴式气化器，包括气化腔、进出液口、进出气口、盘管，进出液口使加热介本文档来自技高网...

【技术保护点】
水浴式气化器，包括气化腔、进出液口、进出气口、盘管，进出液口使加热介质流出流入气化腔，其特征在于，进液口设在气化器一端与气化腔相通，出液口设在气化器另一端与气化腔相通，进、出液口的轴心方向与气化腔轴线基本平行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，李旭林，姜俊敏，
申请(专利权)人：陕西汽车集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61