气体干燥系统技术方案

一种气体干燥系统，包括同流换热器部分，具有能使流体流动的第一流体流动路径和第二流体流动路径，以使得流过第一流体流动路径的流体与流过第二流体流动路径的流体热连通。热量从在第一流体流动路径中流动的流体传递到在第二流体流动路径中流动的流体。冷却部分具有与第一流体流动路径流体连通的第三流体流动路径，用于将流动的流体进一步冷却至大约露点温度。水汽隔离器部分，设置在同流换热器部分和冷却部分之间，装配起来的同流换热器部分、水分分离器部分和冷却部分形成一整体结构，其中水分分离器与同流换热器部分和冷却部分平面接触。水分分离器具有与第三流体流动路径和第二流体流动路径流体连通的第四流体流动路径，用于在流体流到第二流体流动路径之前，从流动的流体中去除所携带的并已凝结的液体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体干燥器结构，且更特别地，本专利技术涉及一种整体的板式气体干燥器结构。
技术介绍
气体干燥系统用于去除气体中的水分，这些气体例如是空气、甲烷和二氧化碳。通过使潮湿的气体通过干燥剂，或者通过使潮湿的气体流过热交换器表面，来实现水分的去除，上述热交换器表面的温度保持为低于所流过的气体温度。热交换器式气体干燥器典型地比干燥剂式气体干燥器更为紧凑，且主要因为这个原因，热交换器式气体干燥器更广泛地用于工业中。而且，采用堆叠金属板的热交换器式气体进一步使热交换器的尺寸减少。 典型地，气体干燥器热交换器利用由机械制冷循环产生的低温制冷剂，或利用诸如水这样的低温流体来提供冷却作用。热而潮湿的气体将被冷却至其露点，正是在露点温度下水蒸气从气体中凝结至热交换器表面，在热交换器表面形成液体。此时，该气体处于热力学饱和状态。随着气体被进一步冷却，尽管气体仍然是饱和的，额外的水蒸气也可被去除。由此，从热交换器排出的气体含有许多水蒸气，但是具有的水对气体质量比降低。 无论是处于升高温度或是处于降低温度下的饱和气体，典型地对于许多工业应用来说都不适用。因此，许多工业应用系统都具有二次热交换器，以对已存在温度已降低但仍处于露点之上潮湿气体进行再加热，并由此向工业应用系统提供水分显著减少的不饱和气体。在许多情况下，流向温度降低的热交换器的已加热潮湿气体用作再加热处理的热源。对于这种应用来说，再加热交换器被称为是同流换热器，因为热能从进入温度降低的热交换器的气流中去除，且同时通过从温度降低的热交换器排出的气流重新获得热能。由此，同流换热器通过减少需要在温度降低的热交换器中完成的冷却量来提高系统效率。铜板式热交换器的制造商通常会将温度降低的交换器与同流换热器结合在一起形成一个整体组件。该整体组件典型地被称为“整体气体干燥器”或“同流换热气体干燥器”。 在气体流过温度降低的交换器时，大量水分从气体中凝结出来。必须在气体进入同流换热器之前捕获并去除这些水分，以防止在气体被加热时，水分再次蒸发并由此增加气体中水分的含量。通过使用被称为水分分离器的装置来实现这种水分的去除。 实现这种气体干燥处理的已有方法包括●两个热交换器和一个外部水分分离器；●一个带外部水分分离器的整体热交换器；以及●带整体、外部水分分离器的整体热交换器。 如图1所示，针对带一个外部水分分离器的两个分离的热交换器(同流换热器和冷却干燥器)，对流过热交换器/水汽分离器系统的基本气体流动路径进行描述。 1)被加热的、潮湿气体在位置1处进入同流换热器。 2)被加热的气体流过同流换热器的一部分(从位置1至位置2)，并被流过同流换热器另一部分(从位置7至位置8)的气体预冷却。气体在位置2处流出同流换热器。 3)气体随后流过外部管道，并在位置3处进入冷却干燥器(温度降低的热交换器)。 4)气体流过冷却干燥器(从位置3至位置4)，其中通过在入口和出口之间流过冷却干燥器的冷却液，将气体被冷却至其露点。 5)随后，气体以冷而潮湿的饱和气体和液态水的混合物的形式，在位置4处排出冷却干燥器，并流过一导管，在位置5处流至外部水分分离器的入口。 6)气体和液体从位置5流至位置6，流过水分分离器，该水分分离器从气体中捕获并分离凝结的液体。 7)气体随后在位置6处流出外部水分分离器，并流过另一导管，在位置7处流至同流换热器的较冷侧。 8)气体随后流过同流换热器的较冷侧，从位置7流至位置8，其中气体被引入的加热气体(从位置1流到位置2)加热至大于露点的温度。 9)气体作为干燥的气体，在位置8处流出同流换热器。 对这种方法的一种改进是，将两个分离的热交换器(同流换热器和冷却干燥器)结合为一个带外部水分分离器的整体热交换器。这种结合的热交换器通过消除热交换器之间的导管来降低制造成本，提供更加紧凑的热交换器结构，并通过消除热能损失来增加系统效率，上述热能损失与通过热交换器之间的导管输送气体有关。图2中所示的系统和功能大致与之前图1中描述的类似。 对之前所描述的系统的一种改进是，合并一个整体的、外部水分分离器，该水分分离器固定在整体气体干燥器组件(即同流换热器和冷却干燥器)的一个侧面上。如图3所示，水分分离器固定在冷却干燥器部分的一个侧面上。通过使水分分离器部分与同流换热器整合，或与冷却干燥器部分整合，就可以消除步骤5)和7)中的导管，如之前参照图1所讨论的。 然而，这种整体结构存在多种显著缺陷。第一，为了创建整体的单元，热交换器部分需要特殊结构的成型金属板。即，单个的金属板都必须延伸为包围同流换热器部分和冷却干燥器部分，这些金属板尺寸上与组成水分分离器的金属板不同。第二，这种结构设计需要多个不同尺寸的成型金属板，从而能覆盖工业应用价值的典型性能范围。第三，因为同流换热器部分和冷却干燥器部分必须分别具有相同数量的金属板，所以这种整体结构的“覆盖”尺寸不能针对用户系统的封装尺寸和成本来进行调整。第四，同流换热器部分和冷却干燥器部分具有相同数量的金属板，由此造成的另一缺陷是，不可以改变或独立地调整冷却干燥器，这极大地限制了装置的应用范围和性能。第五，因为仅由同流换热器部分或冷却干燥器部分在一个侧面上安装并支承水分分离器部分，所以这种整体结构设计的耐压性显著降低。第六，这种整体结构，以及图2中所示的结构，都具有较低的热效率，这是由于同流换热器部分直接与冷却干燥器部分连接而造成的。由于这种直接的接触，利用热传导热能直接通过热交换器金属板从一个部分传递至下一个部分。换句话说，由于与冷却干燥器相比，同流换热器部分在较高的平均温度下工作，所以热从同流换热器部分传递至冷却干燥器部分，这就增加了从制冷系统需求的热负荷，并降低了对从同流换热器排出的干燥气体的再加热温度。 所需要的是，整体气体干燥器不具有上面所讨论的缺点。
技术实现思路
本专利技术涉及一种气体干燥系统，该系统包括同流换热器部分，所述同流换热器部分具有能使流体流动的第一流体流动路径和第二流体流动路径，以使得流过第一流体流动路径的流体与流过第二流体流动路径的流体热连通。热量从在第一流体流动路径中流动的流体传递到在第二流体流动路径中流动的流体。冷却部分具有与第一流体流动路径流体连通的第三流体流动路径，用于将流动的流体进一步冷却至大约露点温度。水汽隔离器部分，设置在同流换热器部分和冷却部分之间，装配起来的同流换热器部分、水分分离器部分和冷却部分形成一整体结构，其中水分分离器与同流换热器部分和冷却部分平面接触。水分分离器具有与第三流体流动路径和第二流体流动路径流体连通的第四流体流动路径，用于在流体流到第二流体流动路径之前，从流动的流体中去除所携带的并已凝结的液体。 本专利技术还涉及一种构造气体干燥系统的方法。其步骤包括，提供一同流换热器部分，所述同流换热器部分具有能使流体流动的第一流体流动路径和第二流体流动路径，以使得流过第一流体流动路径的流体与流过第二流体流动路径的流体热连通，热量从在第一流体流动路径中流动的流体传递到在第二流体流动路径中流动的流体。该方法进一步提供一冷却部分，具有与第一流体流动路径流体连通的第三流体流动路径，用于将流动的流体冷却至露点温度。该方法进一步包括插入设置在同流换热器部分和冷却部分之间的水汽隔离器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体干燥系统，包括：　　　　同流换热器部分，具有能使流体流动的第一流体流动路径和第二流体流动路径，以使得流过所述第一流体流动路径的流体与流过所述第二流体流动路径的流体热连通，热量从在所述第一流体流动路径中流动的流体传递到在所述第二流体流动路径中流动的流体；　　　　冷却部分，具有与所述第一流体流动路径流体连通的第三流体流动路径，用于将流动的流体进一步冷却至露点温度；以及　　　　水汽隔离器部分，其设置在所述同流换热器部分和所述冷却部分之间，装配起来的同流换热器部分、水分分离器部分和冷却部分形成一整体结构，其中所述水分分离器同所述同流换热器部分和所述冷却部分平面接触，所述水分分离器具有与所述第三流体流动路径和所述第二流体流动路径流体连通的第四流体流动路径，用于在流体流到所述第二流体流动路径之前，从流动的流体中去除所携带的并已凝结的液体。

【技术特征摘要】
US 2006-1-4 11/325,007范围内的所有实施形式。权利要求1.一种气体干燥系统，包括同流换热器部分，具有能使流体流动的第一流体流动路径和第二流体流动路径，以使得流过所述第一流体流动路径的流体与流过所述第二流体流动路径的流体热连通，热量从在所述第一流体流动路径中流动的流体传递到在所述第二流体流动路径中流动的流体；冷却部分，具有与所述第一流体流动路径流体连通的第三流体流动路径，用于将流动的流体进一步冷却至露点温度；以及水汽隔离器部分，其设置在所述同流换热器部分和所述冷却部分之间，装配起来的同流换热器部分、水分分离器部分和冷却部分形成一整体结构，其中所述水分分离器同所述同流换热器部分和所述冷却部分平面接触，所述水分分离器具有与所述第三流体流动路径和所述第二流体流动路径流体连通的第四流体流动路径，用于在流体流到所述第二流体流动路径之前，从流动的流体中去除所携带的并已凝结的液体。2.根据权利要求1所述的气体干燥系统，其中所述同流换热器部分和所述冷却部分每一个都由多个成形金属板形成。3.根据权利要求2所述的气体干燥系统，其中所述多个成形金属板的一个板的至少一部分具有表面处理部分。4.根据权利要求3所述的气体干燥系统，其中所述同流换热器部分和所述冷却部分的所述多个成形金属板的至少一个板是可互换的。5.根据权利要求2所述的气体干燥系统，其中所述同流换热器部分和所述冷却部分可以具有不同数量的金属板。6.根据权利要求1所述的气体干燥系统，其中所述同流换热器部分和所述冷却部分之间具有最小的热连通。7.根据权利要求1所述的气体干燥系统，其中所述同流换热器部分、所述冷却部分和所述水分分离器部分基本上是配准的。8.根据权利要求1所述的气体干燥系统，其中所述水分分离器部分的多个表面中的一个表面的至少一部分具有表面处理部分。9.根据权利要求8所述的气体干燥系统，其中所述表面处理部分为网状物。10.根据权利要求1所述的气体干燥系统，其中所述水分分离器部分包括多个导板。11.根据权利要求10所述的气体干燥系统，其中大致竖直地设置所述多个导板。12.根据权利要求10所述的气体干燥系统，其中所述水分分离器部分具有隔离板，用于将在所述第一流体流动路径和所述第三流体流动路径之间流动的流体，与在所述第二流体流动路径和所述第四流体流动路径之间流动的流体分离开。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯E博加特，
申请(专利权)人：弗拉特普莱特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]