CN101479195A - 板式造水装置 - Google Patents
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Abstract
一种板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器(10)；和通利用冷却水冷却被生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器(30)，其特征是具有将从冷凝器(30)排出的冷却水的一部分加热，引入到加热器(10)作为海水原料的预热单元(40)。该板式造水装置通过高效率地进行海水原料的加热蒸发，能够寻求小型化及低成本化。
Description
技术领域
本发明涉及板式造水装置，更详细地说，涉及一种利用板式热交换器进行海水原料的蒸发及蒸汽的凝结的板式造水装置。
背景技术
作为现有的板式造水装置，众所周知例如在专利文献1中公开了的构成。如图7所示，上述板式造水装置具有：将从原料水引入口53引入了的海水原料，利用用于船舶用发动机的冷却等的热水加热蒸发后从原料排出口排出的加热器50；将含在从加热器50排出了的水蒸气中的液滴蒸发的蒸发器60；以及利用冷却海水将从蒸发器60经过蒸汽引入口73引入了的水蒸气凝结，之后将蒸馏水从蒸馏水排出口74排出的冷凝器70。
加热器50及冷凝器70都是板式热交换器，构成为在被叠层了的多个各传热板之间流动的高温气体和低温气体进行热交换的样式。在冷凝器70中，利用与水蒸气的热交换而被加热后流出了的冷却海水的一部分，作为海水原料从加热器50的原料水引入口53引入。
专利文献1：日本特开平9-299927号公报
但是，上述的现有的板式造水装置由于被引入到加热器50的海水原料和热水的热交换效率不够，因此结果是需要大的传热面积，导致传热板的大型化。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种通过高效率地进行海水原料的加热升温，从而能够寻求小型化及低成本化的板式造水装置。
为了达成上述目的的第1方式的板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，具备：将从所述冷凝器排出的冷却水的一部分加热，引入到所述加热器作为海水原料的预热单元。
此外，为了达成上述目的的第2方式的板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，将所述冷凝器构成为：从一侧的所述端板引入冷却水，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与水蒸气进行热交换，将热交换后的冷却水的一部分从一侧的所述端板排出，并且使剩余的冷却水经由剩余的所述传热板与水蒸气进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出，将从另一侧的所述端板排出的冷却水引入到所述加热器作为海水原料。
此外，为了达成上述目的的第3方式的板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，将所述加热器构成为：从一侧的所述端板引入海水原料，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与热水进行热交换，使热交换后的海水原料经由剩余的所述传热板，与热水进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出。
在上述的第3方式的板式造水装置中，将所述冷凝器构成为：从一侧的所述端板引入冷却水，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与水蒸气进行热交换，将热交换后的冷却水的一部分从一侧的所述端板排出，并且使剩余的冷却水经由剩余的所述传热板与水蒸气进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出，将从另一侧的所述端板排出的冷却水引入到所述加热器作为海水原料。
本发明的板式造水装置通过高效率地加热海水原料，能够寻求小型化及低成本化。
附图说明
图1是本发明第1实施方式的板式造水装置的构成简图。
图2是图1所示的板式造水装置中的加热器及冷凝器的主要部分立体图。
图3是本发明第2实施方式的板式造水装置的构成简图。
图4是图3所示的板式造水装置中的冷凝器的主要部分立体图。
图5是本发明第3实施方式的板式造水装置的构成简图。
图6是图5所示的板式造水装置中的加热器的主要部分立体图。
图7是现有的板式造水装置的构成简图。
符号说明
1a、1b、1c 板式造水装置
10、19 加热器
101、102、111、112 端板
103a、103b、113a、113b 传热板
19a 隔板
20 蒸发器
30、39 冷凝器
39a 隔板
40 热交换器
41、42 预热部
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第1实施方式：
图1是本发明第1实施方式的板式造水装置的构成简图。如图1所示上述板式造水装置1a具备：加热海水原料生成水蒸气的加热器10；分离水蒸气、盐水(浓缩海水)的蒸发器20；以及冷却水蒸气生成蒸馏水的冷凝器30，特别适合于做船舶用的造水装置。
加热器10具备：将海水分别引入及排出的原料水引入口11及水蒸气、盐水出口12；将船舶用发动机的水套冷却水等的热水分别引入及排出的热水引入口13及热水排出口14，从原料水引入口11引入了的海水原料通过从热水引入口13引入了的热水而被加热蒸发，从水蒸气、盐水出口12排出。
蒸发器20具备：将从水蒸气、盐水出口12排出了的加热后的海水原料引入的加热原料水引入口21；将从海水原料生成了的水蒸气排出的蒸汽排出口22；和将残留的盐水排出的盐水排出口23。
冷凝器30具备：将从蒸汽排出口22排出了的水蒸气引入的蒸汽引入口31；将冷却水蒸气而得到了的蒸馏水排出的蒸馏水排出口32；和将用于冷却蒸汽的冷却水分别引入及排出的冷却水引入口33及冷却水排出口34。在冷却水引入口33中，利用喷射泵35的运行将冷却海水作为冷却水被引入，从冷却水排出口34排出了的海水的一部分做喷水器36的驱动水来加以使用，另一部分被引到加热器10的原料水引入口11做海水原料来加以使用，剩余部分被排出到船外等。从蒸馏水排出口32排出的蒸馏水通过蒸馏水泵37被引到清水罐(图中未表示)中。蒸发器20和冷凝器30接续到喷水器36的最大负压部，被吸走不凝结气体以此维持真空。
加热器10和冷凝器30具有板式热交换器，其构造与现有的板式造水装置的构造相同。如图2的主要部分立体图所示，加热器10在2个端板101，102间，通过将多个2种的传热板103a、103b分别交替地叠层配置而构成，缘部通过连接棒10a和10a接合。各传热板103a、103b形成为矩形形状，形成海水原料及蒸汽流路的2个原料水流通口104、105配置在一对对角上，形成热水流路的2个热水流通口106、107配置在另一对对角上。
原料水引入口11、水蒸气、盐水出口12、热水引入口13及热水排出口14都设置在一侧端板101上，分别被接续到多个传热板103a、103b中的由原料水流通口104形成的流路、由原料水流通口105形成的流路、由热水流通口106形成的流路及由热水流通口107形成的流路。
各传热板103a、103b都在一侧的表面上形成有槽108a、108b，传热板103a的槽108a一方面连通2个原料水流通口104和105彼此，另一方面隔开2个热水流通口106和107，传热板103b的槽108b一方面隔开2个原料水流通口104和105彼此，另一方面连通2个热水流通口106和107。邻接的各传热板103a、103b之间通过垫圈(图中未表示)密封。在图2中，为了便于理解，将形成于传热板103a、103b的叠层方向的流路与槽108a、108b连通的部分用虚线表示，将与槽108a、108b隔开的部分用实线表示。
通过加热器10的这种构成，从原料水引入口11及热水引入口13引入了的海水原料及热水，分别在传热板103a的槽108a及传热板103b的槽108b中流动，因此，在传热板103a、103b的叠层方向上看，则海水原料及热水交替地通过在邻接的传热板103a、103b间。其结果是，在海水原料和热水间通过传热板103a、103b进行热交换。结束了热交换的海水原料及热水分别从水蒸气、盐水出口12及热水排出口14排出。
冷凝器30也具有和加热器10一样的构造，在2个端板111和112间，通过多个2种的传热板113a、113b各自交替地叠层配置而构成，缘部通过连接棒30a和30a接合。各传热板113a、113b形成为矩形形状，形成蒸汽(或蒸馏水)流路的2个蒸馏流通口114、115配置在一对对角上，形成冷却水流路的2个冷却水流通口116、117配置在另一对对角上。
蒸汽引入口31、蒸馏水排出口32、冷却水引入口33及冷却水排出口34都设置在一侧端板111上，分别被接续到多个传热板113a、113b中的由蒸馏流通口114形成的流路、由蒸馏流通口115形成的流路、由冷却水流通口116形成的流路及由冷却水流通口117形成的流路上。
各传热板113a、113b都在一侧的表面上形成有槽118a、118b，传热板113a的槽118a一方面连通2个蒸馏流通口104和105彼此，另一方面隔开2个冷却水流通口116和117，传热板113b的槽118b一方面隔开2个原料水流通口114和115彼此，另一方面连通2个热水流通口116和117。在邻接的各传热板113a、113b间通过垫圈(图中未表示)密封。在图2中，为了便于理解，将形成于传热板113a、113b的叠层方向的流路与槽118a、118b连通的部分用虚线表示，将与槽118a、118b隔开的部分用实线表示。
通过冷凝器30的这种构成，从蒸汽引入口31及冷却水引入口33引入了的水蒸气及冷却水，分别在传热板113a的槽118a及传热板113b的槽118b中流动，因此，在传热板113a、113b的叠层方向上看，则水蒸气及冷却水交替地通过邻接的传热板113a、113b间。其结果是，在水蒸气和冷却水间通过传热板113a、113b进行热交换。结束热交换而生成了的蒸馏水及冷却水，分别从蒸馏水排出口32及冷却水排出口34排出。
从冷却水排出口34排出了的冷却水，通过与水蒸气的热交换被加热后，一部分作为海水原料被引入到加热器10。上述构成与现有的板式造水装置相同，但是在将该冷却水原封不动地引入到了加热器10做海水原料的情况下，海水原料的温度不会充分升高，为了使其上升到蒸发必要的温度，在加热器10中变得需要大的传热面积。这是因为在传热板103a间的海水原料的流速非常慢而不能得到良好的传热系数，本发明的发明者们证明了这一点。
因此，在本实施方式中，为了能够将被引入到加热器10的海水原料的温度升高到蒸发温度附近，设置有预热装置。具体地说，如图1所示，在冷却水排出口34和原料水引入口11间配置热交换器40，通过将引入到加热器10的热水引入口13的水套冷却水等的热水的一部分做热交换器40的加热源使用，能够将通过热交换器40的海水原料的温度有效率地提高到所期望的温度。
根据本实施方式的板式造水装置1a，因为从冷凝器30排出了的冷却水的一部分在热交换器40中加热后被引入到加热器10作为海水原料，所以沿着加热器10的传热板103a流动的海水原料在初期阶段蒸发，能够与沿着传热板103b流动的热水高速地进行热交换。因此，因为能够提高加热器10中的传热系数，所以能够寻求加热器10的小型化及低成本化。
热交换器40的构造不受特殊地限定，例如能够做成板式热交换器。板式热交换器因为容易调整板的张数，容易控制海水原料的预热温度，因为能够提高流体的流速，也能够提高热交换效率。此外，还产生不易引起流路堵塞的效果。
第2实施方式：
图3是本发明第2实施方式的板式造水装置的构成简图，图4是冷凝器的主要部分立体图。本实施方式的板式造水装置1b是取代在第1实施方式的板式造水装置1a中设置热交换器40，在冷凝器30中设置有海水原料的预热部的构造。图3及图4中，对和图1及图2所示的第1实施方式相同的构成部分标注相同的符号，并且省略说明。
如图4所示，本实施方式的冷凝器39在邻接的2个传热板113a、113b间具备隔板39a。上述隔板39a与传热板113a、113b同样地具备蒸馏流通口114、115及冷却水流通口116，但是不具备被引入了的冷却水通过的冷却水流通口117。在另一侧端板112上形成有海水原料排出口341，海水原料排出口341借助传热板113a、113b的冷却水流通口116、117及隔板39a的冷却水流通口116与冷却水引入口33连通。
在具具备这样构成的冷凝器39中，从一侧端板111借助冷却水引入口33引入了的冷却海水，借助被叠层了的传热板113a、113b的一部分进行与水蒸气的热交换，热交换后的冷却海水的一部分从一侧端板111通过冷却水排出口34排出。热交换后的冷却海水的剩余部分，借助被叠层了的传热板113a、113b的剩余部分进一步进行与水蒸气的热交换，从另一侧端板112中的海水原料排出口341排出。从海水原料排出口341排出了的冷却海水，如图3所示被引入到加热器10的原料水引入口11。
本实施方式的板式造水装置1b中的冷凝器39，从海水原料排出口341排出的冷却海水进行与水蒸气的热交换后，因为在隔板39a和另一侧端板112间进一步与水蒸气进行热交换，所以变得比从图2所示的冷凝器30排出的冷却海水温度高。即，本实施方式的冷凝器39由于在隔板39a和另一侧端板112间构成预热引入到加热器10的海水原料的预热部41，所以能够产生与第1实施方式相同的效果。
从海水原料排出口341排出的冷却海水的温度及流量，通过适宜地选择向多个被叠层了的传热板113a、113b间的隔板39a的***位置，能够容易地进行调整。即，随着隔板39a的***位置从另一侧端板112侧到一侧端板111侧地移动，从海水原料排出口341排出的海水原料的温度变高，热回收率变大。
本实施方式中，只设置有1个隔板39a。但是当在隔板39a和另一侧端板112间存在多个传热板113a、113b的情况下，也可以构成为通过进一步设置隔板，使得与水蒸气的热交换进一步地反复进行的样式。
此外，作为用于形成上述的冷却水的流路的方法，不限定于必须设置有隔板39a的构成，例如，也可以是具有封闭传热板113a或113b的冷却水流通口117的塞子等的其他构成。
本实施方式的冷凝器39，因为通过已有的冷凝器的小改良能够成为内部具有了预热部41的构成，所以能够寻求进一步的小型化，在具有热交换器的设置空间的制约的情况下，特别地有效果。
此外，因为预热部41是板式热交换器，所以能够得到与第1实施方式中的热交换器40是板式的情况相同的效果。特别是，不易引起流路的堵塞这一效果在如本实施方式地冷凝器39具有预热部41的情况下很显著。
第3实施方式：
图5是本发明第3实施方式的板式造水装置的构成简图，图6是加热器的主要部分的立体图。本实施方式的板式造水装置1c是取代在第1实施方式的板式造水装置1a中设置热交换器40，而在加热器10中设置有海水原料的预热部的构造。图5及图6中，对和图1及图2所示的第1实施方式相同的构成部分标注相同的符号，并且省略说明。
如图6所示，本实施方式的加热器19在邻接的2个传热板103a、103b间具备隔板19a。上述隔板19a与传热板103a、103b同样地具备原料水流通口104及热水流通口106、107，但是不具备被引入了的海水原料通过的原料水流通口105。原料水引入口11不是设置在一侧端板101上而是设置在另一侧端板102上，该原料水引入口11借助传热板103a、103b的原料水流通口104、105及隔板19a的原料水流通口104，与水蒸气、盐水出口12连通。
在具备这样构造的加热器19中，从另一侧端板102借助原料水引入口11引入了的海水原料，通过被叠层了的传热板103a、103b的一部分进行与热水的热交换，热交换后的海水原料部分通过剩余的传热板103a、103b进一步进行热交换，从一侧端板111通过水蒸气、盐水出口12被排出。
本实施方式的板式造水装置1c中的加热器19，因为构成为从另一侧端板102引入了的海水原料在隔板19a和另一侧端板102间进行与热水的热交换后，进一步与热水进行热交换的样式，所以隔板19a和另一侧端板102间构成预热海水原料的预热部。因此，本实施方式的板式造水装置1c也能够产生与第1实施方式相同的效果。
通过隔板19a的原料水流通口104的海水原料的温度，通过适宜地选择向多个被叠层了的传热板103a、103b间的隔板19a的***位置，能够容易地进行调整。即，随着隔板19a的***位置从另一侧端板102到一侧端板101地移动，通过隔板19a的原料水流通口104的海水原料的温度变高。
本实施方式中，只设置有1个隔板19a，但是当在隔板19a和另一侧端板102之间存在多个传热板103a、103b的情况下，也可以构成为通过进一步设置隔板，使得与水蒸气的热交换进一步地反复进行的样式。
此外，作为用于形成上述的海水原料的流路的方法，不限定于必须设置有隔板19a的构成，例如，也可以是具有封闭传热板103a或103b的原料水流通口105的塞子等的其他构成。
本实施方式的加热器19，因为通过已有的加热器的小改良能够成为内部具有了预热部42的构成，所以能够寻求进一步的小型化，在具有热交换器的设置空间的制约的情况下，特别地有效果。
此外，因为预热部42是板式热交换器，所以能够得到与第1实施方式中的热交换器40是板式的情况相同的效果。
此外，在本实施方式的板式造水装置1c中，将冷凝器30的构成做成图4所示的第2实施方式中的冷凝器39的构造，通过构成为将从冷凝器39的海水原料排出口341排出了的海水原料引入到加热器19的样式，也能够寻求进一步的小型化、高效率化。
Claims (4)
1.一种板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，具备：
将从所述冷凝器排出的冷却水的一部分加热，引入到所述加热器作为海水原料的预热单元。
2.一种板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，
将所述冷凝器构成为：从一侧的所述端板引入冷却水，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与水蒸气进行热交换，将热交换后的冷却水的一部分从一侧的所述端板排出，并且使剩余的冷却水经由剩余的所述传热板与水蒸气进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出，将从另一侧的所述端板排出的冷却水引入到所述加热器作为海水原料。
3.一种板式造水装置，其具备利用热水加热海水原料来生成水蒸气的加热器；和利用冷却水冷却所生成的水蒸气来生成蒸馏水的冷凝器，所述加热器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使海水原料和热水交替地穿过进行热交换，所述冷凝器具备多个被叠层配置在2个端板间的传热板，并且构成为在邻接的各传热板间使水蒸气和冷却水交替地穿过进行热交换，其特征在于，
将所述加热器构成为：从一侧的所述端板引入海水原料，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与热水进行热交换，使热交换后的海水原料经由剩余的所述传热板，与热水进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出。
4.根据权利要求3所述的板式造水装置，其特征在于，所述冷凝器构成为：从一侧的所述端板引入冷却水，经由被叠层的多个所述传热板的一部分与水蒸气进行热交换，将热交换后的冷却水的一部分从一侧的所述端板排出，并且使剩余的冷却水经由剩余的所述传热板与水蒸气进一步进行热交换后从另一侧的所述端板排出，将从另一侧的所述端板排出的冷却水引入到所述加热器作为海水原料。
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