CN113217893B - 即热型流体混合加热***及流体混合加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即热型流体混合加热***及流体混合加热方法，包括：输送管路，蒸汽发生器以及料液输送接口，其中蒸汽发生器的蒸气出口通过第二蒸汽分散阀连接输送管路靠近出液口的一端，且蒸汽发生器和第二蒸汽分散阀之间设有第二通断阀，自料液输送接口向输送管路输送液体，和/或自入液口向输送管路输送液体，第二通断阀延时至液体经过第二蒸汽分散阀时打开，蒸汽发生器产生的蒸汽自第二蒸汽分散阀进入输送管路，即热型流体混合加热***处于第二加热状态，通过蒸汽对管道内的液体进行二次加热，在保证管道不会堵塞的前提下保证了对液体的加热效果。

Description

即热型流体混合加热***及流体混合加热方法

技术领域

本发明涉及流体加热领域，特别涉及一种即热型流体混合加热***及流体混合加热方法。

背景技术

即热型流体混合加热***，指的是能对低温流体流经热源，被热源快速加热至目标温度的加热***。为了达到即时加热的效果，其内的热源往往需要实时的供能。常见的热源有电热丝、稀土厚膜加热管、石英加热管等，当液体经过热源时，液体被加热至目标温度后使用；或者，液体与特定的液体进行混合后，经过热源被加热得到高于特定温度的液体。

然而，目前的流体混合加热***在加热含有固形物的液体时，由于热源温度过高，导致热源或其他加热器件表面容易结垢，这样就导致其传导温度达不到预设值，且结垢物质容易造成液体和物料的污染。具体而言，当结垢后的流体混合加热***用于单独加热水后再与原料进行混合，尤其是当原料是冷藏的低温液体时，无法得到比单独加热水的温度更高的混合液体，且混合液体中容易杂带细菌。

同时，目前的流体混制***在实现多级加热时，加热器件必须在加热的过程中进行供能，当供能源为电力时，多级加热的同时负载压力会导致用电压力和风险加大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即热型流体混合加热***及流体混合加热方法，该方式通过热蒸汽对管道内的液体进行即时加热，具有低成本且加热效率高的效果。

为实现以上目的，本技术方案提供一种即热型流体混合加热***，包括：输送管路，蒸汽发生器以及料液输送接口，其中蒸汽发生器的蒸气出口通过第二蒸汽分散阀连接输送管路靠近出液口的一端，且蒸汽发生器和第二蒸汽分散阀之间设有第二通断阀。

第二方面，本技术方案提供一种流体混合加热方法，包括以下步骤：自料液输送接口向输送管路输送液体，和/或自入液口向输送管路输送液体，第二通断阀延时至液体经过第二蒸汽分散阀时打开，蒸汽发生器产生的蒸汽自第二蒸汽分散阀进入输送管路，即热型流体混合加热***处于第二加热状态。

相较现有技术，本技术方案具有以下特点和有益效果：

1.本方案利用热蒸汽作为热源对输送管路内输送中的流体或者混制后的流体进行直接加热，且若采用喷射的蒸汽分散方式的话，喷射式的加热过程水流不中断，可以在微通道的管内径中实现液体瞬间加热，并防止由于蒸气气量过大，导致输出液体是不连续的，甚至暴管的问题。

2.其可对固形物含量高的液体进行独立加热，采用远离加热器件表面的高温蒸气进行加热，会减少加热器件的结垢现象；

该流体混合加热方法还能结合传统加热器，起到二次加热的效果，以低成本的方式实现含有高固形物流体的灵活长寿命周期的加热方式，也降低了整体成本，当其用于含有高浓度的固形物的混制液体的加热时，水经过加热器被正常加热，混合后的液体在远离加热器件表面的蒸气被进行了二次加热，尤其是当被混合液体是冷藏后的低温液体时，该二次加热能够获得理想的高温度混合液体，且保证加热器件表面不会结垢。

3.其可特别适用于极低温环境时的液体即时加热，比如我国东北或俄罗斯等地的冬天气温降低后，水源温度不足，传统加热时需要更大功率的加热器件才能实现输出即热型高温的液体，在特定的地区甚至需要6000瓦以上的电力，这不但对用电要求过高导致非一般家用对市电线路可负载的，对用电对安全也提高了更高的要求，而本方案提出的即热型流体混合加热***的蒸气发生器在空闲时间加热蓄能蒸气，在使用时如需获得更高温度的液体输出时，启动加热器件进行初加热，启动蒸气加热进行二次加热，即可获得更高温度的液体的同时，加热电器和蒸气发生器被错开使用。

附图说明

图1是根据本方案的一种即热型流体混合加热***的组成示意图。

图2是根据本方案的一种即热型流体混合加热***的另一实施例的组成示意图。

图3是根据本方案的一种即热型流体混合加热***的另一实施例的组成示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本方案提供一种即热型流体混合加热***及流体混合加热方法，该即热型流体混合加热***利用热蒸汽对微管道内的液体进行即时加热，液体可以是单独的液体也可以是混合的混制液体。区别于传统的热源加热方式，本方案的热蒸汽在远离加热元件的位置对液体进行加热，这种方式可避免带有固形物的液体结垢在加热元件表面，进而保证了后续每次液体加热的温度精准度。且本方案还可结合加热器对微管道内的液体进行二次加热，以低成本的方式实现含有高固形物流体的灵活长寿命周期的即时加热。

具体的，本方案提供的即热型流体混合加热***至少包括：输送管路10，蒸汽发生器30以及料液输送接口50，其中蒸汽发生器30的蒸气出口通过第二蒸汽分散阀42连接输送管路10靠近出液口12的一端，且蒸汽发生器30和第二蒸汽分散阀41之间设有第二通断阀32。对应的，当液体从输送管路10和/或料液输送接口50进入输送管路10后，从输送管路10的出液口12输出时被蒸汽发生器30产生的高温蒸汽进行加热。

值得说明的是，液体在输送管路10内流动时由于各种热损耗，进而导致液体温度低于预设温度，通过出液口12的蒸汽加热，可补充液体输送过程中的热损耗。另外，当液体被冷藏后输入输送管路10内，液体的温度是远低于输送管路10的管路温度，若是采用传统的热水在混合管路中加热的方式，会存在液体温度无法高于输送管路10的问题，而出液口12的蒸汽加热就可以使得液体达到预设高温。

在另一些实施例中，该即热型流体混合加热***还包括第一蒸汽阀41，其中蒸汽发生器30通过第一蒸汽分散阀41连接输送管路10靠近入液口11的一端，且蒸汽发生器30和第一蒸汽分散阀41之间设有第一通断阀31。

为了进一步的降低成本以及即热型流体混合加热***的体积，第一蒸汽阀 41和第二蒸汽阀42共用同一蒸汽发生器30；蒸汽发生器30产生的热蒸汽通过第一通断阀31进入第一蒸汽阀41，通过第二通断阀32进入第二蒸汽阀42。第一通断阀31以及第二通断阀32的开启和关闭可通过远程控制，也可通过人为控制。

第一蒸汽阀41内输出的热蒸汽可对输入输送管路10内的液体进行加热，且，当输送管路10内没有液体时，第一蒸汽阀41内输出的热蒸汽可对输送管路10进行消毒；当输送管路10内有液体时，第一蒸汽阀41内输出的热蒸汽可起到推送液体的作用。为了实现推送的效果，第一蒸汽阀41置于靠近入液口11 的位置，且第一蒸汽阀41朝向出液口12的方向单向输送液体。具体的，第一蒸汽分散阀41连接于料液输送接口50和入液口11之间的位置，第一蒸汽分散阀41内的蒸汽来自第一通断阀31至输送管路10的方向单向输送。

同理，第二蒸汽阀42内输出的热蒸汽主要是对混合或者单独在输送管路10 内的液体进行最终加热，故第二蒸汽分散阀42连接于料液输送接口50和出液口12之间的位置。

第二蒸汽分散阀42内的蒸汽来自第二通断阀32至输送管路10的方向单向输送。第一通断阀31以及第二通断阀32均为单向输送的阀门，这样的好处在于避免输送管路10内的液体倒流。具体的，第一蒸汽分散阀41与输送管路10 的管内相切处、第二蒸汽分散阀42与输送管路10的管内相切处均设有开闭阀门，当蒸气压力大于输送管路10内压力时，开闭阀门打开；当蒸汽压力低于输送管路10内压力时，开闭阀门关闭。

另外，为了避免热蒸汽的输送蒸气气量过大，导致输出液体是不连续的，甚至会暴管的问题。开闭阀门在第一蒸汽分散阀41和输送管路10的相切处形成缝隙或缩孔，或，开闭阀门在第二蒸汽分散阀41和输送管路10的相切处形成缝隙或缩孔，缝隙或缩孔与输送管路10内的的流体进行喷射式汇流。

具体而言，第一蒸汽分散阀41以雾化状态喷出蒸汽发生器30产生的蒸汽，第一蒸汽分散阀41以缩小内径点射状态、缝隙散射至少其中一种方式喷射蒸汽至输送管路10内。同理，第二蒸汽分散阀42以雾化状态喷出蒸汽发生器30产生的蒸汽，第二蒸汽分散阀42以缩小内径点射状态、缝隙散射至少其中一种方式喷射蒸汽至输送管路10内。

当第一蒸汽分散阀41和第二蒸汽分散阀42以缩小内径点状态的方式喷射蒸汽时，具体的，可选用第一蒸汽分散阀41和第二蒸汽分散阀42在抵靠输送管路10内壁处设有小于输送管路10内径的至少一个小孔，使得蒸气在小孔处被加压、加速的喷射至输送管路10的内径中，与内径流动的其他液体在高速碰撞下被分散混合，当不需要喷射时，该小孔被针形阀堵住，该针形阀可被电或气驱动。

当第一蒸汽分散阀41和第二蒸汽分散阀42以缝隙散射状态的方式喷射时，可设计第一蒸汽分散阀41和第二蒸汽分散阀42在抵靠输送管路10内壁处设有至少一条细长的、开口截面积小于输送管路10内径的缝隙，或圆形的缝隙，同样的该缝隙被设置为抵靠输送管路10内壁处，使得蒸气在缝隙处被分散输送管路10的内径中，与内径流动的其他液体混合，当不需要分散时，该小孔被阀片或密封圈堵住，该阀片或密封圈可被电或气驱动，特别的，当设为密封圈时，该密封圈可以是单向阀的一个部分，当第一蒸汽分散阀41和第二蒸汽分散阀42 向输送管路10无输送液体时，单向阀封住输送管路10，这样的好处在于，以喷射式汇流的方式进行蒸汽的喷射，进而避免大量蒸汽导致输送管路10爆裂的问题。

另外，为了使得输入输送管路10内的液体可朝向出液口12所在位置输送，入液口11和第一蒸汽分散阀41之间设有控制阀21，控制阀21选择为主动控制阀或单向阀的至少其中一种，且通过控制阀21可控制输送管路10内的液体状态。

具体的，当入液口11向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21打开，第一通断阀31和第二通断阀32至少一个延时至液体经过时被开启，即热型流体混合加热***处于第一加热状态，此时，热蒸汽对入液口11单独进入的液体进行加热。

当料液输送接口50向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21关闭，第二通断阀32延时至液体经过时打开，即热型流体混合加热***处于第二加热状态，此时，热蒸汽对料液输送管路50内进入的液体进行加热。

当入液口11向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21打开，当料液输送接口50向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21关闭，第二通断阀32延时至液体经过时打开，第二蒸汽阀42输出的热蒸汽对混制的液体进行加热。

当入液口11向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21打开，第一通断阀31延时至液体经过时被开启，入液口11进入的液体被加热；当料液输送接口50向输送管路10的位置单向输送液体时，控制阀21关闭，第二通断阀 32延时至液体经过时打开，第二蒸汽阀42输出的热蒸汽对混制的液体进行二次加热。

另外，在一些实施例中，本方案的即热型流体混合加热***还包括加热器 20，热蒸汽配合加热器20进行二次加热，以低成本的方式实现含有高固形物流体的灵活长寿命周期的加热。特别的，配合加热器20的情形适用于严寒地区的低温液体加热，启动加热器20对液体进行初加热，启动蒸气加热进行二次加热，即可获得更高温度的液体的同时，加热器20和蒸气发生器被错开使用。

优选的，加热器20设置在输送管路10靠近入液口11的位置，加热器20 置于控制阀21和入液口11之间的位置。此时，入液口11向加热器20输送液体被初加热，单向输送液体进入输送管路10，与第一加热状态或第二加热状态至少其中一种联动，进行多次加热。

另外本方案提供的第一蒸汽分散阀和第二蒸汽分散阀的结构描述如下：该蒸汽分散阀至少具有阀体以及置于阀体内的阀芯，其中阀体至少包括管道互通的连接管道以及进气管道，阀芯置于进气管道内，连接管道的两端侧分别和输送管路连接。当当有蒸汽靠近阀芯时，蒸汽分散阀处于开启状态，部分阀芯暴露在连接管道内；当未有蒸汽通过蒸汽分散口时，蒸汽分散阀处于关闭状态，阀芯堵塞连接管道和进气管道的相接之处。

具体的，阀芯包括阀芯芯体，弹性元件以及弹性元件固定件，其中弹性元件固定件套置于阀芯芯体上且与阀芯芯体连接，弹性元件一端连接于弹性元件固定件，另一端连接进气管道。当蒸汽分散阀处于关闭状态时，弹性元件处于自然伸展的状态，阀芯芯体置于进气管道内堵塞进气管道和连接管道的相接之处；当蒸汽分散阀处于开启状态时，弹性元件被压置，弹性元件固定件带动阀芯芯体向着连接管道的方向活动，使得蒸汽可进入连接管道。

值得一提的是，阀芯包括限位台，其中限位台置于阀芯芯体的底部，且限位台的横截面积不小于进气管道的通道横截面积，当弹性元件处于自然伸展的状态时，限位台位于进气管道和输送管路的相交之处堵塞进气管道。

进气通道的底端设置托台，其中弹性元件的一端连接于托台，另一端连接于弹性元件固定，托台内形成通孔，该通孔的孔径大于阀芯芯体的横截直径且小于限位台的最小直径，阀芯芯体穿过该通孔。在本方案的一实施例中，托台设置于进气通道的内壁底端。

另外，在本技术方案中，阀芯的状态变化随着经由进气管道的蒸汽压力变化而变化。具体的，当有高压蒸汽进入进气管道时，高压蒸汽向阀芯施加压力，当该压力大于弹性元件的弹性力时，高压蒸汽挤压阀芯进而驱使阀芯向输送管路移动，在阀芯的下降过程中，弹性元件向上的弹性力随之增加直到向上的弹性力和向下的高压蒸汽压力相抵消时，阀芯停止运动。而当解除高压蒸汽的压力时，即，当不再向阀芯施加高压蒸汽压力时，弹性元件具有恢复自然状态的恢复力，弹性元件对阀芯芯体施加弹性力，驱使阀芯恢复关闭状态。

另外，蒸汽发生器30的水位、蒸气压力或温度处于设定目标的蓄能状态。

另一方面，本方案提供一种即热型流体混合加热***的流体混合加热方法，包括以下步骤：自料液输送接口50向输送管路10输送液体，和/或自入液口11 向输送管路10输送液体，第二通断阀32延时至液体经过第二蒸汽分散阀42时打开，蒸汽发生器30产生的蒸汽自第二蒸汽分散阀42进入输送管路10，即热型流体混合加热***处于第二加热状态。

另外，自入液口11向输送管路10的位置单向输送液体时，第一通断阀31 延时至液体经过第一蒸汽分散阀41时被开启，蒸汽发生器30产生的蒸汽自第一蒸汽分散阀41进入输送管路10，即热型流体混合加热***处于第一加热状态。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种即热型流体混合加热***，其特征在于，包括：

输送管路（10），蒸汽发生器（30）以及料液输送接口（50），其中蒸汽发生器（30）的蒸气出口通过第二蒸汽分散阀（42）连接输送管路（10）靠近出液口（12）的一端，且蒸汽发生器（30）和第二蒸汽分散阀（42）之间设有第二通断阀（32），自料液输送接口（50）向输送管路（10）输送液体，和/或自入液口（11）向输送管路（10）输送液体，第二通断阀（32）延时至液体经过第二蒸汽分散阀（42）时打开，蒸汽发生器（30）产生的蒸汽自第二蒸汽分散阀（42）进入输送管路（10），即热型流体混合加热***处于第二加热状态；蒸汽发生器（30）通过第一蒸汽分散阀（41）连接输送管路（10）靠近入液口（11）的一端，且蒸汽发生器（30）和第一蒸汽分散阀（41）之间设有第一通断阀（31）；自入液口（11）向输送管路（10）的位置单向输送液体时，第一通断阀（31）延时至液体经过第一蒸汽分散阀（41）时被开启，蒸汽发生器（30）产生的蒸汽自第一蒸汽分散阀（41）进入输送管路（10），即热型流体混合加热***处于第一加热状态。

2.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，第一蒸汽分散阀（41）连接于料液输送接口（50）和入液口（11）之间的位置，第一蒸汽分散阀（41）内的蒸汽来自第一通断阀（31）至输送管路（10）的方向单向输送。

3.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，第二蒸汽分散阀（42）连接于料液输送接口（50）和出液口（12）之间的位置，第二蒸汽分散阀（42）内的蒸汽来自第二通断阀（32）至输送管路（10）的方向单向输送。

4.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，第一蒸汽分散阀（41）与输送管路（10）的管内相切处、第二蒸汽分散阀（42）与输送管路（10）的管内相切处均设有开闭阀门，当蒸气压力大于输送管路（10）内压力时，开闭阀门打开；当蒸汽压力低于输送管路（10）内压力时，开闭阀门关闭。

5.根据权利要求1～4任一所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，开闭阀门在第一蒸汽分散阀（41）和输送管路（10）的相切处形成缝隙或缩孔，或，开闭阀门在第二蒸汽分散阀（42）和输送管路（10）的相切处形成缝隙或缩孔，缝隙或缩孔与输送管路（10）内的流体进行喷射式汇流。

6.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，入液口（11）和第一蒸汽分散阀（41）之间设有控制阀（21），控制阀（21）选择为主动控制阀或单向阀的至少其中一种。

7.根据权利要求6所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，入液口（11）向输送管路（10）的位置单向输送液体时，控制阀（21）打开，第一通断阀（31）和第二通断阀（32）的至少一个延时至液体经过时被开启，即热型流体混合加热***处于第一加热状态。

8.根据权利要求6所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，料液输送接口（50）向输送管路（10）的位置单向输送液体时，控制阀（21）关闭，第二通断阀（32）延时至液体经过时打开，即热型流体混合加热***处于第二加热状态。

9.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，第一蒸汽分散阀（41）以雾化状态喷出蒸汽发生器（30）产生的蒸汽，第一蒸汽分散阀（41）以缩小内径点射状态、缝隙散射至少其中一种方式喷射蒸汽至输送管路（10）内。

10.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，第二蒸汽分散阀（42）以雾化状态喷出蒸汽发生器（30）产生的蒸汽，第二蒸汽分散阀（42）以缩小内径点射状态、缝隙散射至少其中一种方式喷射蒸汽至输送管路（10）内。

11.根据权利要求7或8任一所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，输送管路（10）上靠近入液口（11）的位置设有加热器（20），入液口（11）单向输送液体进入输送管路（10），液体被加热器（20）初加热，与第一加热状态或第二加热状态至少其中一种联动。

12.根据权利要求1所述的即热型流体混合加热***，其特征在于，蒸汽发生器（30）的水位、蒸气压力或温度处于设定目标的蓄能状态。

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