專利名稱：氣體干燥系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體干燥器結(jié)構(gòu)，且更特別地，本發(fā)明涉及一種整體的板式氣體干燥器結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
氣體干燥系統(tǒng)用于去除氣體中的水分，這些氣體例如是空氣、甲烷和二氧化碳。通過使潮濕的氣體通過干燥劑，或者通過使潮濕的氣體流過熱交換器表面，來實現(xiàn)水分的去除，上述熱交換器表面的溫度保持為低于所流過的氣體溫度。熱交換器式氣體干燥器典型地比干燥劑式氣體干燥器更為緊湊，且主要因為這個原因，熱交換器式氣體干燥器更廣泛地用于工業(yè)中。而且，采用堆疊金屬板的熱交換器式氣體進(jìn)一步使熱交換器的尺寸減少。
典型地，氣體干燥器熱交換器利用由機(jī)械制冷循環(huán)產(chǎn)生的低溫制冷劑，或利用諸如水這樣的低溫流體來提供冷卻作用。熱而潮濕的氣體將被冷卻至其露點，正是在露點溫度下水蒸氣從氣體中凝結(jié)至熱交換器表面，在熱交換器表面形成液體。此時，該氣體處于熱力學(xué)飽和狀態(tài)。隨著氣體被進(jìn)一步冷卻，盡管氣體仍然是飽和的，額外的水蒸氣也可被去除。由此，從熱交換器排出的氣體含有許多水蒸氣，但是具有的水對氣體質(zhì)量比降低。
無論是處于升高溫度或是處于降低溫度下的飽和氣體，典型地對于許多工業(yè)應(yīng)用來說都不適用。因此，許多工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)都具有二次熱交換器，以對已存在溫度已降低但仍處于露點之上潮濕氣體進(jìn)行再加熱，并由此向工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提供水分顯著減少的不飽和氣體。在許多情況下，流向溫度降低的熱交換器的已加熱潮濕氣體用作再加熱處理的熱源。對于這種應(yīng)用來說，再加熱交換器被稱為是同流換熱器，因為熱能從進(jìn)入溫度降低的熱交換器的氣流中去除，且同時通過從溫度降低的熱交換器排出的氣流重新獲得熱能。由此，同流換熱器通過減少需要在溫度降低的熱交換器中完成的冷卻量來提高系統(tǒng)效率。銅板式熱交換器的制造商通常會將溫度降低的交換器與同流換熱器結(jié)合在一起形成一個整體組件。該整體組件典型地被稱為“整體氣體干燥器”或“同流換熱氣體干燥器”。
在氣體流過溫度降低的交換器時，大量水分從氣體中凝結(jié)出來。必須在氣體進(jìn)入同流換熱器之前捕獲并去除這些水分，以防止在氣體被加熱時，水分再次蒸發(fā)并由此增加氣體中水分的含量。通過使用被稱為水分分離器的裝置來實現(xiàn)這種水分的去除。
實現(xiàn)這種氣體干燥處理的已有方法包括●兩個熱交換器和一個外部水分分離器；●一個帶外部水分分離器的整體熱交換器；以及●帶整體、外部水分分離器的整體熱交換器。
如圖1所示，針對帶一個外部水分分離器的兩個分離的熱交換器(同流換熱器和冷卻干燥器)，對流過熱交換器/水汽分離器系統(tǒng)的基本氣體流動路徑進(jìn)行描述。
1)被加熱的、潮濕氣體在位置1處進(jìn)入同流換熱器。
2)被加熱的氣體流過同流換熱器的一部分(從位置1至位置2)，并被流過同流換熱器另一部分(從位置7至位置8)的氣體預(yù)冷卻。氣體在位置2處流出同流換熱器。
3)氣體隨后流過外部管道，并在位置3處進(jìn)入冷卻干燥器(溫度降低的熱交換器)。
4)氣體流過冷卻干燥器(從位置3至位置4)，其中通過在入口和出口之間流過冷卻干燥器的冷卻液，將氣體被冷卻至其露點。
5)隨后，氣體以冷而潮濕的飽和氣體和液態(tài)水的混合物的形式，在位置4處排出冷卻干燥器，并流過一導(dǎo)管，在位置5處流至外部水分分離器的入口。
6)氣體和液體從位置5流至位置6，流過水分分離器，該水分分離器從氣體中捕獲并分離凝結(jié)的液體。
7)氣體隨后在位置6處流出外部水分分離器，并流過另一導(dǎo)管，在位置7處流至同流換熱器的較冷側(cè)。
8)氣體隨后流過同流換熱器的較冷側(cè)，從位置7流至位置8，其中氣體被引入的加熱氣體(從位置1流到位置2)加熱至大于露點的溫度。
9)氣體作為干燥的氣體，在位置8處流出同流換熱器。
對這種方法的一種改進(jìn)是，將兩個分離的熱交換器(同流換熱器和冷卻干燥器)結(jié)合為一個帶外部水分分離器的整體熱交換器。這種結(jié)合的熱交換器通過消除熱交換器之間的導(dǎo)管來降低制造成本，提供更加緊湊的熱交換器結(jié)構(gòu)，并通過消除熱能損失來增加系統(tǒng)效率，上述熱能損失與通過熱交換器之間的導(dǎo)管輸送氣體有關(guān)。圖2中所示的系統(tǒng)和功能大致與之前圖1中描述的類似。
對之前所描述的系統(tǒng)的一種改進(jìn)是，合并一個整體的、外部水分分離器，該水分分離器固定在整體氣體干燥器組件(即同流換熱器和冷卻干燥器)的一個側(cè)面上。如圖3所示，水分分離器固定在冷卻干燥器部分的一個側(cè)面上。通過使水分分離器部分與同流換熱器整合，或與冷卻干燥器部分整合，就可以消除步驟5)和7)中的導(dǎo)管，如之前參照圖1所討論的。
然而，這種整體結(jié)構(gòu)存在多種顯著缺陷。第一，為了創(chuàng)建整體的單元，熱交換器部分需要特殊結(jié)構(gòu)的成型金屬板。即，單個的金屬板都必須延伸為包圍同流換熱器部分和冷卻干燥器部分，這些金屬板尺寸上與組成水分分離器的金屬板不同。第二，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計需要多個不同尺寸的成型金屬板，從而能覆蓋工業(yè)應(yīng)用價值的典型性能范圍。第三，因為同流換熱器部分和冷卻干燥器部分必須分別具有相同數(shù)量的金屬板，所以這種整體結(jié)構(gòu)的“覆蓋”尺寸不能針對用戶系統(tǒng)的封裝尺寸和成本來進(jìn)行調(diào)整。第四，同流換熱器部分和冷卻干燥器部分具有相同數(shù)量的金屬板，由此造成的另一缺陷是，不可以改變或獨立地調(diào)整冷卻干燥器，這極大地限制了裝置的應(yīng)用范圍和性能。第五，因為僅由同流換熱器部分或冷卻干燥器部分在一個側(cè)面上安裝并支承水分分離器部分，所以這種整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐壓性顯著降低。第六，這種整體結(jié)構(gòu)，以及圖2中所示的結(jié)構(gòu)，都具有較低的熱效率，這是由于同流換熱器部分直接與冷卻干燥器部分連接而造成的。由于這種直接的接觸，利用熱傳導(dǎo)熱能直接通過熱交換器金屬板從一個部分傳遞至下一個部分。換句話說，由于與冷卻干燥器相比，同流換熱器部分在較高的平均溫度下工作，所以熱從同流換熱器部分傳遞至冷卻干燥器部分，這就增加了從制冷系統(tǒng)需求的熱負(fù)荷，并降低了對從同流換熱器排出的干燥氣體的再加熱溫度。
所需要的是，整體氣體干燥器不具有上面所討論的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種氣體干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括同流換熱器部分，所述同流換熱器部分具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過第一流體流動路徑的流體與流過第二流體流動路徑的流體熱連通。熱量從在第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在第二流體流動路徑中流動的流體。冷卻部分具有與第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體進(jìn)一步冷卻至大約露點溫度。水汽隔離器部分，設(shè)置在同流換熱器部分和冷卻部分之間，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中水分分離器與同流換熱器部分和冷卻部分平面接觸。水分分離器具有與第三流體流動路徑和第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
本發(fā)明還涉及一種構(gòu)造氣體干燥系統(tǒng)的方法。其步驟包括，提供一同流換熱器部分，所述同流換熱器部分具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過第一流體流動路徑的流體與流過第二流體流動路徑的流體熱連通，熱量從在第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在第二流體流動路徑中流動的流體。該方法進(jìn)一步提供一冷卻部分，具有與第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體冷卻至露點溫度。該方法進(jìn)一步包括插入設(shè)置在同流換熱器部分和冷卻部分之間的水汽隔離器部分，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中水分分離器與同流換熱器部分和冷卻部分平面接觸，水分分離器具有與第三流體流動路徑和第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
本發(fā)明還涉及一種氣體干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有多個成型金屬板的同流換熱器部分，同流換熱器部分具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過第一流體流動路徑的流體與流過第二流體流動路徑的流體熱連通。熱量從在第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在第二流體流動路徑中流動的流體。冷卻部分具有多個成型金屬板，成型金屬板具有與第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體進(jìn)一步冷卻至露點溫度。水汽隔離器部分設(shè)置在同流換熱器部分和冷卻部分之間。裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中水分分離器與同流換熱器部分和冷卻部分平面接觸。水分分離器具有與第三流體流動路徑和第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，可以不必在水分分離器部分和熱交換器部分之間設(shè)置外部管道。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，同流換熱器部分和冷卻部分之間的熱傳導(dǎo)被顯著地減少。
本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點是，用于同流換熱器部分和冷卻部分的熱交換器金屬板的數(shù)量可以是互不相同的。
本發(fā)明再進(jìn)一步的優(yōu)點是，可以承受很高的流體壓力。
本發(fā)明再進(jìn)一步的優(yōu)點是，具有較少的不同部件。


從下面對優(yōu)選實施例的更詳細(xì)描述中，結(jié)合以示例的方式闡述本發(fā)明原理的附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更顯而易見。在全部的幾個附圖中，相同的參考符號指代相同的部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，附圖中的元件是出于簡便和清晰的目的而示出的，沒有必要按比例繪制。例如，附圖中一些元件的尺寸相對于其他元件而被夸大，以有助于增進(jìn)對本發(fā)明各種實施例的理解。同樣，為了有助于避免對本發(fā)明各種實施例視圖的造成更多的障礙，沒有顯示那些在商業(yè)可用實施例中有用或必要的普通但熟知的元件。
圖1-3為公知技術(shù)的氣體干燥器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4為本發(fā)明的氣體干燥器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5為本發(fā)明的氣體干燥器結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
圖6為本發(fā)明的水分分離器的透視圖。
圖7為本發(fā)明的水分分離器替換實施例的透視圖。
圖8為沿圖6的8-8線的本發(fā)明水分分離器的一個實施例的視圖。
只要可以，將在全部附圖中以相同的參考數(shù)字指代相同或相似的部分。
具體實施例方式
圖5中顯示了本發(fā)明的氣體干燥器10的一個實施例。如圖4中示意性地顯示，要被干燥的氣體或未經(jīng)處理的氣體進(jìn)入同流換熱器部分或同流換熱器的孔口1，并沿著形成在同流換熱器中的流體流動路徑從孔口1流到孔口2，該同流換熱器與在孔口7和孔口8之間限定的第二流體路徑并非流體連通，而是經(jīng)由導(dǎo)熱隔板185與該第二流體路徑熱連通。在流經(jīng)孔口2時，氣體流過形成在水分分離器部分或水分分離器中的、隔離開口155。在流過該水分分離器之后，氣體進(jìn)入冷卻干燥器部分或冷卻干燥器的孔口3，并沿著形成在冷卻干燥器中的流體流動路徑從孔口3流到孔口4，該冷卻干燥器與第二流體路徑并非流體連通，而是經(jīng)由導(dǎo)熱隔板190與該第二流體路徑熱連通，隔離的冷卻液在該第二流體路徑中循環(huán)流動。冷卻液將氣體冷卻至大約該氣體的露點溫度，該露點溫度就是氣體中的水蒸氣凝結(jié)在熱交換器表面的溫度，在熱交換器表面形成液體。此時，氣體為冷的、水分飽和的氣體與液態(tài)水的混合物。
一旦氣體流過孔口4并從冷卻干燥器排出，則氣體從水分分離器的孔口5流到孔口6，該水分分離器從氣體中捕獲并分離出凝結(jié)的液體。在流過水分分離器之后，冷卻的氣體流過第二流體流動路徑，該第二流體流動路徑在同流換熱器的孔口7和孔口8之間延伸。流過第二流體流動路徑的被冷卻的氣體與流過同流換熱器的第一流體流動路徑的較暖氣體熱連通。這種熱連通將第二流體流動路徑中的氣體加熱至高于該氣體的露點溫度，由此減少水對氣體的質(zhì)量比。換句話說，干燥的氣體在位置8處流出同流換熱器，以用在一系統(tǒng)中。同時，流過同流換熱器第一流體流動路徑的未經(jīng)處理的氣體，被流過同流換熱器第二流體流動路徑的氣體所冷卻，使流過第一流體流動路徑的氣體溫度降低，從而使得冷卻干燥器需要減少的冷卻負(fù)荷。
盡管可以使用多個熱交換器，但優(yōu)選地是，每個同流換熱器部分和冷卻干燥器部分利用堆疊的成型金屬板，例如轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人的、申請?zhí)枮镹o.10/643,689、提交日為2003年8月19日、題為“具有增強(qiáng)表面特征的板式熱交換器(PLATE EXCHANGER WITH ENHANCED SURFACEFEATURES)”的發(fā)明專利所公開的那樣，該文獻(xiàn)以其全部內(nèi)容在此合并以作參考。
應(yīng)理解的是，在圖4中示意性地顯示的導(dǎo)熱隔板185、190只是一種物理隔離方式的指示性表示，該物理隔離方式是分別在同流換熱器和冷卻干燥器中的、分離的流體流動路徑中流過的流體之間的物理分離方式。即，流過同流換熱器部分和冷卻干燥器部分的流體的各自流體流動路徑并不會被各自的物理隔板(即，導(dǎo)熱隔板185、190)所限制，該隔板將同流換熱器部分和冷卻干燥器部分的每一個都分成兩部分。導(dǎo)熱隔板185、190確保不會發(fā)生流體的物理混合，正如申請人的上述No.10/643,689發(fā)明專利中所討論的。
應(yīng)理解，同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻干燥器部分彼此優(yōu)選地配準(zhǔn)(in-line)裝配在一起，即，如平行的板或裝置，組成一個完整的單元。優(yōu)選地，同流換熱器部分中使用的金屬板可以與冷卻部分中使用的金屬板互換，以使得用更少的部件來構(gòu)造氣體干燥單元。進(jìn)而，由于同流換熱器部分和冷卻干燥器部分中的金屬板互不影響地彼此分離，所以同流換熱器部分中使用的金屬板數(shù)量可以與冷卻部分中使用的金屬板數(shù)量有所不同。這種構(gòu)造上的靈活性為改善系統(tǒng)效率提供額外的機(jī)會，并能適應(yīng)用戶對特定空間/性能的需求。
如圖5-6所示，顯示了氣體干燥器10的水分分離器的優(yōu)選實施例，由元件標(biāo)號100指示。水分分離器100包括設(shè)置在同流換熱器部分和冷卻干燥器部分的對置墊板50之間的框架120。利用固定在墊板50之間這一特點，水分分離器100的工作壓力可以顯著地增加，超過以往的構(gòu)造形式(例如圖3)所能達(dá)到的工作壓力。而且，至少部分的因為與用于構(gòu)造同流換熱器部分和冷卻部分的金屬板相比，墊板50具有增加厚度和非增強(qiáng)表面，由此使墊板50降低了熱能傳遞速度，所以在水分分離器部分與同流換熱器部分之間、或水分分離器部分與氣體干燥器10的同流換熱器部分之間的熱能損失顯著降低。而且，可以在水分分離器100的內(nèi)表面上應(yīng)用由聚合物或其他合適的物質(zhì)構(gòu)成的涂層，該水分分離器100包括墊板50。優(yōu)選地，在對氣體干燥器單元10進(jìn)行裝配之后才施加涂層，以在相鄰的部分之間和水分分離器100中隔離開的流動之間提供改善的絕熱質(zhì)量。
如圖6中進(jìn)一步顯示的，一對大致平行的導(dǎo)板125中的每一個都設(shè)置為靠在水分分離器100的框架120的對置端上。為了更好地將導(dǎo)板125固定到位，可以在框架120和導(dǎo)板125的對置側(cè)之間設(shè)置間隔物130。在水分分離器100的至少一個轉(zhuǎn)角處設(shè)置隔離板150，該隔離板150優(yōu)選地是易于裝配的材料的平直部分。隔離板150將同流換熱器的位置2和冷卻干燥器的位置3之間的氣流與發(fā)生在隔離板150另一側(cè)的氣流隔離開。由隔離板150和框架120限定的開口155，在同流換熱器的位置2和冷卻干燥器的位置3之間提供流體連接。至少部分地因為隔離板150的增加厚度和隔離板150相對較短的長度，以及至少部分地因為與水分分離器的容量相比，由隔離板150和框架120限定的腔室容量較小，所以在兩種流體流動之間幾乎沒有熱能損失。而且，如前面所討論的，增加的涂層可以進(jìn)一步減少熱能損失。
經(jīng)過水分分離器100的氣流135，即在與流過開口155的氣流垂直的平面中，通過孔口5進(jìn)入水分分離器100，該氣體是從冷卻干燥器的孔口4而來的。已經(jīng)被冷卻至露點溫度的氣流135是水分飽和的，且也可以包括氣流中所攜帶的大量液體。經(jīng)過孔口5的氣體135的氣流，首先以相對于包含冷卻部分金屬板的平面成90°的角度進(jìn)入水分分離器，并與設(shè)置在水分分離器和同流換熱器之間的墊板50碰撞。氣體135的氣流隨后轉(zhuǎn)向，以使得流動大致平行于包含水分分離器的平面，并沿著由導(dǎo)板125、框架120和對置墊板50所限定的通道170被向上導(dǎo)流。即，均為平面形的水分分離器、冷卻干燥器和同流換熱器也具有垂直于上述平面的限定厚度。如本文所使用的，用語“平面”包括水分分離器、同流換熱器或冷卻干燥器這樣的裝置，且與傳統(tǒng)幾何意義或用法中的無窮薄的平面是不同的。在氣體135與墊板50碰撞時，氣流中攜帶的水分結(jié)合成較大的液滴?？蛇x擇地，水分分離器100內(nèi)表面的至少一部分具有表面處理部分145(圖8)，優(yōu)選地，在框架120、隔離板150和導(dǎo)板125的任意組合中形成該表面處理部分145，該表面處理部分145可以具有任何特征，例如通過成形方法而形成在水分分離器內(nèi)表面中的溝槽，成形方法包括，但不限于，機(jī)械加工、化學(xué)蝕刻、沉積或其他方法，如申請人的No.10/634,689發(fā)明專利中所披露的。應(yīng)理解，表面處理部分145還可以設(shè)置在墊板50的表面上，如果表面處理部分145并沒有顯著地增加通過墊板50的熱傳遞量，例如，絕熱涂層。表面處理部分145的表面特征增強(qiáng)了小液滴的結(jié)合，且可以額外地有助于使已結(jié)合的液體流向設(shè)置在水分分離器160下部的排水口160。在一實施例中，表面處理部分145具有豎直導(dǎo)向的溝槽，可以通過毛細(xì)作用使已結(jié)合的液體流向排水口160。優(yōu)選地，大致豎直地設(shè)置水分分離器100，以使得隔離板150與水分分離器100的上端鄰近。然而，即使沒有大致豎直地設(shè)置水分分離器100，也可以優(yōu)選地應(yīng)用任何表面處理部分145以增加已結(jié)合的液體大致豎直地朝向排水口160的流動，以從系統(tǒng)中去除液體。
此外，或與其他的表面處理部分145結(jié)合，可以對水分分離器內(nèi)部表面的任何部分應(yīng)用/形成可以增加表面面積的網(wǎng)狀材料或其他材料(未示出)或應(yīng)用表面沖壓或表面凹痕的成形方法，以額外地從流動的氣體中汲取或捕獲水汽。表面處理部分145的范圍僅受限于應(yīng)用情況所允許的允許壓降限制。
一旦氣體向上經(jīng)過通道170到達(dá)隔離板150，則氣流135再次減速并在水分分離器的平面內(nèi)轉(zhuǎn)過大致180度，所攜帶的額外水汽140與隔離板150或?qū)О?25碰撞，該額外的水汽140結(jié)合并集結(jié)，經(jīng)由排水口160而去除。氣流135隨后繼續(xù)沿著對置導(dǎo)板125之間的通道175大致豎直地向下行進(jìn)，直至再次減速并在水分分離器的平面內(nèi)轉(zhuǎn)過大致180度，并大致豎直地向上沿通道180流動。由框架120和導(dǎo)板125限定出與通道170相對的通道180。從氣流135中去除所攜帶的額外水汽140。在完成經(jīng)過通道170、175、180的曲折蜿蜒行程，且最終的結(jié)合水汽被導(dǎo)向排水口160并被去除之后，氣流135隨后通過位置6導(dǎo)向并隨后進(jìn)入同流換熱器的位置7。干燥的氣體隨后沿流體流動路徑，從同流換熱器的位置7流向位置8，并隨后流出同流換熱器，該干燥的氣體可供系統(tǒng)使用。在干燥氣體從同流換熱器的位置7流向位置8的同時，從位置1流向位置2的引入氣體通過導(dǎo)熱隔板185的導(dǎo)熱作用對上述干燥氣體加熱，進(jìn)一步降低水對氣體的質(zhì)量比。
可選擇地，水分分離器100具有沖洗孔口165，該沖洗孔口165允許向水分分離器中引入液體，來清理或凈化水分分離器。這種凈化是通過增加經(jīng)過沖洗孔口165的液體來實現(xiàn)的，該液體可以通過排水口160排出。
圖7在透視圖中顯示了一種可選擇的水分分離器構(gòu)造形式200從而更好地顯示冷卻干燥器的特征，以便對比優(yōu)選的大致豎直定位的冷卻干燥器，為清楚起見，沒有顯示冷卻干燥器上的墊板50。水分分離器200具有框架220，該框架220設(shè)置在同流換熱器部分的墊板50和冷卻干燥器部分的墊板50之間。隔板或擋板225、230大致垂直于框架220的對置側(cè)邊延伸。如圖所示，每個擋板225、230具有優(yōu)選地沿?fù)醢宓囊粋€邊緣設(shè)置的多個齒形開口235、237，且優(yōu)選地是，開口235、237設(shè)置在每個擋板225、230的相對邊緣上，以使得開口235、237彼此交錯。即，如圖所示，擋板225和開口235朝向冷卻干燥器開放，而擋板230的開口237背離冷卻干燥器開放。同樣，開口235、237還可以是橫向交錯的形式。類似于水分分離器100，水分分離器200的內(nèi)表面可以具有與前面所討論的表面處理部分145類似的表面處理部分245。
在運行過程中，以大約露點溫度離開冷卻干燥器的位置4的冷而潮濕的氣體進(jìn)入水分分離器200的位置5，氣流240沖擊固定在同流換熱器上的墊板50。氣流240的沖擊會從氣流240中去除大量的所攜帶的水汽255，在被朝向擋板225豎直地導(dǎo)流并加速之前，這種攜帶優(yōu)選地進(jìn)一步通過表面處理部分245得到增強(qiáng)。接近擋板225的氣流240被加速，并略微地轉(zhuǎn)向從而流過形成在擋板225中的齒形開口235的受限流動區(qū)域。這種加速和轉(zhuǎn)向?qū)е骂~外的水汽255沖擊擋板225的表面，該水汽255隨后經(jīng)由排水口260從氣流中去除。由于氣流240膨脹進(jìn)入設(shè)置在擋板225、230之間的腔室265中，所以氣流速度隨后下降。隨著氣流240接近擋板230，氣流240再次被加速并略微地轉(zhuǎn)向，從而流過與擋板255的開口相對的開口235。這種加速和轉(zhuǎn)向?qū)е骂~外的水汽255沖擊擋板230，該水汽255隨后經(jīng)由排水口260從氣流中去除。為了防止水汽255積聚在擋板225、230上，擋板225、230可以形成一足夠的角度以使得水汽255從擋板流過，和/或可以在擋板中形成排水孔(未示出)。氣流240隨后流過位置6并進(jìn)入同流換熱器的位置7。干燥的氣體隨后沿流體流動路徑從同流換熱器的位置7流向位置8，并從同流換熱器排出，該干燥的氣體可供系統(tǒng)使用。在干燥氣體從同流換熱器的位置7流向位置8的同時，從位置1流向位置2的引入氣體通過導(dǎo)熱隔板185的導(dǎo)熱作用對上述干燥氣體加熱，進(jìn)一步降低水對氣體的質(zhì)量比。
本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，擋板以及擋板開口的數(shù)量、形狀和尺寸，可以與圖7中所示的齒形板開口顯著地不同，且僅受限于應(yīng)用情況所允許的允許壓降容限所限制。類似的，蜿蜒的分離器結(jié)構(gòu)的通道數(shù)量可以多于或少于3個，并且無需垂直設(shè)置，或者甚至相對于彼此具有相同的寬度，以及僅由應(yīng)用情況所允許的允許壓降容限所限制。
盡管已參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可作各種改變，且可用等效物來替換本發(fā)明的元件。此外，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，可作多種修改，以使具體的情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，并不意在將本發(fā)明限制為被認(rèn)為是實行本發(fā)明的最佳模式而披露的具體實施例，而意在使本發(fā)明涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施形式。
權(quán)利要求
1.一種氣體干燥系統(tǒng)，包括同流換熱器部分，具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過所述第一流體流動路徑的流體與流過所述第二流體流動路徑的流體熱連通，熱量從在所述第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在所述第二流體流動路徑中流動的流體；冷卻部分，具有與所述第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體進(jìn)一步冷卻至露點溫度；以及水汽隔離器部分，其設(shè)置在所述同流換熱器部分和所述冷卻部分之間，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中所述水分分離器同所述同流換熱器部分和所述冷卻部分平面接觸，所述水分分離器具有與所述第三流體流動路徑和所述第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到所述第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分和所述冷卻部分每一個都由多個成形金屬板形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述多個成形金屬板的一個板的至少一部分具有表面處理部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分和所述冷卻部分的所述多個成形金屬板的至少一個板是可互換的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分和所述冷卻部分可以具有不同數(shù)量的金屬板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分和所述冷卻部分之間具有最小的熱連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分、所述冷卻部分和所述水分分離器部分基本上是配準(zhǔn)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器部分的多個表面中的一個表面的至少一部分具有表面處理部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述表面處理部分為網(wǎng)狀物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器部分包括多個導(dǎo)板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中大致豎直地設(shè)置所述多個導(dǎo)板。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器部分具有隔離板，用于將在所述第一流體流動路徑和所述第三流體流動路徑之間流動的流體，與在所述第二流體流動路徑和所述第四流體流動路徑之間流動的流體分離開。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器部分使流體在蜿蜒的路徑中行進(jìn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器部分具有多個擋板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述多個擋板中的每一個擋板都具有多個開口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述多個開口中的至少一個開口是齒形的。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述水分分離器具有沖洗口。
18.一種構(gòu)造氣體干燥系統(tǒng)的方法，其步驟包括提供一同流換熱器部分，具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過所述第一流體流動路徑的流體與流過所述第二流體流動路徑的流體熱連通，熱量從在所述第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在所述第二流體流動路徑中流動的流體；提供一冷卻部分，具有與所述第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體冷卻至露點溫度；以及插入一水汽隔離器部分，設(shè)置在所述同流換熱器部分和所述冷卻部分之間，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中所述水分分離器同所述同流換熱器部分和所述冷卻部分平面接觸，所述水分分離器具有與所述第三流體流動路徑和所述第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到所述第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
19.一種氣體干燥系統(tǒng)，包括具有多個成型金屬板的同流換熱器部分，具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過所述第一流體流動路徑的流體與流過所述第二流體流動路徑的流體熱連通，熱量從在所述第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在所述第二流體流動路徑中流動的流體；具有多個成型金屬板的冷卻部分，具有與所述第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體進(jìn)一步冷卻至露點溫度；以及水汽隔離器部分，設(shè)置在所述同流換熱器部分和所述冷卻部分之間，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中所述水分分離器與所述同流換熱器部分和所述冷卻部分平面接觸，所述水分分離器具有與所述第三流體流動路徑和所述第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到所述第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的氣體干燥系統(tǒng)，其中所述同流換熱器部分和所述冷卻部分的所述多個成形金屬板中的至少一個金屬板是可互換的。
全文摘要
一種氣體干燥系統(tǒng)，包括同流換熱器部分，具有能使流體流動的第一流體流動路徑和第二流體流動路徑，以使得流過第一流體流動路徑的流體與流過第二流體流動路徑的流體熱連通。熱量從在第一流體流動路徑中流動的流體傳遞到在第二流體流動路徑中流動的流體。冷卻部分具有與第一流體流動路徑流體連通的第三流體流動路徑，用于將流動的流體進(jìn)一步冷卻至大約露點溫度。水汽隔離器部分，設(shè)置在同流換熱器部分和冷卻部分之間，裝配起來的同流換熱器部分、水分分離器部分和冷卻部分形成一整體結(jié)構(gòu)，其中水分分離器與同流換熱器部分和冷卻部分平面接觸。水分分離器具有與第三流體流動路徑和第二流體流動路徑流體連通的第四流體流動路徑，用于在流體流到第二流體流動路徑之前，從流動的流體中去除所攜帶的并已凝結(jié)的液體。
文檔編號B01D53/26GK1994526SQ200610168649
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月4日
發(fā)明者詹姆斯·E·博加特 申請人:弗拉特普萊特股份有限公司