不凝气体自动分离的蓄能器

技术领域

本发明涉及蓄能器技术领域，具体涉及一种不凝气体自动分离的蓄能器。

背景技术

如图1所示，蒸汽蓄能器是一种储存热量的容器，其工作机理是：将外部的蒸汽通过进汽阀2输入到蒸汽蓄能器本体1内，对位于蒸汽蓄能器本体1内的水直接热交换加热，使蒸汽蓄能器本体1内的水加热成饱和水，当蒸汽蓄能器本体1上部的第一排汽阀3打开时，由于外部压力低于蒸汽蓄能器本体1内的饱和压力，水即蒸发成蒸汽。由于水的热容量较大，因此在相同体积的情况下，以水为介质的蒸汽蓄能器本体1里可以储存比蒸汽直接储存更多的热量。

在蒸汽进入蒸汽蓄能器本体1的蒸汽与水直接混和加热时，由于进入的蒸汽与水混合的效率问题，或(和)蒸汽中含有不溶于水的不凝气体(例如空气)，这些不凝气体势必从水空间中逸出到汽空间4(液面以上的空间为汽空间)中，使蓄能器里面汽空间的压力会高于下部水空间的水的饱和压力，汽空间压力高于水的饱和压力，是由于存在不凝气体或还没有溶于水的汽体，汽空间4的压力大于水饱和压力，其差值称为背压。背压的产生会阻止外部蒸汽的进入，从而使水无法达到汽空间压力下对应的饱和温度，从而使蓄能器的效率下降，同时蓄能器排出的蒸汽会带有不凝气体。

发明内容

本发明提供一种不凝气体自动分离的蓄能器，本发明具有自动排放不凝气体的优点。

解决上述问题的技术方案如下：

不凝气体自动分离的蓄能器，包括蒸汽蓄能器本体、进汽组件、排放组件，进汽组件和排放组件分别与蒸汽蓄能器本体连接，还包括：

控制排放组件开或关的控制器，控制器与排放组件电连接；

用于检测汽空间中第一压力的第一压力传感器，控制器与第一压力传感器电连接并同时获取第一压力传感器提供的第一压力；

用于检测蒸汽蓄能器本体中液体的第一温度的第一温度传感器，控制器与第一温度传感器电连接并同时获取第一温度传感器提供的第一温度，控制器根据获得的第一温度值计算得到液体的第二压力；

控制器对第一压力和第二压力进行比较，当第一压力大于第二压力时，则汽空间内的不凝气体的量超过控制器的设定值，控制器控制排放组件开启以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体。

进一步地，所述排放组件包括：

主要用于排放蒸汽的第一排汽阀，第一排汽阀与蒸汽蓄能器本体连接；

主要用于排放不凝气体的第二排气阀，第二排气阀与蒸汽蓄能器本体连接。

进一步地，排放组件还包括位于蒸汽蓄能器本体内的布气管，布气管与第二排气阀连接，布气管上设有多个用于减少蒸汽外排的孔。

进一步地，计算第二压力采用的公式为：

P＝e^(9.3876-(3826.35/(t+227.768)))-0.101325

上式中，P表示第二压力，t表示第一温度，e为自然对数。

不凝气体自动分离的蓄能器，包括蒸汽蓄能器本体、进汽组件、排放组件，进汽组件和排放组件分别与蒸汽蓄能器本体连接，还包括：

控制排放组件开或关的控制器，控制器与排放组件电连接；

用于检测汽空间中第一压力的第一压力传感器，控制器与第一压力传感器电连接并时时获取第一压力传感器提供的第一压力；

用于检测蒸汽蓄能器本体中液体的第一温度的第一温度传感器，控制器与第一温度传感器电连接并时时获取第一温度传感器提供的第一温度；

控制器根据获得的第一压力计算得到液体的第二温度，并将第二温度与第一温度进行比较，当第二温度大于第一温度时，则汽空间内的不凝气体的量超过控制器的设定值，控制器控制排放组件开启以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体。

本发明中，检将第一温度通过计算转换为液体的压力，该压力为第二压力，即第二压力为液体当前温度下对应的压力值，如果汽空间内的第一压力大于液体的第二压力值时，且超出控制器内的设定，此时控制器则控制第二排气阀开启，以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体，在排放后，当汽空间内的第一压力与第二压力值之差小于控制器的设定值时，控制器则控制第二排气阀关闭。

本发明的优点为，本发明在实现自动排放不凝气体后，提高了蓄能器的蓄能效率，并提高输出蒸汽的品质，使后续用汽设备的加热效率获得提升。下面结合到具体数据对本发明的优点作进一步阐述：

例如，一台蓄能器直径为3m，长度10m，全部容积78.178立方，汽空间高度1000mm，存水容积55.597立方.进汽前原始温度100度，汽空间自然空气含量21.07Kg。当采用1.138MPa压力，含空气量0.355％的蒸汽充入1000Kg时，如果认为蒸汽的热量全部被水吸收，蓄能器内水温升到111.70度，由于空气将全部溢出到汽空间，气空间的压力将升到1.138MPa，其中空气压力为1.087MPa，蒸汽的压力为0.051MPa。在不排空的情况下，如果要再充入蒸汽，则蒸汽压力将大于1.138MPa才有可能。如果在充汽过程中采用自动排空的技术，则蒸汽压力只需要大于0.051MPa。如果此条件下，充汽过程中将空气有效排出时，同时将有蒸汽排出，排出的蒸汽量为19.39Kg，蓄能器的有效储存蒸汽量为(1000-3.55-19.39)/(1000-3.55)＝98.05％，由此可见，自动排空技术可以大力提高蓄汽能力和效率。

附图说明

图1为现有技术中的蒸汽蓄能器的结构示意图；

图2为本发明的蒸汽蓄能器的结构示意图；

附图中的标记：

蒸汽蓄能器本体1，进汽阀2，蒸汽输出部件2a，第一排汽阀3，汽空间4，控制器5，第一压力传感器6，第一温度传感器7，第二排气阀8，布气管9，小孔9a，液位计10，气压计11。

具体实施方式

下面结合图2对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示的本发明的不凝气体自动分离的蓄能器，包括蒸汽蓄能器本体1、进汽组件、排放组件、控制器5、第一压力传感器6、第一温度传感器7，下面对每部分以及各部分之间的关系进行详细说明：

蒸汽蓄能器本体1为一个空心的罐体，蒸汽蓄能器本体1内装有用于蓄能的液体，蓄能的液体优先采用水，这些水在获取蒸汽中的热量后，将蒸汽中的热量转换到水中并蓄积。在水的液面与蒸汽蓄能器本体1的内顶壁之间形成用于蒸汽扩散的汽空间4。在蒸汽蓄能器本体1内安装在液位计10，通过液位计10便于获知蒸汽蓄能器本体1液位高度，在蒸汽蓄能器本体1外部安装有气压计11，通过气压计11可便于直接观察蒸汽蓄能器本体1汽空间4的压力。

进汽组件与蒸汽蓄能器本体1连接，进汽组件包括进汽阀2，进汽阀2与外部设备连接，例如，进汽阀2与蒸压釜连接，蒸压釜在蒸养结束后，进汽阀2处于开启状态时，蒸压釜内的蒸汽通过进汽阀2输出到蒸汽蓄能器本体1内，当进汽阀2处于关闭状态时，蒸汽则无法进入到蒸汽蓄能器本体1内。

进汽组件还包括位于蒸汽蓄能器本体1中部或下部的蒸汽输出部件2a，优选地，将蒸汽输出部件2a浸没在水中，当蒸汽从蒸汽输出部件2a中输出时，这样可使蒸汽快速地与水进行混合热交换。蒸汽输出部件2a可以是一根空心管，空心管的管壁上设有若干个用于释放蒸汽的释放孔，这些若干的释放孔使蒸汽均匀地释放到水中，从而提升热交换效率，并且空心管的两端沿着蒸汽蓄能器本体1的轴向延伸，这样能更好更均匀地释放蒸汽。

排放组件与蒸汽蓄能器本体1连接，本实施例中，所述排放组件包括主要用于排放蒸汽的第一排汽阀3、以及主要用于排放不凝气体的第二排气阀8，第一排汽阀ZY3与蒸汽蓄能器本体1连接，第二排气阀8与蒸汽蓄能器本体1连接。

本实施例中第一排汽阀3和第二排气阀8的作用均限定了主要，这是由于第一排汽阀3和第二排气阀8在排放时，各自排放的对象有所区别，由于蒸汽蓄能器本体1内部环境中的汽体(气体)为蒸汽和不凝气体的混合物，因此，在排放时可能排放的是上述混合气体，即均不是排放的单一的气体。例如，当第一排汽阀3排放蒸汽时，由于蒸汽中夹有少量或微量的不凝气体，因此，排放蒸汽时，不凝气体会同时随着蒸汽排走，当第二排气阀8用于排放不凝气体时，由于不凝气体与蒸汽混在一起，此时，蒸汽也会随之排走。因此，第一排汽阀3的作用主要是对外供汽，第二排气阀8的作用主要是用于排放不凝气体作用。

第二排气阀8在输入蒸汽过程中，根据需要可能会反复地开或关，最佳的运行模式是：停止向蒸汽蓄能器本体1内输入蒸汽，开启第一排汽阀3向外部设备供汽。

排放组件还包括位于蒸汽蓄能器本体1内的布气管9，布气管9的轴向与蒸汽蓄能器本体1的轴向是平行的，布气管9与第二排气阀8连接，布气管9上设有多个用于减少蒸汽外排的小孔9a。通常情况下，在一定的压力范围时，不凝气体(例如空气)的比重要比蒸汽轻，因此，在蒸汽蓄能器本体1里面有压力时，不凝气体(例如空气)一般在蒸汽上方。而若干的小孔9a为不凝气体提供了多个进入到布气管9内的入口，由于这些入口是分散的，因此，能很快使不同部位的不凝气体进入到布气管9内并通过第二排气阀8排走，虽然，有蒸汽与不凝气体混合，但是由于快速的进气并排气，从而降低了蒸汽的排放量。

控制器5控制排放组件开或关，控制器5与排放组件电连接；控制器5分别与第一排汽阀3和第二排气阀8电连接。控制器5通常是PLC或单片机之类的可编程逻辑控制器。在控制器5内部编写有控制程序，通过相应的程序对温度和压力值进行计算和分析，从而发出用于使第一排汽阀3或第二排气阀8开关的控制指令。

第一压力传感器6用于检测汽空间4中的第一压力，控制器5与第一压力传感器6电连接并同时获取第一压力传感器6提供的第一压力，第一压力为汽空间4内的实际压力值，该实际压力值是一个动态值，即随着蒸汽的输入量是在变化的。

第一温度传感器7用于检测蒸汽蓄能器本体1中水的第一温度，控制器5与第一温度传感器7电连接并同时获取第一温度传感器7提供的第一温度，控制器5根据获得的第一温度值计算得到水的第二压力；控制器5对第一压力和第二压力进行比较，当第一压力大于第二压力时，则汽空间4内的不凝气体的量超过控制器5的设定值，控制器5控制排放组件开启以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体。

本实施例中，检测水的温度为第一温度的目的是：将第一温度通过计算转换为水的压力，该压力为第二压力，即第二压力为水当前温度下对应的压力值，如果，汽空间4内的第一压力大于水的第二压力值时，且超出控制器5内的设定，此时控制器5则控制第二排气阀8开启，以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体，在排放后，当汽空间内的第一压力与第二压力值之差小于控制器5的设定值时，控制器5则控制第二排气阀8关闭。

上述开启第二排气阀8与水的状态，水可以是饱和的状态，也可以是非饱和的状态。

计算第二压力采用的公式为：P＝e^(9.3876-(3826.35/(t+227.768)))-0.101325

上式中，P表示第二压力，t表示第一温度，e为自然对数。

例如：汽空间内的第一压力值为0.18MPa，根据公式计算获得的第二压力值为0.10MPa，则第一压力大于第二压力，表明汽空间内存在不凝气体。

又如，汽空间内的第一压力值为0.10MPa，根据公式计算获得的第二压力值为0.10MPa，则第一压力等于第二压力，表明汽空间内没有不凝气体。

下面，通过表1来验证上述计算公式的正确性：

表1

上述实施例说明了通过比较水与汽空间4中的压力，来判断汽空间4中是否存在不凝气体。但是，本发明不局限于上述实施例，还可以采用以下方式，以下方式与上述实施方式不同之处为：

控制器5根据获得的第一压力计算得到饱和水的第二温度，并将第二温度与第一温度进行比较，当第二温度大于第一温度时，则汽空间4内的不凝气体的量超过控制器5的设定值，控制器5控制排放组件开启以排放不凝气体或者不凝气体与蒸汽的混合气体。这种方式是通过比较水与汽空间4中的温度，来判断汽空间4中是否存在不凝气体。

第二温度的计算仍然可以采用以及公式：

P＝e^(9.3876-(3826.35/(t+227.768)))-0.101325

上式中，P表示第一压力，t表示第一温度，e为自然对数，其中P为检测到的已知数，而t为所需要求温度。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例，而非对其限制，更不是限制本发明的保护范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；并不使相应技术方案的本质脱离权利要求的保护范围。