水蒸汽的真空冷凝法
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1.水蒸汽的真空冷凝方法，最好采用来自干燥装置的水蒸汽，由液体流过液环式真空泵产生真空，而液环式真空泵中的蒸汽被冷凝成流过真空泵的液体，其特征在于用水作为流过液环式真空泵(3)的液体，在水循环中传送水，至少用一个热交换器(6，6′)将水产生的热量用于加热，在流入水环式真空泵(3)之前，在循环中传送的水先通过热交换器(4)，将泵(3)及其驱动装置(33)中的废热传给水，由泵(3)与其驱动装置(33)以及热交换器(4)周围的绝热外壳(10，11)防止热损耗。
2.根据权利要求1的冷凝方法，其特征在于水环式真空泵（3）是作为旋转阀真空泵或气环式真空泵（2）的前级真空泵使用。
3.根据权利要求1和2的冷凝方法，其特征在于采用真空干燥物料装置（5）中作为废蒸汽的水蒸汽。
4.根据权利要求1-3的冷凝方法，其特征在于产生热量的热交换器（6）是真空干燥装置（5）的一部分，并且为正干燥物料提供热量。
5.根据权利要求1和2的冷凝方法，其特征在于该蒸汽是在密闭的真空喷射室8中，通过喷射由水环式真空泵（3）的水循环支路导出的水而产生的，而且，将喷射前的水和/或喷射产生的蒸汽导入用于吸收环境热量和/或废热的吸热器（9）中。
6.根据权利要求1-5所述方法的实施装置，具有将水蒸汽输送管连接到抽吸端的液环式真空泵，具有把液体供给液环式真空泵的供液管，以及具有把液体从液环式真空泵排出的排泄管，其特征在于水环式真空泵输送的液体是水，循环水至少通过一个连接在排水管（32）和供水管（31）之间的热交换器（6，6′），并从循环水中提供用于加热的热量，通过热交换器4″将泵（3）及其驱动装置（33）的废热传给水，热交换器（4）插设在泵（3）前头的供水管31之中，并用绝热外壳（10，11）围住泵（3）及其驱动装置（33），而且设有导管直通口（13，13′，13″）。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于旋转阀真空泵或气环式真空泵（2）连接在水环式真空泵（3）的前头。
8.根据权利要求6和7的装置，其特征在于预热和增热装置（75）配置在排水管（32）中。
9.根据权利要求6～8的装置，其特征在于绝热外壳（10，11）还封住真空干燥装置（5），该装置通过水蒸汽输送管（21）将蒸汽送到真空泵（2，3），其中，用热交换器（6）来加热待干燥物品。
本发明涉及水蒸汽的真空冷凝法，最好采用来自干燥装置的水蒸汽，由液体流过液环式真空泵而产生真空，液环式真空泵中的蒸汽被冷凝成流过真空泵的液体。
在用作快速和平稳地除去包含在必须干燥的湿物料中的水分的真空干燥装置中，使用这种冷凝方法。例如，德国专利公开No2821259介绍了一种干燥木材的真空干燥炉，就是用这种方法冷凝排出的水蒸汽。为了降低能耗，用从水蒸汽中得到的热能来加热干燥炉，然而，其缺点是费用昂贵以及所涉及的已知方法复杂，如，需提供两个独立的流体循环，其一甚至是载有两种已知特性的不同流体的循环，另一种是水的循环，由于流体不同，必需在该方法的过程中再分离。这方法的实施涉及高度复杂的技术以及昂贵的费用。《化学文摘》（73卷（1970年）Ref.No13-2387y）公开了水蒸汽减压冷凝成流动水的热量回收。但是这种方法基本上应用在蒸汽汽轮机的废蒸汽冷凝，回收的热量用来提高热能转换为机械能的效率，这种方法不适于用作干燥和/或加热的目的。
问题是由设计涉及上述类型的冷凝方法而产生的。因而，应设计可避免所述缺点，尤其是操作简易，少用昂贵而复杂的装置的冷凝方法，特别是应具有所要求的热平衡。此外，应研制实施这种方法的装置。
根据本发明可解决这问题的第一部分。在开头叙述的典型方法中，用水作为流过液环式真空泵的液体;在水循环中传送水，且至少配备一个热交换器，将水产生的热量用于加热;在流入水环式真空泵之前，在循环中传送的水先通过热交换器，将泵及其驱动装置中的废热传给水;并用泵及其驱动装置，以及热交换器周围的绝热外壳来防止热损耗。
用此方法可回收蒸汽本身含有的热以及凝聚热，并将热传给水。首先，通过减成用单一流体，即水的方法，使方法简化。此外，由真空泵同时充当热泵的结果使工艺费用降低。由于附加利用泵及其驱动装置的废热，以及由绝热外壳避免热损耗，因而对热平衡特别有利。
由于在实际应用时需要有比水环式真空泵达到的真空度还要高的真空，水环式真空泵可作为旋转阀真空泵或气环式真空泵的前级真空泵使用。
本发明方法的其它细节和特点以及可能的应用为：水蒸汽取自材料的真空干燥装置中的废蒸汽，产生热量的热交换器是真空干燥装置的一部分，并且对正干燥的物料给与热量。在密闭的真空喷射室中，由水环式真空泵的水循环放出的喷射水产生的蒸汽，以及喷射前的水和/或由喷射产生的蒸汽都是通过用于吸收周围热量和/或废热的吸热器来完成的。
所提出的问题的第二部分的解决方案，即创造用来实施本方法的装置，由设有液环式真空泵的装置来完成;水蒸汽输送管连接至液环式真空泵的进口端;供应管把液体输送到液环式真空泵;排料管将液体从液环式真空泵带走。根据本发明，液环式真空泵输送的液体是水;至少有一个热交换器连接在排水管和供水管之间，并使循环水的热量用于加热的目的;另一个将泵及其驱动电机的废热传递给水的热交换器，配置在泵的前头，位于供水管中;有导管的绝热外壳围绕在泵及其驱动电机的周围。
另一个最佳实施例及本装置的特点如下。旋转阀真空泵或气环式真空泵连接在水环式真空泵的前头。预热和增热装置配置在排水管线中。绝热外壳还封住真空干燥装置，该装置通过水蒸汽输送管将水蒸汽送到真空泵，其中，用热交换器来加热待干燥物品。
下文借助附图进一步阐明本发明的方法和装置。
图1是本发明的真空干燥装置的部分示意图。
图2是以热泵加热系统方式实施的示意图。
图3是与图1相应的另一个实施方案的装置示意图。
从图1右边部分可以看出，本发明所阐述的实施方案是装置1，其与真空干燥装置5组合，主要由第一真空泵2;作为第二真空泵的水环式真空泵3;以及热交换器4组成。在第一真空泵2（最好是旋转阀真空泵或气环式真空泵）的入口端，安置蒸汽输送管21，借助泵2和泵3，可使该管线处于真空。真空泵2的出口端与蒸汽连接管22相连，该连接管22连接到产生初级真空的水环式真空泵的入口端。水流过水环式真空泵3，因此它有一条供水管31，以及排水管32。由发动机23和33，最好是电动机，分别驱动泵2和3。热交换器4通过入口41及出口42连接到供水管31，可以利用驱动系统的废热。两个泵2和3，以及热交换器4都在闭合的外壳10内，该外壳带有绝热层11，以及导管直通口13、13′和13″。这使漏向外界的热损耗减至最小。在这个实施例中，外壳10内部12中的热空气被风扇43驱赶，通过热交换器4。装配适当的单个风扇还可以使发动机23和33以及热交换器4所需要的空气流动。
本装置的操作，即实施本工艺的方法如下：相对低温的水进入热交换器4，被两个泵及其驱动装置产生的热空气预热，预热过的水通过供水管31到水环式真空泵3。含有热能的压力很低的水蒸汽通过处在高真空的蒸汽输送管21，进入真空泵2，在稍高的压力下，从那儿通过蒸汽中间管22，进入水环式真空泵3。在真空泵3中，水蒸汽冷凝成水，流过泵，而热能以及产生的凝聚热进入水中，于是已加热的水通过排水管32离开水环式真空泵3，可用来加热。
用于装置起动时预热，以及就热量不足的情况下给以补充的预热和增热装置75，如电热线圈，安装在排水管32中。在排水管32的最高处还提供一个带有通气口71的平衡槽7，除了本实施例所阐述的之外，加热装置75和平衡槽7还可放在外壳10的内部12中。
装置1与真空干燥装置5的组合特别有利，因为不仅可用取自干燥装置5的水蒸汽，而且该加热过的水可在干燥装置5中起良好的作用。在此设置的与本发明的装置1组合的真空干燥装置5，以干燥塑料颗粒为例，它基本上由进料部分51、电动机驱动的螺旋式输送机筒体52，以及卸料部分55所组成。卸料部分55用于自由流动物料如上述颗粒的间歇式干燥。进料部分51由进料漏斗、截止阀和供料斗组成，同样地出料部分由带有截止阀的集料斗和底部的卸料管组成。在供料斗装满后关闭两个截止阀，待干燥物料通过螺杆连续经输送机筒体传送到出口端的集料斗，同时，借助于装置1，经由管线21，使输送机筒内产生真空，以便蒸发物料中的水分。在输送机筒体52外周有流通热水的加热套管6，这热水是在装置1中产生的，并通过排水管32和入口连接管62，进入加热套管6的水室61，套管6的外部最好设有绝热层。最理想的是以与待干燥物料相反的流向供给热水。冷水通过出口63和回流管64返回供水管31，于是进入装置1再次加热。
使用上述装置可达到非常理想的能量平衡，因为可尽可能充分地回收随蒸汽从待干燥物料排出的热量和蒸汽的凝聚热，以及泵电机的废热，散失到周围的热损耗极微。只是在起动时或特别需要高热的情况下才使用增热器75。
现将结合图2来说明本发明的方法及相应的装置1的第二个实施方案，装置1与图1中所描绘的完全相同，因而无需赘述。与示于图1的这种装置间的区别在于使用该装置的方法。在图1的应用实例中，从待干燥物料排除水蒸汽，用加热过的水来加热物料。所用的蒸汽是由从外面输入装置内的待干燥物料的水分产生的。
然而在图2的实施例中，涉及一个完全封闭的系统，在这种情况下，蒸汽是在真空喷射室8内，通过管子81装有的喷咀82喷射水而产生的。蒸汽通过出口83，从喷射室8经供蒸汽管21进入装置1。在装置1中，用已知方法，将含于蒸汽中的热能以及泵电机的废热供给流经水环式真空泵的水，这样，在此实施例中，加热过的水通过排水管22，经入口62′供给散热器6′的水室61′。这种水产生的热量用来加热，而冷却后的水通过回流管63′和水回流管64′返回装置1，并通过热交换器4进入水环式真空泵。
从回流管63′和水回流管64′的支管84引出水流，导向喷射室8中的喷射管81，通过该支管84补充经由蒸汽出口83抽出的蒸发的水量。同时，喷射室8形成第二个循环的一部分，这循环是通过入口91，出口92及水泵93，将吸热器9连接到喷射室8而构成的。喷射室8下面的水泵93将喷射室8中凝结了的水和未被蒸发的水泵送，经过吸热器9，使这些水因吸收环境热量或废热而被加热。来自吸热器9加热过的水与经由支管84引入的水一起进入喷射管81，被喷射入喷射室8。这样，在喷射室8产生的水蒸汽得到比较高的热量，可在装置1中，用已知方法将该热量转换成适合于加热用的热能。
将水喷射到喷射室8之前，可使用吸热器，除了加热水之外还可用来加热喷射室8产生的水蒸汽，或者只加热喷射室8产生的水蒸汽而不加热水。在这个实施例中，在水支管84的水环路最高处还提供带有通气孔71的平衡槽7。
因为在装置1的应用中，低真空已足以运行，所以真空泵2可以省略，这意味着供汽管21可直接连接到中间蒸汽管22，即连接到水环式真空泵3，结果形成根据本发明方法实施的最简单、成本又低廉的装置。
图3表示图1装置的第二个实施方案，这个实施方案的主要新项目是绝热外壳10、11不仅封住真空泵2和3，以及热交换器4，而且还把除了进料部分51以外的真空干燥装置5、平衡槽7，以及连接装置1和干燥装置5的管21、32和64，都封住，因此，能量效率高。实际试验已证明，管32中温度可高达90℃，无需另外加热即可将水从装置1引向干燥装置5。
在操作方面，图3的装置与图1的装置相同，因此不需要在此作个别的重复解释。此外，在图1和图3中用相同的数字标注装置的相同部件，因而可参考图1。
在同时需要真空和热能的地方，自然可以实现使用本发明的方法和使用本装置的最大优点，然而，只用作产生热量的热泵方式的应用也是可行的。
在本方法或作为热泵的装置的使用中，特别有益的是用水作为流体，而不用如氨或含氯氟烃之类危险的致冷剂。另外，本发明的方法和装置还可用于热量回收也是极其重要的蒸馏领域。
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