專利名稱：即熱式增壓熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽——水熱交換器技術(shù)，主要提出一種即熱式增壓熱交換裝置。
現(xiàn)有汽——水熱交換裝置分為汽——水分流式(間接)熱交換器(下稱傳統(tǒng)熱交換器)和汽——水直接混合式熱交換器。傳統(tǒng)熱交換器主要型式有板式熱交換器和管式熱交換器，這類熱交換器的主要特點是蒸氣與水通過板壁或管壁進(jìn)行熱交換，所以其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱交換效率低(一般為80％～90％)，體積龐大，維護(hù)費用高。汽水直接混合式熱交換器能充分利用蒸氣的潛熱，所以熱效率大幅度提高(一般在95％以上)。例如專利號88212607.5，低噪聲汽水混合加熱器；申請?zhí)?2244057，快速汽液混合器；申請?zhí)?4229033，雙噴流汽——水直接熱交換器；申請?zhí)?5216835，高效噴流氣——水直接熱交換器；申請?zhí)?6222677，汽水直接熱交換器；申請?zhí)?7213204高效加熱器等。
上述兩類現(xiàn)有熱交換器共同的不足之處是通過熱交換裝置其汽—水之間質(zhì)量、動量、熱量交換還不太充分，更主要的是其輸出熱水的壓力始終不可能高于進(jìn)口的蒸汽和水的壓力，所以在一般供熱、供暖工程中必需外加熱水泵加壓才能實現(xiàn)熱水輸送或保證系統(tǒng)循環(huán)。
本實用新型提出即熱式增壓熱交換裝置的目的即在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，使其具有自身增壓且輸出熱水流量不受系統(tǒng)壓力變化影響的特點。
本實用新型完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案是根據(jù)近幾年發(fā)展起來的新興學(xué)科——“二相流體動力學(xué)”和“傳熱學(xué)”等原理，對現(xiàn)有汽——水直接混合式換熱器的流道進(jìn)行重新構(gòu)造與設(shè)計。本實用新型換熱器包括蒸汽進(jìn)口，前噴咀，冷水進(jìn)入噴咀，后噴咀；前噴咀流道為前端縮徑后端擴徑或等徑的結(jié)構(gòu)，其喉部截面等于臨界截面面積，即馬赫數(shù)M＝1；在此蒸氣速度等于當(dāng)?shù)芈曀伲?jīng)流道后端的漸擴徑段，蒸氣壓力進(jìn)一步降低，而流速進(jìn)一步擴大，此時前噴咀流道噴出的蒸氣為迢聲速流；后噴咀流道的前端為漸縮徑、后端為漸擴徑的結(jié)構(gòu)，其喉部截面大于臨界截面面積，使喉部及漸擴段皆形成迢聲速流。截面積變化決定馬赫數(shù)M的大小。在一定條件下，當(dāng)后噴咀流道的漸擴段形成彌散激波，混合物流經(jīng)激波后，壓力產(chǎn)生增躍(增密跳躍)，波后壓力值與M2成正比，當(dāng)背壓(系統(tǒng)阻力)波動時，激波位置在漸擴段內(nèi)前后移動，保證穩(wěn)定運行。本實用新型設(shè)計的流道結(jié)構(gòu)可以保證裝置輸出的熱水壓力大大高于進(jìn)口的蒸氣壓力和冷水壓力即增壓。
混合物流經(jīng)初期混合，特別是經(jīng)激波區(qū)激烈混合(交換)，使汽——水的各個參量交換更充分，形成即熱式高效熱交換。
本實用新型所具有的效果本實用新型效果主要特點是(1)本裝置輸出熱水的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)口蒸氣和冷水的壓力，即不需要外加任何能源，而是靠本“裝置”自身增壓，本“裝置”相當(dāng)自身帶有一臺輸送“泵”。
本實用新型的試驗裝置實測數(shù)據(jù)進(jìn)口蒸氣壓力0.36MPa進(jìn)口冷水壓力0.04MPA
輸出熱水壓力0.68MPa(熱水與冷水的溫差為41℃)上述實測數(shù)據(jù)表明，本實用新型這種性能指標(biāo)是現(xiàn)有其它形式的汽水熱交換裝置都不可能達(dá)到的。
(2)當(dāng)進(jìn)口蒸氣和水的壓力不變時，本實用新型輸出的熱水流量是恒定的，不會因為系統(tǒng)阻力(壓力)的變化而波動。
例如本實用新型的試驗裝置實測數(shù)據(jù)系統(tǒng)壓力在0.05-0.65MPa變化時，其輸出流量的誤差ΔQ/Q＝0.012，這在測量儀表誤差值范圍之內(nèi)，可以認(rèn)為輸出的流量Q是恒定的。Q-P特性如此“硬”，是任何現(xiàn)有的泵所不能達(dá)到的。
(3)對進(jìn)口蒸氣和水的壓力要求低。
本實用新型試驗裝置實測數(shù)據(jù)在進(jìn)口蒸氣壓力0.01MPa，進(jìn)口冷水壓力0.01MPa時，不但能正常換熱而且熱水輸出壓力達(dá)到0.16Mpa。
(4)進(jìn)口蒸氣和進(jìn)口冷水壓力波動范圍很大時仍能穩(wěn)定換熱和增壓運行。
例本實用新型實驗裝置在蒸氣壓力從0.01＜Pa～0.36MPA，冷水壓力從0MPa～0.16MPa都能正常穩(wěn)定運行。
(5)熱交換速度快且更充分蒸氣和冷水通過本裝置(試驗裝置通徑DN20，軸向尺寸為310毫米)時即輸出溫度穩(wěn)定的增壓熱水。所以是“即熱”式熱交換器，熱交換率更高，達(dá)99％以上。
(6)體積小、噪音低(60分貝以下)；(7)不會結(jié)垢，同時因為無相對運動零件，故而無磨損，無須維修。
實施例附


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
參照附圖給出的實施例對其結(jié)構(gòu)加以進(jìn)一步說明如附
圖1所示結(jié)構(gòu)，其包括有蒸氣入口、前噴咀7、冷水噴咀2、后噴咀5，9為左端法蘭，4為右端法蘭，前噴咀流道1的前部為漸縮徑結(jié)構(gòu)，后部為漸擴徑結(jié)構(gòu)，其喉部截面等于臨界截面面積，即馬赫數(shù)M＝1，速度等于當(dāng)?shù)芈曀?，冷水?jīng)噴咀2進(jìn)入負(fù)壓腔，汽——水在負(fù)壓腔進(jìn)行質(zhì)量、動量和熱量交換，由于壓力為負(fù)壓，兩相速度差大，所以汽——水的彌散程度高，其各參量的交換比較充分。后噴咀流道3的前部為漸縮徑結(jié)構(gòu)，后部為漸擴徑結(jié)構(gòu)，其喉部截面大于臨界截面面積，使喉部及漸擴段皆形成迢聲速流。圖中6為換熱器殼體，8為法蘭。
權(quán)利要求1.一種即熱式增壓熱交換裝置，包括蒸氣進(jìn)口、前噴咀(7)、冷水進(jìn)入噴咀(2)、后噴咀(5)和汽——水混合物出口；前噴咀流道(1)為前部漸縮徑后部漸擴徑或等徑的結(jié)構(gòu)，后噴咀流道(3)為前部漸縮徑后部漸擴徑的結(jié)構(gòu)；其特征是前噴咀流道(1)的喉部截面等于臨界截面面積，后噴咀流道(3)的喉部截面大于臨界截面面積。
專利摘要本實用新型屬于汽－水熱交換器技術(shù)。其包括蒸氣進(jìn)口、前噴嘴、后噴嘴、冷水進(jìn)入噴嘴和汽－水混合物出口;其中前、后噴嘴流道的前部為漸縮徑,后部為漸擴徑結(jié)構(gòu),本實用新型將前噴嘴流道的喉部截面設(shè)計等于臨界截面面積,即馬赫數(shù)M=1,后噴嘴流道的喉部截面大于臨界截面面積。本實用新型裝置輸出熱水的壓力大于進(jìn)口蒸氣和冷水的壓力,即不需要外加任何能源,當(dāng)進(jìn)口蒸氣和水的壓力不變時,該裝置輸出的熱水流量恒定。
文檔編號F28C3/08GK2399695SQ99256549
公開日2000年10月4日 申請日期1999年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月11日
發(fā)明者潘安康 申請人:潘安康