專利名稱：激波式增壓熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于工業(yè)與民用建筑熱水采暖和熱水供應(yīng)的新型汽水直接熱交換器，尤其是涉及一種新型的激波式增壓汽水直接熱交換器。
背景技術(shù)：
采用傳統(tǒng)的汽水直接熱交換器系統(tǒng)時(shí)，熱交換器在系統(tǒng)中是一個(gè)阻力元件，也就是說通過熱交換器后熱水的壓力永遠(yuǎn)不可能高于進(jìn)熱交換器前蒸汽的壓力，即沒有增壓功能。
傳統(tǒng)的汽水直接熱交換器要求的蒸汽壓力較高，噪音大，且體積龐大。美國生產(chǎn)的變聲速增壓熱交換裝置雖然克服了前兩條的弊端，但由于其工作狀態(tài)接近于臨界狀態(tài)，對工作環(huán)境(特別是蒸汽壓力)要求苛刻，在進(jìn)水溫度到達(dá)70℃以上時(shí)，會(huì)因?yàn)閮上嗔黧w不能充分混合而導(dǎo)致裝置工作狀態(tài)失常，很難適應(yīng)目前國內(nèi)的條件。另該裝置在調(diào)整內(nèi)部間隙時(shí)，必須把設(shè)備拆下、解體，非常麻煩，只能是階梯式調(diào)整，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)整；且該裝置無運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視裝置，無法判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
現(xiàn)有的汽水直接熱交換器連接部件多，不容易密封。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種新型的激波式增壓汽水直接熱交換器，它以蒸汽為熱源和動(dòng)力，充分利用蒸汽的潛熱，使水既加熱又增壓，且調(diào)整方便，適應(yīng)范圍廣，可代替現(xiàn)有的汽水熱交換器系統(tǒng)。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案如下一種激波式增壓汽水直接熱交換器，其特征在于包括新型蒸汽引入管1，管狀圓形外殼4，密閉的進(jìn)水室3，混合增壓擴(kuò)壓管5焊接在管狀圓形外殼4內(nèi)，在該混合增壓擴(kuò)壓管5進(jìn)口一端的管狀圓形外殼4處垂直焊接有密閉進(jìn)水室3，該密閉進(jìn)水室3與混合增壓擴(kuò)壓管5進(jìn)口一端連通，而密閉進(jìn)水室3另一側(cè)的管狀圓形外殼4進(jìn)口一端通過法蘭、調(diào)整螺母8與蒸汽引入管1相連接，該蒸汽引入管1通過上述調(diào)整螺母8固定蒸汽噴管2，該蒸汽噴管2的噴嘴與所述密閉進(jìn)水室3和混合增壓擴(kuò)壓管5進(jìn)口連通。
蒸汽噴管通過其自身上的螺紋固定在蒸汽引入管1和管狀圓形外殼4上，蒸汽噴管2為漸縮再漸擴(kuò)的文丘利管，混合增壓擴(kuò)壓管5為一體化結(jié)構(gòu)，并在混合增壓擴(kuò)壓管5上設(shè)有運(yùn)行狀態(tài)檢測口6，噴嘴和混合增壓擴(kuò)壓管之間的距離可通過調(diào)整螺母8解決，蒸汽引入管和外殼之間通過聚四氟乙烯墊片7密封。
上述進(jìn)水室3、蒸汽引入管1、出水管都是以法蘭方式和外管道連接。蒸汽引入管和外殼之間也是以法蘭連接，混合增壓擴(kuò)壓管5采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
上述噴嘴與混合管管口之間的距離是通過調(diào)整螺母8連續(xù)可調(diào)的。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下
1、本實(shí)用新型以蒸汽為熱源和動(dòng)力，充分利用蒸汽的潛熱，直接加熱并增壓熱水采暖系統(tǒng)水及生產(chǎn)、生活用熱水，因此可替代現(xiàn)有熱交換器系統(tǒng)中的汽水熱交換器、循環(huán)水泵及凝結(jié)水系統(tǒng)，不僅節(jié)省投資，而且可省去或減小原系統(tǒng)中的循環(huán)水泵，節(jié)電60-100％，提高換熱效率至99.3％以上，從節(jié)能和環(huán)保角度講意義都十分重大；2、本實(shí)用新型體積小，不需占用專用房間，安裝使用非常方便，大大減少了基建投資，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
3、本實(shí)用新型沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不易磨損，維修簡單；同時(shí)不結(jié)水垢，所以使用壽命長，可以連續(xù)使用10年以上；4、本實(shí)用新型使用于采暖系統(tǒng)時(shí)可達(dá)到國家規(guī)定的采暖供水和回水溫度，在自來水溫條件下，民用熱水供應(yīng)出水溫度為40℃～60℃，工業(yè)上熱水供應(yīng)出水溫度按用戶要求確定，同時(shí)本實(shí)用新型的噪聲也達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)；5、本實(shí)用新型用途廣泛，不僅可用于工業(yè)與民用建筑的熱水采暖和熱水供應(yīng)，還可用于游泳池或其它建筑物，并可用于清洗車輛、油罐車、船舶外殼等設(shè)備，以及用于消防滅火等。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中符號說明1-蒸汽引入管 2-蒸汽噴管3-引水室 4-管狀圓形外殼
5-混合增壓擴(kuò)壓管6-運(yùn)行狀態(tài)檢測口7-聚四氟乙烯墊片8-調(diào)整螺母具體實(shí)施方式
本裝置的功能建立在兩相流體最新技術(shù)成果的基礎(chǔ)之上，按照流體力學(xué)的理論設(shè)計(jì)而成，因?yàn)闅怏w和液體兩相流體的可壓縮性大大超過液體或氣體的可壓縮性，眾所周知，聲音的傳播速度與介質(zhì)的可壓縮性成反比，即介質(zhì)的可壓縮性越大則音速越小a=dpdρ]]>聲音在液體中的速度約為1650m/s；在氣體中的速度約為340m/s；若介質(zhì)中不含有液體，比值β＝Vd/(Vf+Vd)等于1，(式中Vd為氣體中的聲速，Vf為液體中的聲速)若介質(zhì)中不含有氣體，則比值為0，因兩相流體的可壓縮性較大，所以兩相流中的音速只有5-20m/s。物理學(xué)中一般又以馬赫數(shù)來表示壓力的變化與密度變化之間的關(guān)系，它是液體可壓縮性的指標(biāo)，此壓力比與馬赫數(shù)的平方成正比P1P2=1+kβM2]]>表中P1為出口壓力，P2為進(jìn)口壓力。
考慮到兩相流的這個(gè)特征，只要能做到降低聲速，即可在速度很慢的兩相流體中(意味著在很低能耗的情況下)得到馬赫數(shù)大于1的效果。
如果蒸汽和水混合的兩相流流速為50m/s，當(dāng)混合體的體積中氣體和液體的體積為一比一時(shí)，音速為5m/s，則馬赫數(shù)＝10則P1/P2≈M2≈100，即裝置的出口壓力為進(jìn)口壓力的100倍。水或其它液體和蒸汽進(jìn)入裝置后，直接混合形成均質(zhì)混合物，該混合物最初的聲速具有最小值，通過裝置的混合物速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于混合物的聲速，這樣，可以用較小的能量使馬赫數(shù)達(dá)到較大值，此后，混合物的流動(dòng)速度逐漸減小到低于聲速后，就會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力變化。由此可見，本裝置不但可以起到熱交換器的作用，還可以起到給水泵的作用。
一定壓力的飽和(或過熱)蒸汽與低溫水混合后，以高于音速的速度在較窄的截面內(nèi)克服音障，經(jīng)過凝結(jié)、傳熱傳質(zhì)動(dòng)量交換和擴(kuò)壓的綜合過程起到對出口流體的升溫和增壓雙重作用，完成動(dòng)能到勢能的轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生高于入口的溫度和壓力，完成工作過程。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1所示，本實(shí)用新型包括密閉的引水室3，蒸汽引入管1一端通過法蘭連接在管路上，另一端通過法蘭、調(diào)整螺母8與管狀圓形外殼4連接，蒸汽噴管2伸入引水室3內(nèi)與引水室3連通，蒸汽噴管2上設(shè)有螺絲，通過調(diào)整螺母8固定，螺母前后有聚四氟乙烯墊片7密封，混合增壓擴(kuò)壓管5通過焊接連接在管狀圓形外殼4上，蒸汽噴管2與混合增壓擴(kuò)壓管5之間的距離可通過調(diào)整螺母8連續(xù)可調(diào)，在各種參數(shù)下按最佳工況調(diào)整相對位置。管狀圓形外殼4通過法蘭連接在管路上。蒸汽噴管2為漸縮再漸擴(kuò)的文丘利管。
正常運(yùn)行時(shí)，蒸汽經(jīng)蒸汽引入管1進(jìn)入蒸汽噴管2并在噴嘴出口處形成超音速蒸汽流，將水從外管道吸入引水室3，由于蒸汽和水是兩相流中的淹沒射流，進(jìn)入本裝置后直接形成一勻質(zhì)蒸汽、水混合物，其速度大于混合物的聲速，當(dāng)遇到阻力時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力跳躍即激波，因此出口混合流體壓力大于入口流體壓力，利用蒸汽的壓力能，既加熱又增壓。
為適應(yīng)不同工況和參數(shù)要求，本實(shí)用新型蒸汽噴管2與混合增壓擴(kuò)壓管5之間的距離是通過調(diào)整螺母8連續(xù)可調(diào)的，通過變換蒸汽噴管2與混合增壓擴(kuò)壓管5之間的距離，可適應(yīng)不同的工況和參數(shù)要求，以達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種激波式增壓熱交換器，其特征在于一混合增壓擴(kuò)壓管(5)焊接在管狀圓形外殼(4)內(nèi)，在該混合增壓擴(kuò)壓管(5)進(jìn)口一端的管狀圓形外殼(4)處垂直焊接有密閉進(jìn)水室(3)，該密閉進(jìn)水室(3)與混合增壓擴(kuò)壓管(5)進(jìn)口一端連通，而密閉進(jìn)水室(3)另一側(cè)的管狀圓形外殼(4)進(jìn)口一端通過法蘭、調(diào)整螺母(8)與蒸汽引入管(1)相連接，該蒸汽引入管(1)通過上述調(diào)整螺母(8)固定蒸汽噴管(2)，該蒸汽噴管(2)的噴嘴與所述密閉進(jìn)水室(3)和混合增壓擴(kuò)壓管(5)進(jìn)口連通。
2.如權(quán)利要求1所述的激波式增壓熱交換器，其特征在于上述蒸汽噴管(2)為漸縮再漸擴(kuò)的文丘利管。
3.如權(quán)利要求1所述的激波式增壓熱交換器，其特征在于上述管狀圓形外殼(4)和調(diào)整螺母(8)，以及蒸汽引入管(1)之間，通過聚四氟乙烯墊片(7)密封。
4.如權(quán)利要求1所述的激波式增壓熱交換器，其特征在于上述混合增壓擴(kuò)壓管(5)為一體化結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的激波式增壓熱交換器，其特征在于上述混合增壓擴(kuò)壓管(5)外側(cè)的管狀圓形外殼(4)上設(shè)有運(yùn)行狀態(tài)檢測口(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型的激波式增壓汽水直接熱交換器，它以蒸汽為熱源和動(dòng)力，能充分利用蒸汽的潛熱。在對水加熱的同時(shí)，又可以提高熱水的壓力，是現(xiàn)有汽水直接熱交換器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，可為用戶大大節(jié)約運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。本實(shí)用新型包括新型蒸汽引入管和外殼、密閉的進(jìn)水室、蒸汽噴管、混合增壓擴(kuò)壓管、運(yùn)行狀態(tài)檢測口。蒸汽引入管和外殼之間以及外殼與外管道之間均通過法蘭連接；蒸汽噴管為漸縮再漸擴(kuò)的文丘利管，蒸汽噴管通過其自身上的螺紋固定在蒸汽引入管和進(jìn)水室上，混合增壓擴(kuò)壓管上設(shè)有運(yùn)行狀態(tài)檢測口，混合增壓擴(kuò)壓管為一體化結(jié)構(gòu)。
文檔編號F28C3/00GK2775582SQ200420058780
公開日2006年4月26日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
發(fā)明者馮訓(xùn)華 申請人:北京普瑞林科貿(mào)發(fā)展有限公司