專利名稱：低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低壓蒸汽噴射制冷7JC機(jī) [技術(shù)領(lǐng)域]本實(shí)用新型涉及一種低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)，該機(jī)用壓
力2.5kg/cnf以上的蒸汽做動(dòng)力，用7M故工作介質(zhì)，是用于焦化、化工、 發(fā)電、化纖、制藥、造紙、釀酒、食品等方面制取工業(yè)冷卻水的設(shè)備， 屬于工業(yè)》制冷技術(shù)領(lǐng)域。在焦化、化工、發(fā)電、化纖、制藥、造紙、釀酒、食品等 方面的日常生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量的低溫冷卻水。目前制工業(yè)冷卻水的 設(shè)備主要有溴化鋰制冷機(jī)、低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)這二種形式。由于 每種形式的制冷機(jī)的特點(diǎn)不同，應(yīng)用場(chǎng)合略有區(qū)別，溴化鋰制冷機(jī)用于 制冷量大、制冷溫度5。C以上的場(chǎng)合，如集中空調(diào)、制工業(yè)冷卻水等領(lǐng) 域，價(jià)格高、污染環(huán)境、主機(jī)制冷能力衰減嚴(yán)重、使用條件要求很高、 壽命短等缺點(diǎn)是其銷(xiāo)售量大減的主要原因；低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)適用 于制冷量大、使用環(huán)境惡劣、制冷溫度5。C以上的場(chǎng)合，如焦化廠、化 工廠、發(fā)電廠、化纖、制藥、造紙、釀酒、食品等需要5。C以上冷卻水 的場(chǎng)合，其低廉的價(jià)格、超長(zhǎng)的使用壽命、安全可靠的性能、簡(jiǎn)便的操 作、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，逐漸被眾多廠家認(rèn)知。尤其對(duì)有2 3kg/citf廢蒸 汽的企業(yè)，起到即可利用廢蒸汽制冷，又能減少能源浪費(fèi)、降低生產(chǎn)成 本的作用。當(dāng)前國(guó)際社會(huì)對(duì)節(jié)約能源十分重視，我國(guó)政府也對(duì)再生能源 的利用和能源的節(jié)約出臺(tái)了相關(guān)的法定法規(guī)，將節(jié)約能源作為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo) 千部政績(jī)考核的主要內(nèi)容，由此可見(jiàn)節(jié)約能源是何等的重要。本人在利 用廢蒸汽進(jìn)行制冷的低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了即能減少工 作蒸汽耗量，又能將該噴射制冷水機(jī)工作蒸汽回收利用、減少循環(huán)冷卻 水50%以上的一種新型環(huán)保高效節(jié)能的低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)。本實(shí)用新型不僅減少了工作蒸汽耗量，而且在回收了 制冷水后工作蒸汽熱量的同時(shí)還回收了高溫、高品質(zhì)可直接回鍋爐的凝 結(jié)水，對(duì)企業(yè)節(jié)約能源、降低成本有顯著作用。
一種低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)，主要包括蒸發(fā)器、3個(gè)主噴射器
(由蒸汽箱、吸入室、可調(diào)蒸汽噴嘴、主擴(kuò)壓器組成，為了圖面清晰
在附圖1中省略了 2個(gè)主噴射器圖)、水-汽混合式噴射加熱器、冷凝
器、第一級(jí)、第二級(jí)輔助噴射器(由輔助噴嘴、輔助擴(kuò)壓器組成)、 第一級(jí)、第二級(jí)輔助冷凝器、循環(huán)冷卻水泵、冷水泵、熱水泵及蒸汽 和冷水、冷凝水、循環(huán)冷卻水管路組成(如附圖l所示)。
如附圖2所示，來(lái)自分汽缸的水蒸汽首先進(jìn)入主噴射器的噴嘴 (拉伐爾噴嘴)通過(guò)蒸汽的等熵膨脹使其溫度和壓力迅速降低，壓力 能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能。氣體的速度逐漸增加到超音速，達(dá)到出口時(shí)的馬赫數(shù) 可達(dá)到2. 0以上。此時(shí)噴嘴出口處的壓力可以達(dá)到很高的真空度，由 此引射與之相連的蒸發(fā)器內(nèi)的水蒸汽使之流向噴嘴并通過(guò)擴(kuò)壓器的
引射流體
混合流體
附圖2噴嘴與擴(kuò)壓器工作原理
作用將其送入到冷凝器中進(jìn)行冷凝。從而使蒸發(fā)器產(chǎn)生很高的真空度。
控制來(lái)自用戶的冷水通過(guò)在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)量，使得剩余的水 的溫度降到所要求溫度，從而達(dá)到制冷水的目的。擴(kuò)壓器出口的工作 蒸汽和來(lái)自蒸發(fā)器的被引射蒸汽通過(guò)與水-汽混合式加熱器上噴灑下 來(lái)的循環(huán)水直接接觸而被冷凝成高溫、高品質(zhì)的冷凝水，排到給鍋爐 補(bǔ)水用的補(bǔ)水槽中。剩余蒸汽在冷凝器中被冷凝器上方噴灑下來(lái)的循 環(huán)冷卻水冷凝，冷凝器中的不凝性氣體和部分水蒸汽通過(guò)輔助噴射器 將其排放到環(huán)境中。
現(xiàn)有的蒸汽噴射制冷水機(jī)存在著COP值低，耗蒸汽量大，循環(huán)
冷卻水量大等缺陷，而循環(huán)冷卻水是靠涼水塔進(jìn)行降溫，受氣候影響
較大，尤其在南方地區(qū)夏季循環(huán)冷卻水的降溫更困難，而且涼水塔水 耗特別大。本實(shí)用新型從如下兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)減少蒸汽耗菱、回收大 量的高品質(zhì)高溫凝結(jié)水的同時(shí)減少循環(huán)冷卻水量，達(dá)到節(jié)能降耗的目
的a
發(fā)明內(nèi)容一是開(kāi)發(fā)了一種可以調(diào)整蒸汽噴嘴工作蒸汽流量的 裝置》根據(jù)文獻(xiàn)介紹和瑪有的噴射制冷技術(shù)，蒸汽噴嘴喉部直徑的計(jì) 算值只l:一個(gè)近似值，誤差值在5%~15%左右。由于蒸汽噴射制冷過(guò) 程是溫度、速度、熵值、焓值、體積、狀態(tài)相互變化的十分復(fù)雜過(guò)程， 而且每個(gè)用戶的蒸汽壓力、蒸汽的飽和度、冷水溫度、循環(huán)水溫度、 制冷量、氣候條件都不相同，所以通過(guò)計(jì)算的蒸汽噴嘴尺寸在實(shí)際應(yīng) 用中達(dá)不到最佳效果。本實(shí)施方案是按蒸汽噴嘴喉部最大計(jì)算值加 工噴嘴，在蒸汽噴嘴的進(jìn)汽端加一個(gè)可以調(diào)整噴嘴喉部面積的裝置 (如附圖3),在設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)通過(guò)該調(diào)整裝置來(lái)改變通過(guò)噴嘴的蒸 汽流量，以此確定蒸汽噴嘴最佳工作狀態(tài)點(diǎn)，達(dá)到減少蒸汽用量提高 C0P值的目的。
發(fā)明內(nèi)容二是在主擴(kuò)壓器出口端與冷凝器連接部位的接管處 安裝水-汽混合式加熱器(附圖4)，用水4故噴射介質(zhì)將擴(kuò)壓器出口的 工作蒸汽和來(lái)自蒸發(fā)器的被引射蒸汽的高溫混合汽體凝結(jié)成水，同時(shí) 引射介質(zhì)一水被加熱。其作用一是起冷凝作用的同時(shí)回收了可作為 鍋爐補(bǔ)水用的大量高溫、高品質(zhì)的凝結(jié)水，同時(shí)帶走了大量的熱；作 用二是減少了冷凝器中被冷凝汽體量和被冷卻熱量，因此大大減少 了循環(huán)冷卻水量，減少了循環(huán)冷卻水的水耗量。
以上兩項(xiàng)發(fā)明的節(jié)能效果非常顯著。我們拿100萬(wàn)大卡/小時(shí) 的機(jī)型來(lái)做一下節(jié)能分奸。100萬(wàn)大卡/小時(shí)制冷機(jī)耗蒸汽量(蒸汽壓 力4kg/e m',冷水出口溫度16TC,冷水入口溫度231C情況下)2. 2化 /小時(shí)，循環(huán)冷卻水量280噸/小時(shí)(循環(huán)冷卻水入口溫度30lC,出口 溫度381C)時(shí)，蒸汽噴嘴達(dá)到最佳工作狀態(tài)點(diǎn)時(shí)，按節(jié)省蒸汽5%計(jì) 算，每噸蒸汽按80元計(jì)算，水-汽混合式加熱器回收工作蒸汽量按80% 計(jì)算，因此水-汽混合式加熱器帶走的工作蒸汽熱量也達(dá)到80%,所以
循環(huán)冷卻水量也應(yīng)減少近80%，考慮安全系數(shù)循環(huán)冷卻水量按減少50% (140噸/小時(shí))計(jì)算，涼水塔的水耗按1. 5 / 考慮，每噸循環(huán)冷卻水 按5元計(jì)算，每噸高品質(zhì)凝結(jié)水按15元計(jì)算，全年按開(kāi)動(dòng)制冷機(jī)180 天計(jì)算，則節(jié)能價(jià)值如下
1、 節(jié)省蒸汽的價(jià)值
2. 2噸/小時(shí)x 5% x 24小時(shí)x 180天x 80元/噸=38， 016元；
2、 高品質(zhì)凝結(jié)水的價(jià)值
2. 2叱/小時(shí)x 80%x 24小時(shí)x 180天x 15元/吃=114， 048元；
3、 節(jié)省循環(huán)冷卻水的價(jià)值
140噸/小時(shí)x l. 5°/" 24小時(shí)x 180天x 5元/噸=45, 360元； 以上三項(xiàng)合計(jì)全年可節(jié)約197,424元，三年即可節(jié)約出全部設(shè)
備投資成本。由此可見(jiàn)對(duì)利用剩余鍋爐蒸汽制冷水的企業(yè)的節(jié)能降耗
有顯著的效果。l、 附圖1為本實(shí)用新型整機(jī)工作原理圖。 [
]2、附圖3為本實(shí)用新型調(diào)整蒸汽噴嘴工作蒸汽流量
裝置結(jié)構(gòu)原理圖。3、附圖4為本實(shí)用新型水-汽混合式加熱器結(jié)構(gòu)原理圖。本實(shí)施例如附圖l所示，工作蒸汽通過(guò)分汽 缸上的支線管路進(jìn)入蒸汽箱，蒸汽箱中的工作蒸汽通過(guò)蒸汽噴嘴高速 噴向吸入室，在吸入室和與其連通的蒸發(fā)器內(nèi)產(chǎn)生很高的真空度，蒸 發(fā)器中的水低溫蒸發(fā)使余下的水溫降低。在上述的制冷過(guò)程中，通過(guò) 噴嘴的工作蒸汽量與吸入室體積比是影響制冷效率的關(guān)鍵所在，由于 蒸汽噴射制冷過(guò)程是溫度、速度、熵值、焓值、體積、狀態(tài)相互變化 的十分復(fù)雜過(guò)程，而且每個(gè)用戶的蒸汽壓力、蒸汽的飽和度、冷水溫 度、循環(huán)水溫度、制冷量、氣候條件都不相同，所以通過(guò)計(jì)算的蒸汽 噴嘴和吸入室尺寸在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)不到最佳效果。本實(shí)施方案是根 據(jù)用戶提供的參數(shù)按蒸汽噴嘴喉部最大計(jì)算值加工噴嘴，在蒸汽噴嘴 的進(jìn)汽端加一個(gè)可以調(diào)整蒸汽噴嘴工作蒸汽流量的裝置(如附圖1中
的序號(hào)l,詳細(xì)圖見(jiàn)附圖3),在設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)通過(guò)蒸汽箱上的人孔 調(diào)整該裝置來(lái)改變通過(guò)蒸汽噴嘴的工作蒸汽流量，以此確定蒸汽噴嘴 最佳工作尺寸，達(dá)到減少蒸汽用量提高COP值的目的。調(diào)整蒸汽噴嘴 工作蒸汽流量裝置由3個(gè)零件組成(如附圖3所示)
1、錐型調(diào)節(jié)桿錐型調(diào)節(jié)桿l與調(diào)節(jié)桿支架2通過(guò)螺紋連接，使錐 型調(diào)節(jié)桿1的中心置于蒸汽噴嘴喉部的中心位置，在螺紋的作用下旋轉(zhuǎn) 錐型調(diào)節(jié)桿1時(shí)，錐型調(diào)節(jié)桿1的錐型段進(jìn)入蒸汽噴嘴喉部的長(zhǎng)度發(fā)生 變化，由于錐體不同長(zhǎng)度上的截面積不同，以此改變噴嘴喉部的面積。 其作用在于通過(guò)改變噴嘴喉部的面積來(lái)控制通過(guò)蒸汽噴嘴的工作蒸汽 流量，錐型調(diào)節(jié)桿1的錐型段錐角為5° ~15°之間(根據(jù)噴嘴尺寸的 大小而變化)； ，
2、 調(diào)節(jié)桿支架通過(guò)螺紋與蒸汽噴嘴的工作蒸汽入口端連接，作 用在于將錐型調(diào)節(jié)桿1與蒸汽噴嘴的工作蒸汽入口端相對(duì)位置固定；
3、 鎖緊螺母作用在于將調(diào)整好位置的錐型調(diào)節(jié)桿l鎖緊在調(diào)節(jié) 桿支架2上。
上述3個(gè)零件就組成了蒸汽噴嘴工作蒸汽流量調(diào)整裝置，為了便 于加工、防銹蝕、耐磨和降低成本，蒸汽噴嘴和以上3個(gè)零件采用普碳 鋼材質(zhì)，加工成品后表面進(jìn)行鍍鉻處理。在設(shè)備安裝調(diào)試時(shí)通過(guò)蒸汽箱 上的人孔調(diào)整該裝置來(lái)改變通過(guò)蒸汽噴嘴的工作蒸汽流量，以此確定蒸 汽噴嘴最佳工作尺寸。本實(shí)施例如附圖1所示，蒸汽箱中的工作蒸汽通 過(guò)蒸汽噴嘴高速噴向吸入室，在吸入室內(nèi)與蒸發(fā)器中被引射出的冷蒸汽 混合，混合蒸汽被送往擴(kuò)壓器。本實(shí)施方案是在擴(kuò)壓器的出口端與冷凝 器入口端之間增加一個(gè)水-汽混合式加熱器(如附圖1中的序號(hào)2，詳細(xì) 圖見(jiàn)附圖4 )，其作用在于利用混合蒸汽的熱量將噴射介質(zhì)-水進(jìn)行加熱， 帶走大量熱量的同時(shí)將混合蒸汽凝結(jié)成高溫、高品質(zhì)的凝結(jié)水，使進(jìn)入 冷凝器中的混合蒸汽量和熱量大大減少，因此減少了循環(huán)冷卻水量。水 -汽混合式加熱器共有7種零件組成
1、進(jìn)水管入水口端用法蘭和螺栓固定在導(dǎo)汽管2上，出水口
端與噴嘴連接，作用在于將作為噴射介質(zhì)的水從進(jìn)水管線輸送到噴嘴5
處；
2、 導(dǎo)汽管通過(guò)法蘭和螺栓安裝在擴(kuò)壓器的出口端與冷凝器入 口端之間，作用一是作為擴(kuò)壓器出來(lái)的混合蒸汽的接受室，作用二是固 定進(jìn)水管1、支撐板3和漸縮管4位置的；
3、 支撐板安裝在導(dǎo)汽管2內(nèi)壁與進(jìn)水管1外壁之間，作用在 于固定進(jìn)水管l，防止進(jìn)水管l震動(dòng)，減少噪音；
4、 漸縮管用法蘭和螺栓安裝在導(dǎo)汽管2和擴(kuò)散器7之間，與 擴(kuò)散器7聯(lián)接處裝有混合室6,作用在于將導(dǎo)汽管2中的混合蒸汽與噴 嘴5噴射出的水一起送入混合室6;
5、 噴嘴安裝在進(jìn)水管1的出水口端，噴嘴出口與混合室入口 之間的距離可通過(guò)進(jìn)水管1上的螺紋進(jìn)行調(diào)整，作用是將一定壓力和一 定速度的噴射介質(zhì)噴射到混合室，噴嘴出口與混合室入口的最佳工作距 離為40mm 80mm，噴射介質(zhì)-水的最佳工作壓力為2Kg/c nf 4. 5 Kg/ c m%噴射介質(zhì)-水的最佳工作流速為5米/秒-15米/秒；
6、 混合室安裝在漸縮管4與擴(kuò)散器7聯(lián)接處的止口內(nèi)，作用 是將噴嘴噴射出的水和導(dǎo)汽管2中的混合蒸汽進(jìn)行混合；
7、 擴(kuò)散器 一端安裝在混合室6出口，另一端安裝在排水管上， 作用是將混合室6中的噴射介質(zhì)水和蒸汽凝結(jié)水混合后，通過(guò)擴(kuò)散器送 入排水管。
上述7個(gè)零件組成了水-汽混合式加熱器，其中零件l、 5、 6的材 料采用0Crl8Ni9Ti材質(zhì)。工作時(shí)用熱水泵將鍋爐補(bǔ)水槽中的水通過(guò)水管 管路送到進(jìn)水管1作為噴射介質(zhì)從噴嘴噴出，利用引射混合蒸汽的熱量 將噴射介質(zhì)-水進(jìn)行加熱，帶走大量熱量的同時(shí)將引射混合蒸汽凝結(jié)成高 溫、高品質(zhì)的凝結(jié)水，完成一次冷凝過(guò)程，使進(jìn)入冷凝器中的混合蒸汽 量和熱量大大減少，因此減少了循環(huán)冷卻水量。
本實(shí)施例與現(xiàn)有蒸汽噴射制冷設(shè)備比較，節(jié)約蒸汽量在5%以上，節(jié) 省運(yùn)行費(fèi)用可達(dá)20%以上，節(jié)能效果十分顯著，對(duì)利用蒸汽制冷水的企 業(yè)節(jié)能降耗具有明顯功效，是用蒸汽制冷水企業(yè)的首選節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。
權(quán)利要求1、一種低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)，包括安裝在蒸汽噴嘴進(jìn)汽端上調(diào)整噴嘴喉部面積的裝置，其特征在于所說(shuō)的調(diào)整噴嘴喉部面積裝置中的調(diào)節(jié)桿支架[2]上通過(guò)螺紋連接裝有可前后移動(dòng)的錐型調(diào)節(jié)桿[1]，調(diào)節(jié)桿支架[2]通過(guò)螺紋連接裝配在蒸汽噴嘴上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō)錐型 調(diào)節(jié)桿[1]的錐型4殳錐角為5° ~15° 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō) 的錐型調(diào)節(jié)桿[l]的軸心置于蒸汽噴嘴的軸心上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō)的水-汽混合式加熱器有進(jìn)水管[l]、導(dǎo)汽管[2]、支撐板[3]、漸縮管[4]、 噴嘴[5]、混合室[6]和擴(kuò)散器[7],其中進(jìn)水管[l]、支撐板[3]、漸 縮管[4]、噴嘴[5]、混合室[6]和擴(kuò)散器[7]安裝在導(dǎo)汽管[2]上，導(dǎo) 汽管[2]通過(guò)法蘭和螺栓安裝在擴(kuò)壓器的出口端與冷凝器入口端之 間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō)的水-汽混合式加熱器的進(jìn)水管[1]、噴嘴[5]、混合室[6]的材料釆用 0Crl8Ni9Ti材質(zhì)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō)的水-汽混合式加熱器的噴嘴[5]出口與混合室[6]入口的最佳工作距離為 40mm ~ 80mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所說(shuō)的水-汽混合式加熱器中的噴射介質(zhì)-水的最佳工作壓力為2Kg/c itf 4. 5 Kg/ c nf。
8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射制冷水機(jī)，其特征在于所f兌的水-汽混合式加熱器中的噴射介質(zhì)-水的最佳工作流速為5米/秒~ 15米/秒。
專利摘要一種低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)，主要由蒸發(fā)器、主噴射器、水-汽混合式噴射加熱器、冷凝器、第一級(jí)、第二級(jí)輔助噴射器、第一級(jí)、第二級(jí)輔助冷凝器、循環(huán)冷卻水泵、冷水泵、熱水泵及蒸汽和冷水、冷凝水、循環(huán)冷卻水管路組成。蒸汽噴嘴上安裝有調(diào)整工作蒸汽流量裝置，其特點(diǎn)是所說(shuō)的該裝置上有通過(guò)螺紋連接的錐型調(diào)節(jié)桿與調(diào)節(jié)桿支架，錐型調(diào)節(jié)桿的中心置于蒸汽噴嘴喉部的中心位置并可以通過(guò)螺紋前后移動(dòng)，以此改變蒸汽噴嘴通過(guò)的工作蒸汽流量，來(lái)確定噴嘴最佳工作的喉頸尺寸，達(dá)到減少工作蒸汽耗量提高效率的目的。擴(kuò)壓器出口端與冷凝器入口端之間安裝有一個(gè)水-汽混合式加熱器，其特點(diǎn)是所說(shuō)的該加熱器的導(dǎo)汽管上裝有進(jìn)水管和可以調(diào)整與混合室間距的噴嘴，利用水作為噴射介質(zhì)從噴嘴噴向混合室，將導(dǎo)汽管中的混合蒸汽凝結(jié)成高溫、高品質(zhì)的凝結(jié)水進(jìn)行回收利用，同時(shí)帶走大量的熱量，使進(jìn)入冷凝器中的混合蒸汽量和熱量大大減少，因此減少了循環(huán)冷卻水量。以上兩種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理，應(yīng)用到本實(shí)施例上，節(jié)能效果十分顯著，本實(shí)施例是一種新型環(huán)保高效節(jié)能的低壓蒸汽噴射制冷水機(jī)。
文檔編號(hào)F25B19/04GK201062896SQ20072001303
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者巖 孫 申請(qǐng)人:巖 孫