專利名稱：噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器(一 )技術(shù)領(lǐng)域噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器，屬噴射器、蒸發(fā)器、熱泵和熱交換設(shè)備等。( 二)背景技術(shù)多效蒸發(fā)器是化工生產(chǎn)、海水淡化、造紙黑液及污廢水處理工藝中的一種常用設(shè)備。多效蒸發(fā)器是一種多個蒸發(fā)器的串聯(lián)設(shè)備，其設(shè)計原理是將二次蒸發(fā)的汽化潛熱反復(fù)利用。在一定的范圍內(nèi)，蒸發(fā)器的級數(shù)越多，熱能利用率越高。但無輪級數(shù)多少，生蒸汽總是以汽態(tài)形式進入系統(tǒng)，又以汽態(tài)形式排出系統(tǒng)。通常系統(tǒng)的進汽壓力為0. 5MPa，相應(yīng)的汽溫為152°C，熱焓為2745kj/kg ；排汽壓力為-0. 92MPa，相應(yīng)的汽溫為 42°C，熱焓為2573kj/kg;進出系統(tǒng)的焓差為172kj/kg，熱利用率不足8%。非但如此，還要消耗大量的冷卻水將排出系統(tǒng)的二次蒸汽冷凝。國外有人對海灣地區(qū)的一座24效大型海水淡化裝置進行測查，其第二定律的熱效率僅4. 3%。目前多效蒸發(fā)海水淡化裝置一噸生蒸汽可以蒸發(fā)8噸水，即蒸發(fā)比為8，而國內(nèi)運行最好的多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)比不足4。若以目前生產(chǎn)每噸蒸汽的價格以200元計，蒸發(fā)一噸水的成本為50元，這是最好的，普遍的成本在70元以上，有的則更高。因此，提高蒸發(fā)效率是節(jié)能減排亟待解決的問題。提高蒸發(fā)效率最理想的途徑是將二次蒸汽循環(huán)利用，循環(huán)利用則需要高效熱泵，然而由于原理所致，目前的機械壓縮式熱泵和噴射熱泵的蒸發(fā)效率都不能滿足要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供的噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器，目的就是要提高現(xiàn)有蒸發(fā)器的熱效率。本實用新型目的是通過采用噴射增焓相變增壓、真空狀態(tài)下的壓力閃蒸、閃蒸冷液回?zé)峒把h(huán)蒸發(fā)的方式，使蒸發(fā)系統(tǒng)形成封閉的熱力循環(huán)實現(xiàn)的。本實用新型的技術(shù)方案如下噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器，其特征是1)設(shè)壓力閃蒸蒸發(fā)器1，有如下結(jié)構(gòu)在殼體1. 4內(nèi)沿周向均布1支以上水噴頭 1. 5，殼體外表裝有進水管1. 3a的環(huán)形水室1. 3 ；環(huán)形水室與水噴頭進液管1. 51連通，并向水噴頭提供壓力水；殼體上、下方分別設(shè)閃蒸蒸汽出口 1. 1和冷液出口 1. 7 ；2)設(shè)噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵4，有如下設(shè)計i)設(shè)同軸順次連接的進汽室4. 1、有加熱外套的一支以上拉瓦爾噴管組件4. 2、收斂段有加熱外套的一支以上收斂-擴張型擴壓器組件4. 3以及擴容減壓管4. 4 ；其中，加熱外套是指分別在拉瓦爾噴管4. 22和擴壓器收斂段4. 37外壁固定加熱片，并在加熱片外裝有密閉的通有蒸汽的噴管加熱套4. 26和收斂段加熱套4. 36 ； )拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強P2a為低壓水蒸汽壓強，此處選用二次蒸汽、泛汽及其它低品位水蒸汽；且進口蒸汽壓強P2a/出口蒸汽壓強P2b >2;iii)從拉瓦爾噴管出口面2b處至收斂_擴張型擴壓器喉道出口 3C處這一段Lx汽流干度X < 1 ;iv)收斂-擴張型擴壓器出口截面的壓強P3b <拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強P2a ；ν)擴容減壓管4采用圓柱-圓錐-圓柱形，進口面積S4a/出口面積S4b > 3。3)設(shè)間接回?zé)崂淠?，有如下設(shè)計①在回?zé)崂淠萜?. 3中通入已增壓的蒸汽2. 2，開有進汽口 2. 4、出汽口 2. 5和冷凝水排出口 2. 6，容器內(nèi)還裝有間接進行熱交換的回?zé)峁?. 1 ；②參數(shù)滿足fb ^ t1+R式中fb為噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵4的排汽溫度A1-回?zé)崂淠鳠嵋?. 2的溫度；R-回?zé)崂淠?的熱阻。4)設(shè)熱液水箱3，有如下結(jié)構(gòu)在水箱內(nèi)充滿由加熱蒸汽加熱的熱液3. 1，并設(shè)補充液管3. 2和底部的濃液排出口 3. 3。5)設(shè)真空泵5，用真空管將真空泵抽汽管5. 1與回?zé)崂淠鞒銎?2. 5連通；6)上述各單元汽路用真空管還有如下連接蒸發(fā)器1蒸汽出口 1. 1與增焓相變熱泵4的進汽管4. 11連通；增焓相變熱泵4排汽管4. 44與回?zé)崂淠?進汽口 2. 4連通； 上述各單元水路用水管如下連接蒸發(fā)器1進水管1. 3a與熱液泵7的出水管連通，熱液泵 7的進液口與熱液水箱3連通；蒸發(fā)器冷液出口 1. 7與冷凝器回?zé)峁?. 1進液口連通，冷凝器回?zé)峁?. 1熱液出口 2. 7與熱液水箱3連通。本實用新型有益效果1)首先對實現(xiàn)本實用新型目的研制應(yīng)用的水壓力閃蒸原理作如下說明。由水的蒸發(fā)特性見


圖1，參數(shù)為Gp tl、P1的熱水Ia通入蒸發(fā)室ld，經(jīng)噴頭Ic霧化閃蒸，產(chǎn)生和排出參數(shù)為Ps、ts、nG、is〃閃蒸汽Ib和參數(shù)為P2、t2、(l-n)G的冷水le。由
圖1閃蒸蒸發(fā)單元建立的能量方程得到如下關(guān)系式:is" = C(tl-t2+nt2)/n+(Pl-P2)/np - (A)上式(A)中is〃 -蒸汽熱焓義、4和4--進水、出水和蒸汽溫度^1UPPs-S 水、出水和蒸汽壓力；η-水的蒸發(fā)比P-水的密度C-水的比熱；G-流量。右邊第一項是由溫度產(chǎn)生的閃蒸蒸汽的熱焓，稱熱力焓，右邊第二項是由水的壓力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮墚a(chǎn)生的焓，稱壓力焓。熱焓是水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)，焓差表示水蒸汽做功能力的大小。為了回用二次蒸汽，我們需要知道在不同狀態(tài)下的閃蒸汽溫和汽壓，并希望其值越大越好。表1提供了當閃蒸熱水溫度、=90°C時，閃蒸汽溫ts與蒸發(fā)比和閃蒸水壓ΔΡ的關(guān)系。表1閃蒸汽溫表、=90 0C
權(quán)利要求1.噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器，其特征是1)設(shè)壓力閃蒸蒸發(fā)器(1)，有如下結(jié)構(gòu)在殼體內(nèi)沿周向均布1支以上水噴頭(1.5)， 殼體外表裝有進水管(1. 3a)的環(huán)形水室(1. 3)；環(huán)形水室與水噴頭進液管(1. 51)連通；殼體上、下方分別設(shè)閃蒸蒸汽出口(1.1)和冷液出口(1.7)；2)設(shè)噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵(4)，有如下設(shè)計i)設(shè)同軸順次連接的進汽室 (4. 1)、有加熱外套的一支以上拉瓦爾噴管組件(4. 2)、收斂段有加熱外套的一支以上收斂-擴張型擴壓器組件(4.3)以及擴容減壓管(4.4)；其中，加熱外套是指分別在拉瓦爾噴管(4. 22)和擴壓器收斂段(4. 37)外壁固定加熱片，并在加熱片外裝有密閉的通有蒸汽的噴管加熱套(4.26)和收斂段加熱套(4.36) ；ii)拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強P2a為低壓水蒸汽壓強；且進口蒸汽壓強P2a/出口蒸汽壓強P2b >2 ;iii)從拉瓦爾噴管出口面(2b)處至收斂-擴張型擴壓器喉道出口(3C)處這一段(Lx)汽流干度X < 1 ； iv)收斂-擴張型擴壓器出口截面壓強P3b <拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強P2a ；ν)擴容減壓管(4)采用圓柱-圓錐-圓柱形，進口面積S4a/出口面積S4b > 3 ；3)設(shè)間接回?zé)崂淠?2)，有如下設(shè)計①在回?zé)崂淠萜?2.3)中通入已增壓的蒸汽 (2. 2)，開有進汽口(2. 4)、出汽口(2.5)和冷凝水排出口(2. 6)，容器內(nèi)還裝有間接進行熱交換的回?zé)峁?2. 1)；②參數(shù)滿足fb ^、+R式中fb為噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵(4) 的排汽溫度A1-回?zé)崂淠鳠嵋?2. 2)的溫度；R-回?zé)崂淠?2)的熱阻；4)設(shè)熱液水箱(3)，有如下結(jié)構(gòu)在水箱內(nèi)充滿由加熱蒸汽加熱的熱液(3.1)，并設(shè)補充液管(3.2)和底部的濃液排出口(3.3)；5)設(shè)真空泵(5)，用真空管將真空泵抽汽管(5.1)與回?zé)崂淠鞒銎?2. 5)連通；6)上述各單元汽路用真空管還有如下連接蒸發(fā)器(1)蒸汽出口(1.1)與增焓相變熱泵(4)的進汽管(4. 11)連通；增焓相變熱泵(4)排汽管(4. 44)與回?zé)崂淠?2)進汽口 (2. 4)連通；上述各單元水路用水管如下連接蒸發(fā)器進水管(1. 3a)與熱液泵(7)的出水管連通，熱液泵(7)的進液口與熱液水箱(3)連通；蒸發(fā)器冷液出口(1. 7)與冷凝器回?zé)峁?(2. 1)進液口連通，冷凝器回?zé)峁?2. 1)熱液出口(2.7)與熱液水箱(3)連通。
2.按權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器，其特征是所述真空泵(5)采用水噴射真空泵、下方的水箱(6)和箱外管路上的水泵(8)形成循環(huán)水噴射真空系統(tǒng)；水噴射真空泵(5)內(nèi)設(shè)壓力水室(5. 2)、與它連通并向混合室(5.4)噴射水的多個并聯(lián)的水噴嘴(5. 3)、混合室外與水噴嘴配合的多個并聯(lián)擴散管(5. 5)，混合室壁開抽氣管(5. 1)。
3.按權(quán)利要求1所述蒸發(fā)器，其特征是所述水噴頭(1.5)采用旋流霧化噴頭。
專利摘要噴射增焓回?zé)崾秸舭l(fā)器，設(shè)由水噴頭噴射閃蒸的壓力閃蒸蒸發(fā)器、下方順次設(shè)間接式回?zé)崂淠鳌嵋核?、熱液泵形成只需補充少量熱量的熱力循環(huán)。蒸發(fā)器閃蒸汽出口與設(shè)置的噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵的進汽管連通；熱泵排汽口與冷凝器的進汽口連通，冷凝器的出汽口與設(shè)置的真空泵抽汽管連通。熱泵由進汽室、蒸汽加熱的拉瓦爾噴管和擴壓器及擴容減壓管組成。本實用新型用冷凝器和真空泵產(chǎn)生蒸發(fā)真空，利用壓力閃蒸提高汽溫和蒸發(fā)強度，利用噴射增焓相變增壓熱泵提高閃蒸溫度和壓力。理論熱效率大于80％，蒸發(fā)比大于35，比現(xiàn)有多效蒸發(fā)器高數(shù)倍，且不需循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。可用于蒸發(fā)、濃縮、海水淡化、污水處理等工藝中。
文檔編號B01D1/30GK202015502SQ20112010125
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者魏仕英 申請人:魏仕英