專(zhuān)利名稱(chēng)：兩相流噴射式升壓熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱交換技術(shù)領(lǐng)域，主要提出一種兩相流噴射式升壓熱交換器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的射流式汽、水混合換熱器大都沒(méi)有增壓功能，在使用時(shí)需另外配置相當(dāng)數(shù) 量的驅(qū)動(dòng)泵等設(shè)施才能實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、使用成本高，而且汽水混合速 度慢、熱能損耗大，不利于節(jié)約電能和熱能。為此，已申請(qǐng)的專(zhuān)利“雙激波變聲速增壓熱交換 器”從根本解決了汽、水混合器無(wú)增壓功能的弊端，使其具有了熱交換器和傳輸泵的功能， 起到了節(jié)約熱能和電能、減少驅(qū)動(dòng)泵的數(shù)量和配備功率，降低使用費(fèi)用的目的。但由于其 汽、水兩相流體是在有壓力變化的圓柱形混合室內(nèi)進(jìn)行混合的，因而在混合過(guò)程中的增壓 效果就會(huì)受到較大的影響，其輸出混合物的壓力只能達(dá)到蒸汽(或水)輸入的壓力，只適用 于進(jìn)汽壓力較高、進(jìn)水壓力(常壓)較低的場(chǎng)合使用，因此在使用時(shí)仍需要一定功率的循環(huán) 泵參與運(yùn)行，節(jié)能效果不明顯，運(yùn)行成本相對(duì)較高，并且使用范圍有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的即由此產(chǎn)生，提出一種兩相流噴射式升壓熱交換方法及交換器，使 其既適用于進(jìn)汽壓力較低、而進(jìn)水壓力較高的場(chǎng)合使用，又適用于進(jìn)汽壓力較低、而進(jìn)水壓 力較高的場(chǎng)合的場(chǎng)合使用。該熱交換器在使用時(shí)具有顯著的增壓和瞬時(shí)加熱的效果，從而 起到節(jié)約電能、熱能、降低使用費(fèi)用的作用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方法是將增壓混合室腔體設(shè)計(jì)為漸縮結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn) 汽壓帶動(dòng)水壓或水壓帶動(dòng)汽壓，即中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水或中心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽的工作方式。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法采用的交換器由噴管、三通殼體、增壓混合腔、混合室、擴(kuò)壓 腔組成，增壓混合室的腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其大徑與噴管相接、小口徑端與混合室連通，噴管 設(shè)在管體的進(jìn)口端，小口徑端與增壓混合腔的大口徑端連通；擴(kuò)壓腔為漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，其小口徑 端與混合室連通，增壓混合腔、混合室、擴(kuò)壓腔連為一體。本發(fā)明的工作原理是基于兩相流體理論的最新成果，將進(jìn)入該熱交換器內(nèi)的蒸汽 或水在噴管中進(jìn)行絕熱膨脹后，以很高的流速?gòu)恼羝麌姽苤袊姵觯覀兎Q(chēng)之為引射流體。由 于流速的提高，物質(zhì)的壓能向動(dòng)能發(fā)生了轉(zhuǎn)化，在噴嘴出口處高速流體的壓力下降，在噴嘴 四周卷吸經(jīng)過(guò)膜化處理的進(jìn)水或蒸汽，并使其具有一定流速進(jìn)入混合室腔體，在這個(gè)腔體 中，高速的蒸汽流和水直接接觸，在高速引射流體的沖擊力作用下均勻混合，蒸汽在膜化水 的表面凝結(jié)換熱，發(fā)生由溫差引起的熱交換、由凝結(jié)引起的質(zhì)量交換以及由速度差引起的 動(dòng)量交換，形成具有一定計(jì)算容積比的汽水壓縮混合物，在混合噴嘴的出口處形成壓力激 波，兩相流體通過(guò)激波之后，蒸汽和水的兩相混合物完全凝結(jié)，流體速度降低，壓力升高。變 聲速增壓熱交換器技術(shù)是以場(chǎng)態(tài)激化強(qiáng)制完成瞬時(shí)換熱、無(wú)外力增壓雙效應(yīng)，其結(jié)合是輸 出混合物的壓力超過(guò)驅(qū)動(dòng)流體的輸入壓力(進(jìn)汽、進(jìn)水壓力)，達(dá)到高效增壓和瞬時(shí)加熱的 效果。此換熱器的工作原理是引射和抽吸，即高壓力的流體通過(guò)噴嘴產(chǎn)生引射流體，在噴嘴出口處降低壓力，抽吸四周的低壓流體，并在混合室漸縮型結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生混合。當(dāng)引射流體為 蒸汽時(shí)，采用拉伐爾噴嘴，當(dāng)引射流體為水時(shí)，采用漸縮型噴嘴。本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、組成零部件數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可根據(jù)汽水壓力分為中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水及中 心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽兩種結(jié)構(gòu)。2、在混合室上設(shè)有儀表接口，便于安裝儀表，觀測(cè)運(yùn)行工況。3、在混合腔與噴管相配合處增設(shè)水平直線(xiàn)部分(壓力狀態(tài)調(diào)節(jié)段)，用以調(diào)節(jié)汽 水混合狀態(tài)和出水壓力。4、混合室進(jìn)口處將直線(xiàn)型輪廓線(xiàn)改為圓滑過(guò)度型輪廓線(xiàn)，用以減小調(diào)整流體的運(yùn) 行阻力和避免渦流區(qū)的產(chǎn)生。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本發(fā)明增壓混合室結(jié)構(gòu)原理圖。圖3為本發(fā)明中心進(jìn)汽、環(huán)周進(jìn)水的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明中心進(jìn)水、環(huán)周進(jìn)汽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、噴管，2、調(diào)節(jié)墊片，3、三通殼體，4、進(jìn)水(汽)口，5、增壓混合腔，6、混合 室，7、儀表連接口，8、法蘭，9、擴(kuò)壓腔，10、圓滑過(guò)度型輪廓線(xiàn)，11、壓力狀態(tài)調(diào)節(jié)段。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實(shí)施例如下如圖1結(jié)合圖2所示，本實(shí)施例主要由噴管1、調(diào)節(jié)墊片2、三通殼體2、增壓混合 管5、混合室6、及擴(kuò)壓腔9組成，三通殼體3上設(shè)有進(jìn)汽(水)口、進(jìn)水(汽)口 4、出水口， 噴管1通過(guò)法蘭連接形式與三通殼體3上的進(jìn)汽(水)相連。為調(diào)節(jié)進(jìn)水量和進(jìn)汽量，在 噴管1與三通殼體3之間的連接部位設(shè)有調(diào)節(jié)墊片2，以改變噴管距和調(diào)節(jié)進(jìn)水(汽)量。 增壓混合室5的腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其大徑與噴管1相接，小口徑端與混合室6連通，增壓混 合室5與噴管1相配合處為水平直線(xiàn)部分，即壓力狀態(tài)調(diào)節(jié)段11，混合室的進(jìn)口處為圓滑 過(guò)度型輪廓線(xiàn)10，即流量調(diào)節(jié)段。噴管1設(shè)在管體的進(jìn)口端，小口徑端與增壓混合腔的大 口徑端連通；擴(kuò)壓腔為漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，其小口徑端與混合室連通，增壓混合腔、混合室、擴(kuò)壓腔連 為一體。增壓混合腔端采用法蘭連接形式與三通殼體3上的出水口相連；在混合室中部設(shè) 有螺紋連接的儀表連接口。噴管1通過(guò)蒸汽時(shí)采用的是文丘里管，通過(guò)冷水時(shí)采用漸縮管。 噴管1的出口端與增壓混合腔5的大口徑端連通。擴(kuò)壓腔9大口徑端、進(jìn)水(汽)口、噴管 的進(jìn)入端通過(guò)法蘭8與外界管道連接。本實(shí)施例在使用時(shí)，當(dāng)具有一定壓力、流速的蒸汽或 冷水進(jìn)入噴管后，由于管徑變小、流動(dòng)介質(zhì)的壓力降低，流速急劇增大，形成高速射流噴入 增壓混合腔內(nèi)，與三通殼體3進(jìn)口進(jìn)入的水或蒸汽發(fā)生動(dòng)能和熱量的交換(即高溫蒸汽遇 冷凝結(jié)，釋放出大量熱能，最終和給水迅速發(fā)生速度交換，使汽水混合物的流速急劇增加)， 產(chǎn)生激波，進(jìn)入混合室內(nèi)形成高溫、高速水流流向擴(kuò)壓段，受擴(kuò)壓管管徑的變化，水流流速 逐漸減少至外界循環(huán)網(wǎng)正常流速，這樣部分功能轉(zhuǎn)化為壓力能，使壓力升高，從而代替循環(huán) 泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)。
本發(fā)明有兩種工作方式如圖3所示，其為中心進(jìn)汽、環(huán)周進(jìn)水的工作方式。蒸汽經(jīng)噴管膨脹后進(jìn)入混合 腔，與經(jīng)進(jìn)水通道(由噴管出口外表面和混合腔進(jìn)口內(nèi)表面組成)進(jìn)入的水混合，最后從混 合腔的出口流出。中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水結(jié)構(gòu)的兩相流噴射式升壓熱交換器可獲得較大的升 壓系數(shù)，宜用于進(jìn)汽壓力較高、而進(jìn)水壓力較低的場(chǎng)合。如圖4所示，其為中心進(jìn)水、環(huán)周進(jìn)汽的工作方式。蒸汽經(jīng)由噴管出口外表面和混 合腔進(jìn)口內(nèi)表面組成的蒸汽噴管膨脹后進(jìn)入混合腔，與經(jīng)噴管進(jìn)入的水混合，最后從混合 腔的出口流出。中心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽結(jié)構(gòu)的兩相流噴射式升壓熱交換器可獲得較低的最小 加熱溫升，宜用于進(jìn)汽壓力較低、而進(jìn)水壓力較高的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
一種兩相流噴射式升壓熱交換方法，其特征是將增壓混合室腔體設(shè)計(jì)為漸縮結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)汽壓帶動(dòng)水壓或水壓帶動(dòng)汽壓，即中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水或中心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽的工作方式。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述兩相流噴射式升壓熱交換方法的交換器，包括噴管(1)、三 通殼體(3)、增壓混合腔(5)、混合室(6)、擴(kuò)壓腔(9)，其特征是所述的增壓混合室(5)的 腔體為漸縮結(jié)構(gòu)，其大徑與噴管相接、小口徑端與混合室(6)連通，噴管(1)設(shè)在管體的進(jìn) 口端，小口徑端與增壓混合腔(5)的大口徑端連通；擴(kuò)壓腔(9)為漸擴(kuò)結(jié)構(gòu)，其小口徑端與 混合室(6)連通，增壓混合腔、混合室、擴(kuò)壓腔連為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流噴射式升壓熱交換器，其特征是在所述的噴管(1) 與三通殼體(3)之間的連接部位設(shè)有調(diào)節(jié)墊片(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流噴射式升壓熱交換器，其特征是在所述混合室(6) 中部設(shè)有螺紋連接的儀表連接口(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流噴射式升壓熱交換器，其特征是所述混合室(5)的 進(jìn)口處為圓滑過(guò)度型輪廓線(xiàn)(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩相流噴射式升壓熱交換器，其特征是所述混合室(5)與 噴管(1)相配合處為水平直線(xiàn)部分，即壓力狀態(tài)調(diào)節(jié)段(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種兩相流噴射式升壓熱交換器將增壓混合室腔體設(shè)計(jì)為漸縮結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)汽壓帶動(dòng)水壓或水壓帶動(dòng)汽壓，即中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水或中心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽的工作方式。本發(fā)明的工作原理是引射和抽吸，即高壓力的流體通過(guò)噴嘴產(chǎn)生引射流體，在噴嘴出口處降低壓力，抽吸四周的低壓流體，并在混合室漸縮型結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生混合。當(dāng)引射流體為蒸汽時(shí)，采用拉伐爾噴嘴，當(dāng)引射流體為水時(shí)，采用漸縮型噴嘴。使其既適用于進(jìn)汽壓力較高、而進(jìn)水壓力較低的場(chǎng)合使用，又適用于進(jìn)汽壓力較低、而進(jìn)水壓力較高的場(chǎng)合使用。該熱交換器在使用時(shí)具有顯著的增壓和瞬時(shí)加熱的效果，從而起到節(jié)約電能、熱能、降低使用費(fèi)用的作用。
文檔編號(hào)F04F5/00GK101936309SQ200910065340
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月1日
發(fā)明者曹輝, 王龍江 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)藍(lán)海實(shí)業(yè)有限公司