专利名称：汽液两相接触式高效换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一般热交换技术领域，具体涉及到热交换介质为一种液体和一种气体或蒸汽的其它直接接触热交换设备。
汽液两相直接接触式换热器具有换热效率高、结构简单、体积小、造价低廉等优点，因而在工程中具有很好的应用前景。但是，现有的汽液两相直接接触换热装置负荷变化范围很小，进口蒸汽及水的参数范围很窄。如果其工况稍微偏离设计工况，会产生强烈的振动，不但产生污染环境的强烈噪音，还将导致管路系统出现强烈的水击现象，危害换热装置的安全运行。这一缺点限制了该换热器的推广应用。
本实用新型的目的在于克服上述换热器的缺点，提供一种结构简单、体积小、价格便宜、负荷适应范围宽、振动及噪音小、换热效率高的汽液两相接触式高效换热器。
为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案包括与蒸汽进汽管道相联通的蒸汽喷嘴，蒸汽流经该蒸汽喷嘴，其速度达到超音速。设置在蒸汽喷嘴外围与进水联通管联或联为一体的冷水管道。入口设置在蒸汽喷嘴出口外且与蒸汽喷嘴和冷水管道相联通的混合管道，蒸汽与冷水在该混合管道内混合进行热交换。它还包括设置在冷水管道与混合管道之间的可调节冷水流量的限流器。
本实用新型的蒸汽喷嘴为拉瓦尔形管道，蒸汽流经该拉瓦尔形管道的出口处其速度达到超音速。本实用新型的混合管道为拉瓦尔形管道，在该拉瓦尔形管道的收敛段设置有消振腔。
本实用新型的蒸汽喷嘴拉瓦尔形管道的收敛段为圆柱形管道与喉部收敛形管道相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，扩散段为喉部扩散形管道与出口扩散形管道相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，喉部为喉部收敛形管道的出口与喉部扩散形管道的入口相吻接且在同一对称平面内相联通的管道。
本实用新型的蒸汽喷嘴拉瓦尔形管道出口扩散形管道的轴向长度为2～10mm，侧面与水平面的夹角为15°～40°。
本实用新型的混合管道的收敛段为入口收敛形管道与喉部收敛形管道在同一对称平面内相联通的管道，扩散段为扩散形管道，喉部为喉部收敛形管道的出口与扩散形管道的入口相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，收敛段的入口端和扩散段的出口端加工有倒角。本实用新型混合管道内的消振腔为在喉部收敛形管道内壁的圆周方向设置一圈环形槽，在入口收敛形管道内壁的轴向设置有4～8个可等分圆周且与环形槽相联通的消振孔。
本实用新型的混合管道入口收敛形管道的轴向长度为混合管道长度的1/10～1/6，喉部收敛形管道的坡度为1∶30～1∶4，入口收敛形管道的坡度为喉部收敛形管道的坡度的1.5～2倍，扩散形管道的坡度为喉部收敛形管道的坡度的1.5～2倍、且方向相反。
本实用新型与汽液两相直接接触式换热器相比，具有结构简单、体积小、价格便宜、负荷适应范围宽、振动及噪音小、换热效率高等优点，可在能源、动力、化工等行业推广使用。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是
图1的A-A剖视图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
在
图1、2中，本实施例由蒸汽喷嘴2、冷水管道3、进水联接管4、限流环5、混合管道6联接构成，限流环5为限流器的一个实施例。
蒸汽喷嘴2设置在冷水管道3内，蒸汽喷嘴2的入口端与蒸汽管道1相联通。本实施例的蒸汽喷嘴2为拉瓦尔形管道，收敛段由圆柱形管道15与喉部收敛形管道14相吻接且在同一对称平面内相联通构成。扩散段由喉部扩散形管道13与出口扩散形管道12相吻接且在同一对称平面内相联通构成，喉部为喉部收敛形管道14的出口与喉部扩散形管道13的入口相吻接在同一对称平面内相联通构成。出口扩散形管道12的轴向长度为2mm，侧面与水平面的夹角为15°。蒸汽从蒸汽管道进入蒸汽喷嘴2，在拉瓦尔形管道的出口处蒸汽的速度达到超音速。
冷水管道3安装在蒸汽喷嘴2的外围，蒸汽喷嘴2的出口伸出到冷水管道3外，进水联接管4设置在冷水管道3的外侧壁径向，与冷水管道3连为一体且相联通，进水联接管4通过管道与供水管相联通，冷水从进水联接4进入冷水管道3。
本实施例的混合管道6为拉瓦尔形管道，收敛段为入口收敛形管道7与喉部收敛形管道10在同一对称平面内相联通的收敛形管道，入口收敛形管道7的入口端加工由45°的倒角，入口收敛形管道7的坡度为1∶2，距入口端部的轴向长度为混合管道轴向长度的1/10，喉部收敛形管道10的坡度为1∶4。扩散段为扩散形管道11，出口端加工有45°的倒角，扩散形管道11的坡度为1∶2。喉部为喉部收敛形管道的出口与扩散形管道的入口相吻接在同一对称平面内相联通的管道。在喉部收敛形管道10内壁的圆周方向加工一圈环形槽9，在入口收敛形管道7的内侧加工有4个与环形槽9相联通的消振孔8，构成本本实施例的稳流环5安装在冷水管道3与混合管道4之间，且套装在蒸汽喷嘴2外围，稳流环5与蒸汽喷嘴2外壁之间形成一环形流通道，环形流通道径向截面的大小决定于冷水从冷水管道3流出到混合管道6内冷水的流量，稳流环5的厚度决定于蒸汽喷嘴2的出口伸入到混合管道6内的长度。稳流环5、蒸汽喷嘴2出口外缘、及混合管道6内入口构成了本实用新型的进水系统。稳流环5使进水高速冲入混合管道6，同时在稳流环5、蒸汽喷嘴2出口外缘及混合管道6入口诱导出强烈的旋涡，形成旋涡区，消振腔的消振孔8与该涡流区相联通。当本实用新型正常工作时，消振腔所在的截面汽液两相流的压力略高于涡流区的压力，汽液两相流从混合管道6内喉部收敛形管道10的环形槽9流入，进入消振孔8，从消振孔8流出到涡流区，形成负反馈。这种负反馈可有效地消除本实用新型工作时产生的振动和噪音，并使本实用新型的负荷适应范围进一步得到扩大。
设计人给出了本实用新型第二个实施例。在本实施例中，蒸汽喷嘴2扩散段出口扩散形管道12的轴向长度为5mm，侧面与水平面的夹角为30°。混合管道6的喉部收敛形管道10的坡度为1∶16，入口收敛形管道7的轴向长度为混合管道长度的1/6、其坡度为1∶8，扩散管道11的坡度为1∶10，消振腔的消振孔8有5个，其他零部件的形状、几何尺寸以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
设计人给出了本实用新型第三个实施例。在本实施例中，蒸汽喷嘴2扩散段出口扩散形管道12的轴向长度为10mm，侧面与水平面的夹角为40°。混合管道6，喉部收敛形管道10的坡度为1∶30，入口收敛形管道7的轴向长度为混合管道长度的1/8，其坡度为1∶15，扩散管道11的坡度为1∶20，消振腔的消振孔8有8个，其他零部件的形状、几何尺寸以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
本实用新型的工作原理如下蒸汽由蒸汽管道1进入拉瓦尔形的蒸汽喷嘴2中膨胀，在蒸汽喷嘴2出口处达到超音速。冷水由进水联接管4进入冷水管道3，经稳流环5后进入混合管道6的拉瓦尔形管道，由于水温较低，蒸汽在混合管道6内拉瓦尔形管道的收敛段凝结，保持较低压力，蒸汽与水充分混合后形成高速汽液两相流，在喉部附近产生激波，导致其压力升高，蒸汽全部凝结，使水温升高，然后经过混合管道6拉瓦尔形管道的扩散段后流出。
权利要求1.一种汽液两相接触式高效换热器，其特征在于它包括与蒸汽进汽管道[1]相联通的蒸汽喷嘴[2]，蒸汽流经该蒸汽喷嘴[2]，其速度达到超音速；设置在蒸汽喷嘴[2]外围与进水联通管[4]联或连为一体的冷水管道[3]；入口设置在蒸汽喷嘴[2]出口外且与蒸汽喷嘴[2]和冷水管道[3]相联通的混合管道[6]，蒸汽与冷水在该混合管道[6]内混合进行热交换；它还包括设置在冷水管道[3]与混合管道[6]之间的可调节冷水流量的限流器。
2.按照权利要求1所述的汽液两相接触式高效换热器，其特征在于所说的蒸汽喷嘴[2]为拉瓦尔形管道，蒸汽流经该拉瓦尔形管道的出口处其速度达到超音速；所说的混合管道[6]为拉瓦尔形管道，在该拉瓦尔形管道的收敛段设置有消振腔。
3.按照权利要求2所述的汽液两相接触式高效换热器，其特征在于所说蒸汽喷嘴[2]拉瓦尔形管道的收敛段为圆柱形管道[15]与喉部收敛形管道[14]相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，扩散段为喉部扩散形管道[13]与出口扩散形管道[12]相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，喉部为喉部收敛形管道[14]的出口与喉部扩散形管道[13]的入口相吻接且在同一对称平面内相联通的管道。
4.按照权利要求3所述的汽液两相接触式高效换热器，其特征在于所说蒸汽喷嘴[2]拉瓦尔形管道出口扩散形管道[12]的轴向长度为2～10mm，侧面与水平面的夹角为15°～40°。
5.按照权利要求2所述的汽液两相接触式高效换热器，其特征在于所说混合管道[6]的收敛段为入口收敛形管道[7]与喉部收敛形管道[10]在同一对称平面内相联通的管道，扩散段为扩散形管道[11]，喉部为喉部收敛形管道[10]的出口与扩散形管道[11]的入口相吻接且在同一对称平面内相联通的管道，收敛段的入口端和扩散段的出口端加工有倒角；所说混合管道[6]内的消振腔为在喉部收敛形管道[10]内壁的圆周方向设置一圈环形槽[9]，在入口收敛形管道[7]内壁的轴向设置有4～8个可等分圆周且与环形槽[9]相联通的消振孔[8]。
6.按照权利要求5所述的汽液两相接触式高效换热器，其特征在于所说混合管道[6]入口收敛形管道[7]的轴向长度为混合管道[6]长度的1/10～1/6，喉部收敛形管道[10]的坡度为1∶30～1∶4，入口收敛形管道[7]的坡度为喉部收敛形管道[10]的坡度的1.5～2倍，扩散形管道[11]的坡度为喉部收敛形管道[10]的坡度的1.5～2倍、且方向相反。
专利摘要一种汽液两相接触式高效换热器,包括与蒸汽进汽管道相联通的蒸汽喷嘴,设置在蒸汽喷嘴外围与进水联通管联或连为一体的冷水管道。入口设置在蒸汽喷嘴出口外且与蒸汽喷嘴和冷水管道相联通的混合管。它还包括设置在冷水管道与混合管道之间的可调节冷水流量的限流器。具有结构简单、体积小、价格便宜、负荷适应范围宽、振动及噪音小、换热效率高等优点,可在能源、动力、化工等行业推广使用。
文档编号F28C3/00GK2443314SQ0022680
公开日2001年8月15日 申请日期2000年9月18日 优先权日2000年9月18日
发明者刘继平, 严俊杰, 林万超, 陈国慧, 邢秦安 申请人:西安交通大学