专利名称：即热式增压热交换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽——水热交换器技术，主要提出一种即热式增压热交换装置。
现有汽——水热交换装置分为汽——水分流式(间接)热交换器(下称传统热交换器)和汽——水直接混合式热交换器。传统热交换器主要型式有板式热交换器和管式热交换器，这类热交换器的主要特点是蒸气与水通过板壁或管壁进行热交换，所以其结构复杂，热交换效率低(一般为80％～90％)，体积庞大，维护费用高。汽水直接混合式热交换器能充分利用蒸气的潜热，所以热效率大幅度提高(一般在95％以上)。例如专利号88212607.5，低噪声汽水混合加热器；申请号92244057，快速汽液混合器；申请号94229033，双喷流汽——水直接热交换器；申请号95216835，高效喷流气——水直接热交换器；申请号96222677，汽水直接热交换器；申请号97213204高效加热器等。
上述两类现有热交换器共同的不足之处是通过热交换装置其汽—水之间质量、动量、热量交换还不太充分，更主要的是其输出热水的压力始终不可能高于进口的蒸汽和水的压力，所以在一般供热、供暖工程中必需外加热水泵加压才能实现热水输送或保证系统循环。
本实用新型提出即热式增压热交换装置的目的即在于克服现有技术所存在的不足，使其具有自身增压且输出热水流量不受系统压力变化影响的特点。
本实用新型完成其发明任务所采取的技术方案是根据近几年发展起来的新兴学科——“二相流体动力学”和“传热学”等原理，对现有汽——水直接混合式换热器的流道进行重新构造与设计。本实用新型换热器包括蒸汽进口，前喷咀，冷水进入喷咀，后喷咀；前喷咀流道为前端缩径后端扩径或等径的结构，其喉部截面等于临界截面面积，即马赫数M＝1；在此蒸气速度等于当地声速，经流道后端的渐扩径段，蒸气压力进一步降低，而流速进一步扩大，此时前喷咀流道喷出的蒸气为迢声速流；后喷咀流道的前端为渐缩径、后端为渐扩径的结构，其喉部截面大于临界截面面积，使喉部及渐扩段皆形成迢声速流。截面积变化决定马赫数M的大小。在一定条件下，当后喷咀流道的渐扩段形成弥散激波，混合物流经激波后，压力产生增跃(增密跳跃)，波后压力值与M2成正比，当背压(系统阻力)波动时，激波位置在渐扩段内前后移动，保证稳定运行。本实用新型设计的流道结构可以保证装置输出的热水压力大大高于进口的蒸气压力和冷水压力即增压。
混合物流经初期混合，特别是经激波区激烈混合(交换)，使汽——水的各个参量交换更充分，形成即热式高效热交换。
本实用新型所具有的效果本实用新型效果主要特点是(1)本装置输出热水的压力远远大于进口蒸气和冷水的压力，即不需要外加任何能源，而是靠本“装置”自身增压，本“装置”相当自身带有一台输送“泵”。
本实用新型的试验装置实测数据进口蒸气压力0.36MPa进口冷水压力0.04MPA
输出热水压力0.68MPa(热水与冷水的温差为41℃)上述实测数据表明，本实用新型这种性能指标是现有其它形式的汽水热交换装置都不可能达到的。
(2)当进口蒸气和水的压力不变时，本实用新型输出的热水流量是恒定的，不会因为系统阻力(压力)的变化而波动。
例如本实用新型的试验装置实测数据系统压力在0.05-0.65MPa变化时，其输出流量的误差ΔQ/Q＝0.012，这在测量仪表误差值范围之内，可以认为输出的流量Q是恒定的。Q-P特性如此“硬”，是任何现有的泵所不能达到的。
(3)对进口蒸气和水的压力要求低。
本实用新型试验装置实测数据在进口蒸气压力0.01MPa，进口冷水压力0.01MPa时，不但能正常换热而且热水输出压力达到0.16Mpa。
(4)进口蒸气和进口冷水压力波动范围很大时仍能稳定换热和增压运行。
例本实用新型实验装置在蒸气压力从0.01＜Pa～0.36MPA，冷水压力从0MPa～0.16MPa都能正常稳定运行。
(5)热交换速度快且更充分蒸气和冷水通过本装置(试验装置通径DN20，轴向尺寸为310毫米)时即输出温度稳定的增压热水。所以是“即热”式热交换器，热交换率更高，达99％以上。
(6)体积小、噪音低(60分贝以下)；(7)不会结垢，同时因为无相对运动零件，故而无磨损，无须维修。
实施例附
图1为本实用新型结构示意图。
参照附图给出的实施例对其结构加以进一步说明如附
图1所示结构，其包括有蒸气入口、前喷咀7、冷水喷咀2、后喷咀5，9为左端法兰，4为右端法兰，前喷咀流道1的前部为渐缩径结构，后部为渐扩径结构，其喉部截面等于临界截面面积，即马赫数M＝1，速度等于当地声速，冷水经喷咀2进入负压腔，汽——水在负压腔进行质量、动量和热量交换，由于压力为负压，两相速度差大，所以汽——水的弥散程度高，其各参量的交换比较充分。后喷咀流道3的前部为渐缩径结构，后部为渐扩径结构，其喉部截面大于临界截面面积，使喉部及渐扩段皆形成迢声速流。图中6为换热器壳体，8为法兰。
权利要求1.一种即热式增压热交换装置，包括蒸气进口、前喷咀(7)、冷水进入喷咀(2)、后喷咀(5)和汽——水混合物出口；前喷咀流道(1)为前部渐缩径后部渐扩径或等径的结构，后喷咀流道(3)为前部渐缩径后部渐扩径的结构；其特征是前喷咀流道(1)的喉部截面等于临界截面面积，后喷咀流道(3)的喉部截面大于临界截面面积。
专利摘要本实用新型属于汽－水热交换器技术。其包括蒸气进口、前喷嘴、后喷嘴、冷水进入喷嘴和汽－水混合物出口;其中前、后喷嘴流道的前部为渐缩径,后部为渐扩径结构,本实用新型将前喷嘴流道的喉部截面设计等于临界截面面积,即马赫数M=1,后喷嘴流道的喉部截面大于临界截面面积。本实用新型装置输出热水的压力大于进口蒸气和冷水的压力,即不需要外加任何能源,当进口蒸气和水的压力不变时,该装置输出的热水流量恒定。
文档编号F28C3/08GK2399695SQ99256549
公开日2000年10月4日 申请日期1999年12月11日 优先权日1999年12月11日
发明者潘安康 申请人:潘安康