专利名称：一种多效复叠式喷射式热泵及大压比真空泵的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业余热回收和真空泵技术领域，特别涉及一种多效复叠式喷射式热泵及大压比真空泵。
背景技术：
喷射器技术的应用领域十分广泛，包括采用蒸汽、其它高压气体及液体作为驱动流体进行两种压力不同的流体直接引射混合并产生中间压力的混合流体以备下游工艺应用，利用引射低压气体特性而产生真空效果的各类真空泵等，其中在热电厂采用蒸汽喷射器通过汽轮机中压抽汽作为驱动流体引射低压汽轮机排气并用于供热，在理论上可获得良好节能效果。其它工业生产流程中需要保持真空度或物质分离等工艺过程也使得喷射器技术的应用范围进一步扩大。传统的喷射器的结构如图I所示，该喷射器I由依次连接的设有喷嘴2的入口段
3、混合段4、喉部5及扩压段6所组成，图I中，驱动流体A与被引射流体B是在同一级喷射器结构中混合的，并被加压后送出混合气体C。但是，目前实际存在的问题是，目前传统的流体喷射器由于受限于其驱动流体和被抽吸流体的压力比限制，往往只有在一定的压缩比及膨胀比的范围之内才具有较大的引射比，且其引射比通常在02 O. 8左右，如果偏离其合理的压缩比及膨胀比范围，则其引射比大为降低到1%的数量级，在热电联产余热回收领域、各类气体及其它物质分离与混合工艺领域等失去应用价值。至于压力比范围较大的喷射式真空泵结构，由于其主要功能是保持工艺过程所需的必要真空而非为了大量抽吸低压气体，经常为了获得较高真空而不惜承受更低的引射效率，但其付出的能耗及初投资代价较大。因此，传统的流体喷射器只有在一定压缩比范围内(通常2 3左右)效率较高，超出一定范围则效率急剧下降，也正因此喷射器技术的应用范围和规模受到其固有特性的限制。因此，有必要探寻全新的喷射式热泵或大压比真空泵的设计方案及其结构，以提高喷射器的引射性能，并大幅降低喷射器的造价及运行能耗。
实用新型内容本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种采用多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵，可大幅降低喷射器的不可逆损失，实现在大压比情况下大幅提高低压流体引射比并大幅增加其与驱动流体的混合后流体的压力，创造性地解决了将喷射器技术应用于大压比条件下的喷射式热泵和真空泵的引射比过低及能耗过高的技术难题。本实用新型的具体描述是一种采用多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵，其特征在于，所述的喷射式热泵及大压比真空泵采用多级串并联且驱动流体分级做功的多效复叠式结构，该多效复叠式结构包括依次复叠式连接的首级喷射器、末级喷射器、末级流量分配器；该首级喷射器和末级喷射器均由依次连接的设有喷嘴的入口段、混合段、喉部及扩压段所组成，末级流量分配器开有末级混合引出口和混合流体出口，首级喷射器的首级引射口与末级喷射器的末级扩压段的末级混合引出口通过引射连通管相连；本实用新型的工作过程为驱动流体进入首级喷射器的首级入口段的首级喷嘴的进口，驱动流体与引射流体在首级混合段混合后经过首级喉部、首级扩压段后进入末级喷射器的入口段的末级喷嘴，并与末级喷射器引射口的被引射流体混合后经末级喷射器的喉部进入末级扩压段，然后进入末级流量分配器后一部分通过末级混合引出口被送往高压级弓I射混合压缩，其余部分经混合流体出口作为混合流体送出。上述的喷射式热泵及大压比真空泵，还可包括在所述的首级喷射器和末级喷射器之间连接一个或依次连接多个中间级喷射器，其中，首级喷射器的首级扩压段首先与中间级喷射器的入口段相连，经中间级喷射器扩压段后再与末级喷射器的入口段相连，末级流量分配器的末级混合引出口与中间级喷射器的中间级引射口通过引射连通管相连，首级喷射器的首级引射口与复叠式中间级的中间级扩压段的混合引出口通过引射连通管相连。上述的末级流量分配器的内部可设置或不设置热交换器。上述的首级喷射器的首级喷嘴以及末级喷射器的喷嘴采用可调式或固定式结构喷嘴。本实用新型的特点及有益效果本实用新型的喷射式热泵和大压比真空泵之所以称之为多效复叠引射方式，是因为驱动流体(A)在喷射器内将其高压级能量不是一次转移给被引射流体，而是多次分级转移，其中每一级均引射混合部分较低压力的流体以增大其流量，并在下一级继续做功并引射更多的低压流体，实现了最初高位动量梯级利用、大幅较低引射混合过程的不可能损失， 因此称之为“多效”。同时，前一级的被引射流体来自于后一级混合加压之后的较高压力的流体，各级流体的物质与能量交换关系形成“复叠”方式。正是上述多效复叠引射方式使得采用本实用新型设计方案的喷射器在大压比条件下(包括被引射流体的压缩比或压力增大比例和驱动流体的膨胀比或压力较低比例)仍可获得更高引射比。本实用新型是在解决目前实际工程中存在的采用喷射式热泵如何高效吸收其压力远低于驱动气体的被引射气体并使混合流体达到更高混合压力的难题，或者在大压比条件下高效实现更高的真空度的微调，提出的完整的技术解决方法，避免了采用常规的喷射式热泵或真空泵由于难以适应实际工程中必然存在的各工质压力及参数不匹配而导致引射比过低、节能性及经济性过差而使喷射器应用范围严重受限的问题，该多效复叠式喷射式热泵系统比传统喷射式热泵的引射能力提高2 5倍以上。与已有的喷射器结构相比，在普遍存在的工程条件下可基本实现乏汽吸收效率相当，而初投资大幅降低的效果，并且由于喷射器属纯粹机械部件，无任何转动或移动部件， 其运行可靠性更高，由此可大幅扩大喷射器技术的应用领域，提高热力系统的能源综合利用效益，具有工程实用价值。
图I是传统的喷射器的结构示意图；图2是本实用新型采用两级结构的多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空栗的实施例结构不意图；图3是本实用新型采用三级结构的多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵的实施例结构示意图。图1、2、3中各部件编号与名称如下复叠式首级喷射器I、首级喷嘴2、首级入口段3、首级混合段4、首级喉部5、首级扩压段6、复叠式中间级喷射器7、复叠式末级喷射器8、末级流量分配器9、混合流体出口 10、 热交换器11、首级引射口 12、中间级引射口 21、中间级喷嘴22、中间级扩压段26、中间级混合引出口 27、中间级引射连通管28、末级引射口 31、末级喷嘴32、末级扩压段36、末级混合引出口 37、末级引射连通管38、驱动流体A、被引射流体B、混合流体C。
具体实施方式
本实用新型提出的采用多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵，结合附图及实施例详细说明如下本实用新型的具体实施例如下实施例I :采用双级结构的多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵，如图2所示，该实施例采用双级串并联且驱动流体分级做功的复叠式结构，包括依次复叠式连接的首级喷射器I、末级喷射器8、末级流量分配器9 ;该首级喷射器I和末级喷射器8均由依次连接的设有喷嘴的入口段3、混合段4、喉部5及扩压段6所组成，末级流量分配器9 开有末级混合引出口 37和混合流体出口 10，首级喷射器I的首级引射口 12与末级喷射器 8的末级扩压段36的末级混合弓丨出口 37通过末级引射连通管38相连；其中，驱动流体A进入复叠式首级喷射器I的首级入口段3的首级喷嘴2的进口，驱动流体与引射流体在首级混合段4混合后经过首级喉部5、首级扩压段6后进入复叠式末级喷射器8的入口段的末级喷嘴32，并与末级引射口 31的被引射流体B混合后经复叠式末级喷射器8的喉部进入末级扩压段36，然后进入末级流量分配器9后一部分通过末级混合引出口 37被送往高压级引射混合压缩，其余部分经混合流体出口 10作为混合流体C送出。上述末级流量分配器9的内部可设置或不设置热交换器11。复叠式首级喷射器I的首级喷嘴2以及复叠式末级喷射器8的喷嘴32可采用可调式或固定式结构喷嘴。实施例2 :采用三级结构的多效复叠引射方式的喷射式热泵及大压比真空泵，如图3所示，实施例2与上述实施例I的不同在于，增设一个中间级喷射器结构，其中各级的流体进出口流程相应地做出一定调整，具体调整如下复叠式首级喷射器I的首级扩压段6 首先与复叠式中间级喷射器7的入口段相连，经中间级扩压段26后再与复叠式末级喷射器 8的入口段相连，复叠式末级8的末级流量分配器9的末级混合引出口 37与复叠式中间级 7的中间级引射口 21通过末级引射连通管38相连，复叠式首级喷射器I的首级引射口 12 与复叠式中间级7的中间级扩压段26的中间级混合引出口 27通过中间级引射连通管28 相连。该三级结构的其它部分与实施例I中的双级结构相同。该三级结构系统特别适合于驱动流体与混合流体、被引射流体与混合流体之间的压力比更大的吸收式热泵及真空泵领域。本实用新型还可在所述的首级喷射器和末级喷射器之间依次连接多个中间级喷射器，其中被抽吸流体是由喷射器的复叠式末级引射口吸入，末级扩压段出口部分混合流体送往前一级引射口被引射加压，如此类推，复叠式首级引射口吸入的流体压力比被抽吸流体原有压力高得多，从而由首级喷嘴进入的较高压力的驱动流体就可引射获得更高压力的混合流体，并由首级扩压段送出到下一级继续引射做功，由此可将总体引射效率提高 2 5倍以上。该多效复叠式引射方式可用作高效大压比喷射式热泵和真空泵。需要说明的是，本实用新型提出了如何解决采用喷射器技术应用于大压比条件下的喷射式热泵及真空泵领域实现高效引射混合的问题的方法，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和不同结构的具体实施装置，上述具体实施方式
仅仅是其中的两种而已，其它类似的简单变形的实施方式均落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种多效复叠式喷射式热泵及大压比真空泵，其特征在于，所述的喷射式热泵及大压比真空泵采用多级串并联且驱动流体分级做功的多效复叠式结构，该多效复叠式结构包括依次复叠式连接的首级喷射器、末级喷射器、末级流量分配器；该首级喷射器和末级喷射器均由依次连接的设有喷嘴的入口段、混合段、喉部及扩压段所组成，末级流量分配器开有末级混合引出口和混合流体出口，首级喷射器的首级引射口与末级喷射器的末级扩压段的末级混合引出口通过引射连通管相连。
2.如权利要求I所述的喷射式热泵及大压比真空泵，其特征在于，还包括在所述的首级喷射器和末级喷射器之间连接一个或依次连接多个中间级喷射器，其中，首级喷射器的首级扩压段首先与中间级喷射器的入口段相连，经中间级喷射器扩压段后再与末级喷射器的入口段相连，末级流量分配器的末级混合引出口与中间级喷射器的中间级引射口通过引射连通管相连，首级喷射器的首级引射口与复叠式中间级的中间级扩压段的混合引出口通过引射连通管相连。
3.如权利要求I所述的喷射式热泵及大压比真空泵，其特征在于，所述的末级流量分配器的内部设置或不设置热交换器。
4.如权利要求I所述的喷射式热泵及大压比真空泵，其特征在于，所述的首级喷射器的首级喷嘴以及末级喷射器的喷嘴采用可调式或固定式结构喷嘴。
专利摘要本实用新型涉及一种多效复叠式喷射式热泵及大压比真空泵，属于工业余热回收和真空泵领域，该喷射式热泵及大压比真空泵采用多级串并联且驱动流体分级做功的多效复叠式结构，该结构包括依次复叠式连接的首级喷射器、末级喷射器、末级流量分配器；该首级喷射器和末级喷射器均由依次连接的设有喷嘴的入口段、混合段、喉部及扩压段所组成，末级流量分配器开有末级混合引出口和混合流体出口，首级喷射器的首级引射口与末级喷射器的末级扩压段的末级混合引出口通过引射连通管相连；本实用新型采用全新设计的多级复叠式引射方式以大幅提高引射效率，可将总体引射效率提高2～5倍以上。该多级复叠式引射方式可用作高效大压比喷射式热泵和真空泵。
文档编号F25B30/06GK202350389SQ20112051039
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者张军, 张茂勇 申请人:北京中科华誉能源技术发展有限责任公司