专利名称：两相流喷射式升压热交换器的制作方法
技术领域：
本发明属于热交换技术领域，主要提出一种两相流喷射式升压热交换器。
背景技术：
现有的射流式汽、水混合换热器大都没有增压功能，在使用时需另外配置相当数 量的驱动泵等设施才能实现热循环，不仅结构复杂、体积大、使用成本高，而且汽水混合速 度慢、热能损耗大，不利于节约电能和热能。为此，已申请的专利“双激波变声速增压热交换 器”从根本解决了汽、水混合器无增压功能的弊端，使其具有了热交换器和传输泵的功能， 起到了节约热能和电能、减少驱动泵的数量和配备功率，降低使用费用的目的。但由于其 汽、水两相流体是在有压力变化的圆柱形混合室内进行混合的，因而在混合过程中的增压 效果就会受到较大的影响，其输出混合物的压力只能达到蒸汽(或水)输入的压力，只适用 于进汽压力较高、进水压力(常压)较低的场合使用，因此在使用时仍需要一定功率的循环 泵参与运行，节能效果不明显，运行成本相对较高，并且使用范围有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的即由此产生，提出一种两相流喷射式升压热交换方法及交换器，使 其既适用于进汽压力较低、而进水压力较高的场合使用，又适用于进汽压力较低、而进水压 力较高的场合的场合使用。该热交换器在使用时具有显著的增压和瞬时加热的效果，从而 起到节约电能、热能、降低使用费用的作用。为实现上述目的，本发明采用的方法是将增压混合室腔体设计为渐缩结构，实现 汽压带动水压或水压带动汽压，即中心进汽/环周进水或中心进水/环周进汽的工作方式。本发明实现上述方法采用的交换器由喷管、三通壳体、增压混合腔、混合室、扩压 腔组成，增压混合室的腔体为渐缩结构，其大径与喷管相接、小口径端与混合室连通，喷管 设在管体的进口端，小口径端与增压混合腔的大口径端连通；扩压腔为渐扩结构，其小口径 端与混合室连通，增压混合腔、混合室、扩压腔连为一体。本发明的工作原理是基于两相流体理论的最新成果，将进入该热交换器内的蒸汽 或水在喷管中进行绝热膨胀后，以很高的流速从蒸汽喷管中喷出，我们称之为引射流体。由 于流速的提高，物质的压能向动能发生了转化，在喷嘴出口处高速流体的压力下降，在喷嘴 四周卷吸经过膜化处理的进水或蒸汽，并使其具有一定流速进入混合室腔体，在这个腔体 中，高速的蒸汽流和水直接接触，在高速引射流体的冲击力作用下均勻混合，蒸汽在膜化水 的表面凝结换热，发生由温差引起的热交换、由凝结引起的质量交换以及由速度差引起的 动量交换，形成具有一定计算容积比的汽水压缩混合物，在混合喷嘴的出口处形成压力激 波，两相流体通过激波之后，蒸汽和水的两相混合物完全凝结，流体速度降低，压力升高。变 声速增压热交换器技术是以场态激化强制完成瞬时换热、无外力增压双效应，其结合是输 出混合物的压力超过驱动流体的输入压力(进汽、进水压力)，达到高效增压和瞬时加热的 效果。此换热器的工作原理是引射和抽吸，即高压力的流体通过喷嘴产生引射流体，在喷嘴出口处降低压力，抽吸四周的低压流体，并在混合室渐缩型结构内产生混合。当引射流体为 蒸汽时，采用拉伐尔喷嘴，当引射流体为水时，采用渐缩型喷嘴。本发明具有以下特点1、组成零部件数量少，结构简单，可根据汽水压力分为中心进汽/环周进水及中 心进水/环周进汽两种结构。2、在混合室上设有仪表接口，便于安装仪表，观测运行工况。3、在混合腔与喷管相配合处增设水平直线部分(压力状态调节段)，用以调节汽 水混合状态和出水压力。4、混合室进口处将直线型轮廓线改为圆滑过度型轮廓线，用以减小调整流体的运 行阻力和避免涡流区的产生。
图1为本发明结构原理图。图2为本发明增压混合室结构原理图。图3为本发明中心进汽、环周进水的结构示意图。图4为本发明中心进水、环周进汽的结构示意图。图中，1、喷管，2、调节垫片，3、三通壳体，4、进水(汽)口，5、增压混合腔，6、混合 室，7、仪表连接口，8、法兰，9、扩压腔，10、圆滑过度型轮廓线，11、压力状态调节段。
具体实施例方式结合附图，给出本发明的实施例如下如图1结合图2所示，本实施例主要由喷管1、调节垫片2、三通壳体2、增压混合 管5、混合室6、及扩压腔9组成，三通壳体3上设有进汽(水)口、进水(汽)口 4、出水口， 喷管1通过法兰连接形式与三通壳体3上的进汽(水)相连。为调节进水量和进汽量，在 喷管1与三通壳体3之间的连接部位设有调节垫片2，以改变喷管距和调节进水(汽)量。 增压混合室5的腔体为渐缩结构，其大径与喷管1相接，小口径端与混合室6连通，增压混 合室5与喷管1相配合处为水平直线部分，即压力状态调节段11，混合室的进口处为圆滑 过度型轮廓线10，即流量调节段。喷管1设在管体的进口端，小口径端与增压混合腔的大 口径端连通；扩压腔为渐扩结构，其小口径端与混合室连通，增压混合腔、混合室、扩压腔连 为一体。增压混合腔端采用法兰连接形式与三通壳体3上的出水口相连；在混合室中部设 有螺纹连接的仪表连接口。喷管1通过蒸汽时采用的是文丘里管，通过冷水时采用渐缩管。 喷管1的出口端与增压混合腔5的大口径端连通。扩压腔9大口径端、进水(汽)口、喷管 的进入端通过法兰8与外界管道连接。本实施例在使用时，当具有一定压力、流速的蒸汽或 冷水进入喷管后，由于管径变小、流动介质的压力降低，流速急剧增大，形成高速射流喷入 增压混合腔内，与三通壳体3进口进入的水或蒸汽发生动能和热量的交换(即高温蒸汽遇 冷凝结，释放出大量热能，最终和给水迅速发生速度交换，使汽水混合物的流速急剧增加)， 产生激波，进入混合室内形成高温、高速水流流向扩压段，受扩压管管径的变化，水流流速 逐渐减少至外界循环网正常流速，这样部分功能转化为压力能，使压力升高，从而代替循环 泵，实现系统的循环。
本发明有两种工作方式如图3所示，其为中心进汽、环周进水的工作方式。蒸汽经喷管膨胀后进入混合 腔，与经进水通道(由喷管出口外表面和混合腔进口内表面组成)进入的水混合，最后从混 合腔的出口流出。中心进汽/环周进水结构的两相流喷射式升压热交换器可获得较大的升 压系数，宜用于进汽压力较高、而进水压力较低的场合。如图4所示，其为中心进水、环周进汽的工作方式。蒸汽经由喷管出口外表面和混 合腔进口内表面组成的蒸汽喷管膨胀后进入混合腔，与经喷管进入的水混合，最后从混合 腔的出口流出。中心进水/环周进汽结构的两相流喷射式升压热交换器可获得较低的最小 加热温升，宜用于进汽压力较低、而进水压力较高的场合。
权利要求
一种两相流喷射式升压热交换方法，其特征是将增压混合室腔体设计为渐缩结构，实现汽压带动水压或水压带动汽压，即中心进汽/环周进水或中心进水/环周进汽的工作方式。
2.一种实现权利要求1所述两相流喷射式升压热交换方法的交换器，包括喷管(1)、三 通壳体(3)、增压混合腔(5)、混合室(6)、扩压腔(9)，其特征是所述的增压混合室(5)的 腔体为渐缩结构，其大径与喷管相接、小口径端与混合室(6)连通，喷管(1)设在管体的进 口端，小口径端与增压混合腔(5)的大口径端连通；扩压腔(9)为渐扩结构，其小口径端与 混合室(6)连通，增压混合腔、混合室、扩压腔连为一体。
3.根据权利要求1所述的两相流喷射式升压热交换器，其特征是在所述的喷管(1) 与三通壳体(3)之间的连接部位设有调节垫片(2)。
4.根据权利要求1所述的两相流喷射式升压热交换器，其特征是在所述混合室(6) 中部设有螺纹连接的仪表连接口(7)。
5.根据权利要求1所述的两相流喷射式升压热交换器，其特征是所述混合室(5)的 进口处为圆滑过度型轮廓线(10)。
6.根据权利要求1所述的两相流喷射式升压热交换器，其特征是所述混合室(5)与 喷管(1)相配合处为水平直线部分，即压力状态调节段(11)。
全文摘要
本发明公开的一种两相流喷射式升压热交换器将增压混合室腔体设计为渐缩结构，实现汽压带动水压或水压带动汽压，即中心进汽/环周进水或中心进水/环周进汽的工作方式。本发明的工作原理是引射和抽吸，即高压力的流体通过喷嘴产生引射流体，在喷嘴出口处降低压力，抽吸四周的低压流体，并在混合室渐缩型结构内产生混合。当引射流体为蒸汽时，采用拉伐尔喷嘴，当引射流体为水时，采用渐缩型喷嘴。使其既适用于进汽压力较高、而进水压力较低的场合使用，又适用于进汽压力较低、而进水压力较高的场合使用。该热交换器在使用时具有显著的增压和瞬时加热的效果，从而起到节约电能、热能、降低使用费用的作用。
文档编号F04F5/00GK101936309SQ200910065340
公开日2011年1月5日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者曹辉, 王龙江 申请人:洛阳蓝海实业有限公司