专利名称：蒸汽压力给水器及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气压给水装置，特别是蒸汽压力给水器及其应用。
气压给水装置的结构特点是，压力气源与水箱联通，气相压力直接加压使液体获得稳定输送压力，采用不会凝结的压缩空气作气源虽然不会出现发生相变导致压力波动的不稳定工况，但获得高压大流量压缩气体能耗高，压缩空气与液体混合有不良反应时不能应用，采用同一物质的蒸汽对液体加压的优点是不会有不良反应发生，获得高压蒸汽容易，压力流量调节方便，但必须阻止汽液结合时发生的相变传热，100度温差时水的汽液自由结合界面发生传质速度＞数百公斤/平方米·小时，如不能阻止和减缓相变传热显然保证汽相压力稳定需要更多蒸汽。
本发明的目的是提供一种蒸汽压力给水器，该装置蒸汽压力不受外界影响，输送高温高压液体容易，没有汽蚀限制，调节压力流量方便，节能节电，可用于汽相与液相混合没有不良反应的液体输送。
本发明的目是这样实现的采用一独立蒸汽发生器作压力源，蒸汽发生器有一内置加热器，可通过其它高温载热体(例如过热蒸汽)加热获得较高压力蒸汽，另有一外置加热器可采用洁净化学能源燃烧加热获得蒸汽，其作用是保证蒸汽压力不受外界影响，始终保持稳定，蒸汽发生器通过蒸汽调压阀，汽连通道，压力切换阀组分别接入两个汽压水箱，水箱底部出水口经出水切换阀组接通出水管构成汽压供水回路，其作用是在汽压水箱中通入蒸汽，在蒸汽压力下水对外输送，表面冷确器，喷淋冷却器经冷却切换阀组接通冷水源，补水源经补水切换阀组接入汽压水箱构成冷却降压补水回路，其作用是先冷却水箱使其压力降低再向里补充水，节约补水能耗，汽压水箱内有浮动活塞，浮动活塞由定位管板，定距杆，多孔圆球体组成，多孔圆球体比重约0.5-0.8，粒度1-30MM，堆积高度100-1500MM，导热小于0.3J/M.S.C.蒸汽发生器的热负荷由三部分组成
Q0＝Q1*K1(冷凝负荷)+Q2(体积移动负荷)+Q3*K2(填料导热量)K1-自由液面积 K2-填料投影面积(三角型排列)Q1-蒸汽在水平面的冷凝速度，主要受液体对流扩散速度影响可通过下式计算(对流换热及换热器原理及计算，清华大学热能工程较研组，1-184式.59)0.25NU＝0.56[(Gr*Pr)*L*cosQ]
(h＝数千KcaL/M2.H.C)h*A0*T0＝Q1或简化为水平大管径凝结放热(传热学.章熙民.7-2a.172)
计算管径[米] K值0.01 3.1621.01.010.0 0.56100.0 0.316显然直径足够大时表面接近平面。
Q2＝V0/U″*(I″-I′) 3 3式中V0--输送水体积M/HU″-压水蒸汽比容M/KGI″--蒸汽焓KCAL/KG I′--凝结水焓KCAL/KGQ3可根据″填充床传热传质过程″(日.若尾法昭.化学工业出版社.157)确定Q0带入的所有热量都被液体吸收并未损耗，但液体温度升高所以本发明用于输送需加热的流体特别有利，例如锅炉给水输送为了连续给水，两个汽压水箱是交替工作的，一个在低压下实现补水，另一个靠蒸汽压力实现对外供水，为了提高装置可靠性各切换阀采用三通自动阀，主要用于输送60度以上热水；弗点温度小于100度的低弗点介质；汽相与液相混合没有不良反应的其它液体。
蒸汽压力给水器与泵送相比突出优点是1. 输送高温液体不会汽蚀，例如345.74C的水(15.68MPa)，给水温度提高有利于提高卡诺循环效力，泵不可能输送这样高温度的水。2. 电耗大幅度降低，不同给水压力下的节电比(补水压力0.3626MPa)给水压力[MPa] 节电比[％]1.568(16.0) 0.7682.94(30.0) 0.8765.88(60.0) 0.93816.17(165) 0.97753. 没有运转部件，不会泄漏，4. 可以一机多用(通过减压节流同时输出不同的压头和流量)满足多种需要下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
(
图1)是总部置图，(其中左边汽压水箱处于输水状态，右边汽压水箱处于补水状态，主要部件剖视处理)图中蒸汽发生器(1)，内置加热器(2)，外置加热器(3)汽连通道(4)，压力切换阀组(5)，表面冷确器(6)喷淋冷却器(7)，汽压水箱(8)，浮动活塞(9)，限位管板(10)，定距杆(11)多孔圆球体(12)，冷却切换阀组(13)，冷水源(14)，补水源(15)补水切换阀组(16)，出水管(17)，出水切换阀组(18)，蒸汽调压阀组(19)(图1)中，采用一独立的蒸汽发生器(1)作压力汽源，蒸汽发生器有内置加热器(2)，外置加热器(3)，其作用是，保证汽体压力不受外界影响，始终保持稳定，蒸汽发生器(1)通过蒸汽调压阀(13)，汽连通道(4)，压力切换阀组(5)分别接入两个汽压水箱(8)水箱底部出水口经出水切换阀组(18)接通出水管(17)构成汽压供水回路，表面冷确器(6)喷淋冷却器(7)经冷却切换阀组(13)接通冷水源(14)，补水源(15)经补水切换阀组(16)接入汽压水箱(8)构成冷却降压补水回路，汽压水箱(8)内有浮动活塞(9)，浮动活塞由定位管板(10)，定距杆(11)，多孔圆球体(12)组成，作用是尽量减少汽液界面的传质和传热，多孔圆球体可以滚动自动贴近水箱壁面起到密封作用，两个汽压水箱交替工作，一个通过冷却阀(6)接通冷却源，对内部喷水降压后在低压下实现补液另一个通过压力调节阀(8)接通蒸汽发生器，同时开启出水切换阀组(18)对外供液。
下面通过有一定条件的实施例对本发明进一步说明。用水蒸汽输送水输水压力2.93MPa 液体温度140C，蒸汽压力Pq＝2.93MPa(30KGf/CM2)蒸汽温度Tq＝232.70C 蒸汽比容U″＝0.06793M3/KG蒸汽焓＝2797.49KJ/KG 潜热＝2212.07KJ/KG平均温度0.5*(232.7+140)＝186.35C当量直径10.0M 蒸汽流速0.1M/S(设定)-6 -6蒸汽粘度＝1.51*10KGf.S/M2 凝结水粘度＝15.3*10
活塞高度＝0.5M 汽压水箱直径＝0.5M 填料直径＝0.01M
＝2908.8W/M2.S.C(近似10M水平大管)自由界面时冷凝汽量 G＝2908.8*92.7/2212*1000＝0.1219KG/S.M2＝0.1219*3600＝438.85KG/H.M2显然凝结汽体会造成压力大的波动，大大增加了补充汽量，实际应用带来困难。采用浮动活塞时根据″填充床传热传质过程″(日.若尾法昭.化学工业出版社.157)蒸汽与活塞间的导热调节系数a＝1.0蒸汽导热系数Kg＝0.0357 Kcal/m.h.c1表压下导热系数K0＝0.0269Kcal/m.h.c
Kfx=0.03571+0.01/0.5*0.14=0.312]]>
还有部分蒸汽直接与液面接近2 2自由面积K1＝(1.0/0.5Dp)/[Dp*0.5Dp-(3*0.785*Dp*1/6)]2＝(1.0/0.00005)*
＝20000*
＝0.22M2/M2冷凝负荷＝0.22*2908.8＝639.94 W/M2.S.C总传热负荷＝639.94+66.68＝706.6W/M2.S.C浮动活塞的主要作用是有效减少了蒸汽与液面接近的表面积，使凝结负荷大幅度降低。(约76％)2水箱截面积＝0.785*0.5＝0.196M2热负荷＝0.196*706.6＝138.49W/S.C输水体积汽量G1＝35/0.06793＝515.2KG/H冷凝汽量G2＝138.49*92.7*3600/2212*1000＝20.89 KG/H用汽量＝G1+G2＝515.2+20.89＝536.09KG/H水箱汽空间容积＝0.196*3＝0.588M3冷却进水温度＝20C 冷却进水加热温度140C冷却压力0.3626MPa(3.7KGf/CM2)
＝38.16KG/周期(工作3.92秒)补水时间＝0.588/35＝0.0168H/周期(约1分钟)
独立蒸汽发生器热负荷(采用饱和水作补水223C，锅炉对流管束出口烟气加热)，传热量为536.09*(2797.49/4.1816-223)/0.95＝251680.1KCAL/H省煤器进口烟温减少15C左右对工作无影响，节省了输水电耗技术上也很容易实现。
NO-NB/NO＝42.89-4.68/42.89＝0.89(节电89.1％)年运行7000小时节电(42.89-4.68)*7000＝267470KW/年年节约电费267470*0.5＝133735元/年用泵输送140C水，安装高度Z0＞35M，工艺上十分困难Z0=H0-H1-Pgrg=8.5-4-37000920=35.7M]]>将实施例的结果汇总如下1.蒸汽发生器进水温度 C 223进水流量KG/H 531运行压力MPa 2.93热负荷 KW/H 292.652.汽压水箱直径MM500(两只)容积M30.589冷却水温度 C 20冷却水量KG/周期 38.16周期S 59.4冷却时间S 3.92补水温度C 140补水流量KG/H 32687.33.电耗 KW/H 4.68.蒸汽压力输送弗点温度小于100度的低弗点介质，汽相与液相结合没有不良反应的其它液体，与实施例的工作原理一样。
权利要求
1.一种气压给水装置特别是蒸汽压力给水器，该装置有压力汽源与水箱连通，其特征是采用一独立蒸汽发生器(1)作压力源蒸汽发生器(1)通过蒸汽调压阀(19)，汽连通道(4)，压力切换阀组(5)分别接入两个汽压水箱(8)，水箱底部出水口经出水切换阀组(18)接通出水管(17)构成汽压供水回路，表面冷却器(6)喷淋冷却器(7)经冷却切换阀组(13)接通冷水源(14)，补水源(15)经补水切换阀组(16)接入汽压水箱(8)构成冷却降压补水回路，汽压水箱内有浮动活塞(9)降低冷凝负荷。
2.根据权利要求1所述蒸汽压力给水器，其特征是浮动活塞(9)的构造是上下限位管板(10)中间夹装多孔圆球体(12)
3.根据权利要求1所述蒸汽压力给水器，其特征是独立蒸汽发生器(1)有内置加热器(2)，外置加热器(3)。
4.根据权利要求1所述蒸汽压力给水器，其特征是各切换阀组是三通自动阀
5.根据权利要求1所述蒸汽压力给水器，其特征是多孔圆球体(12)比重约0.5-0.8，粒度1-30MM，堆积高度100-1500MM。
6.根据权利要求1-5所述蒸汽压力给水器主要用于输送60度以上热水，沸点温度小于100度的低弗点介质，汽相与液相结合没有不良反应的其它液体。
全文摘要
本发明涉及一种气压给水装置“蒸汽压力给水器及其应用”,采用独立的蒸汽发生器接通两个汽压水箱,水箱内设置热阻较大的浮动活塞阻挡汽相与液相之间的相变发生,只需不间断补充少量蒸汽便能保持汽相压力稳定液体同时获得稳定的输送压力,多组自动切换阀组保证两个汽压水箱交替工作于输液或补液,用于汽相与液相接合没有不良反应的液体输送,比泵送节电,输送高温液体不会汽蚀,调节方便。
文档编号F22D5/00GK1246595SQ98118209
公开日2000年3月8日 申请日期1998年8月30日 优先权日1998年8月30日
发明者王卫民, 王作民 申请人:王卫民