直熱式汽水換熱器及換熱機組制造技術

一種直熱汽－水熱交換器，由殼體及芯體兩部分組成，其特征在于：其殼體為三段式結構，第一段殼體上設有蒸汽進口（Ｋ１），在第二段殼體上設有一低溫水進口（Ｋ２），第三段殼體上設有一運行啟動口（Ｋ３）和一工作狀態(tài)檢測點（Ｋ４），此外，第三段殼體上還設有高溫水出口（Ｋ５），殼體內(nèi)部由相互關聯(lián)的芯體組成，第一段芯體固定在第一段殼體與第二段殼體之間，其收縮口位于第二段芯體入口漸縮管腔中，第二段芯體固定在第二段殼體與第三段殼體之間，其末端處于狀態(tài)檢測點位置，其狹小出口與第三段芯體入口同心，相互之間有一段空腔，第三段芯體嵌接固定在第三段殼體上，其漸擴拉伐爾出口與殼體出口平齊。在第一段芯體外緣設有可使第一段芯體橫向移動，從而調節(jié)第一段芯體的收縮口外壁與第二段芯體入口漸縮管腔內(nèi)壁之間的間隙的調節(jié)機構。（*該技術在2014年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及一種對水蒸氣和冷水進行直接熱交換的直熱式汽水換熱器，以及使用了這種換熱器的直熱機組。
技術介紹
現(xiàn)有技術中的換熱器品種繁多、結構復雜，但是普遍都存在換熱效率低的問題，在節(jié)能、環(huán)保問題日益突出的今天，換熱效率的高低直接決定了換熱器的品質和生命。同質二元混合物特性研究的最新研究成果指出同質二元混合物在汽、液二相流向液體單相流轉變的過程中，除了發(fā)生熱量的傳遞之外，也發(fā)生熱能向機械能的轉變。在無序轉變的條件下，這種轉變會表現(xiàn)為瞬間的，間斷的熱量傳遞和強烈的汽水撞擊。在通常情況下，這種無序轉變都是需要盡力消除的。但如果這種轉變處在有序控制下，則會表現(xiàn)為連續(xù)的、平穩(wěn)地熱量傳遞和規(guī)律的能量轉換。轉換的結果是對液體的瞬間加熱和產(chǎn)生單向的，大于原系統(tǒng)狀態(tài)的輸出壓力。這一原理，導致了直熱機組的專利技術，并指導了其在工程實踐中的應用。
技術實現(xiàn)思路
本技術提出了一種換熱效率很高(接近于1)的直熱式換熱器以及使用了這種換熱器的直熱機組。為了實現(xiàn)本技術，提出一種直熱汽——水熱交換器，由殼體及芯體兩部分組成，其特征在于其殼體為三段式結構，第一段殼體上設有蒸汽進口K1，在第二段殼體上設有一低溫水進口K2，第三段殼體上設有一運行啟動口K3和一工作狀態(tài)檢測點K4，此外，第三段殼體上還設有高溫水出口K5，殼體內(nèi)部由相互關聯(lián)的芯體組成，第一段芯體固定在第一段殼體與第二段殼體之間，其收縮口位于第二段芯體入口漸縮管腔中，第二段芯體固定在第二段殼體與第三段殼體之間，其末端處于狀態(tài)檢測點位置，其狹小出口與第三段芯體入口同心，相互之間保有一段空腔，第三段芯體嵌接固定在第三段殼體上，其漸擴拉伐爾出口與殼體出口平齊。在第一段芯體外緣設有可使第一段芯體橫向移動，從而調節(jié)第一段芯體的收縮口外壁與第二段芯體入口漸縮管腔內(nèi)壁之間的間隙的調節(jié)機構。所述調節(jié)機構可以是蝸輪副。本技術還提出一種直熱汽——水熱交換機組，包括蒸汽源、熱交換器、循環(huán)泵、排水閥、凝水箱以及其它熱交換機組的必要部件，其特征在于使用了前述的熱交換器。所述交換機組還可以包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)直熱機組啟動、運行、關閉、調節(jié)的全自動化控制，對各種參數(shù)的實時顯示、監(jiān)測；定時啟停和預定時啟停控制；運行參數(shù)和報警值可任意設定；備有手動操作控制鍵，在應急狀態(tài)下可人為干預處理。本技術具有如下優(yōu)點(1)節(jié)約蒸汽在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，汽水熱交換器的耗汽量Gs等于Gs1＝Gw*CP*(t1-t2)/k*『i``(pn)-CP*tK』式中Gw(噸/小時)—熱交換器耗水量；t1(℃)—熱交換器出口的水溫；t2(℃)—熱交換器前的水溫；K—汽水熱交換器的效率；i``(Pn)(千卡/公斤)—壓力為Pn的進入熱交換器的蒸汽的焓值；tK(℃)—從熱交換器出來的冷凝水的焓值；CP(千卡/公斤*度)—常壓下水的比熱(計算中如缺此值，則取作等于1)。的耗汽量等于Gs2＝GCM*CP*(t出口——t入口)/K*式中GCM(噸/小時)—通過裝置的混合物耗量；t出口(℃)—裝置出口的水溫；t入口(℃)—裝置入口處的水溫；i``(pn)(千卡/公斤)—進入裝置的壓力為Pn的蒸汽的焓值；CP(千卡/公斤*度)—常壓下水的比熱(計算此值取作1)。由此，蒸汽的節(jié)約量為ΔGn＝Gs1-Gs2(噸/小時)(2)節(jié)約電能在新系統(tǒng)中使用網(wǎng)路(循環(huán))泵時，電能的節(jié)省取決于在泵的吸入口建立揚程和流量時所需要的電功率，這種增壓和流量是可以由直熱機組全部或部分實現(xiàn)的。這一增壓值，隨著蒸汽和水進入裝置時的參數(shù)的變化而變化，因此電能的節(jié)約值也隨之變化，而且在供暖系統(tǒng)中，其節(jié)約值還隨著外部空氣溫度的降低而增大。電能的節(jié)約值，可用經(jīng)驗方法予以測定，測量出在新系統(tǒng)中由泵所建立的增壓值ΔH新，減去必需的電功率N新，將其與現(xiàn)存系統(tǒng)中的必需電功率N現(xiàn)存(當增壓值為ΔH現(xiàn)存)相比即可求得。要注意，測量一定要在系統(tǒng)中的循環(huán)水量GB相同時的條件下進行。所需電功率用下式進行計算N＝GB*ΔH/(367*n液壓)式中N(千瓦)—網(wǎng)路(循環(huán))泵電機所需電功率；GB(噸/小時)—網(wǎng)路(循環(huán))泵循環(huán)量；ΔH(米)—泵的吸入口與增壓后的壓力差(增壓值)；n液壓—泵的液壓效率(如缺數(shù)據(jù)，則取作等于0.7)為了進一步節(jié)約電能，應當根據(jù)在新系統(tǒng)中所需電功率最大值來確定新采用較小泵的功率。在供暖系統(tǒng)中，當系統(tǒng)熱負荷，熱水循環(huán)量，管網(wǎng)壓力與所提供的直熱機組工作參數(shù)都吻合的情況下，可以完全取消循環(huán)泵。(3)降低用于修理和供暖季節(jié)前的準備工作費用用于修理和供暖季節(jié)前的準備工作的費用大小，取決于汽水熱交換器的狀態(tài)。而直熱機組裝置的拆卸、檢查并安裝復位，大約只需要2小時。附圖說明圖1是本技術的直熱式汽——水熱交換機結構示意圖；圖2A是本技術的直熱式換熱機組的示意性的主視圖；圖2B是本技術的直熱式換熱機組的示意性的俯視圖；圖2C是本技術的直熱式換熱機組的示意性的側視圖；。具體實施方式圖1所示直熱汽——水熱交換機由殼體及芯體兩部分組成。其外殼體為三段式結構，第一段殼體S1上設有蒸汽進口K1，在第二段殼體S2上設有一低溫水進口K2，第三段殼體S3上設有一運行啟動口K3和一工作狀態(tài)檢測點K4，此外，第三段殼體上還設有高溫水出口K5。殼體內(nèi)部由相互關聯(lián)的芯體組成。第一段芯體C1固定在第一段殼體與第二段殼體之間，其收縮口位于第二段芯體C2入口漸縮管腔中。第二段芯體固定在第二段殼體與第三段殼體之間，其末端處于狀態(tài)檢測點位置，其狹小出口與第三段芯體C3入口同心，相互之間保有一段空腔。第三段芯體嵌接固定在第三段殼體上，其漸擴拉伐爾出口與殼體出口平齊。在第一段芯體外緣設有可使芯體C1橫向移動的調節(jié)機構，一個優(yōu)選方案是使用蝸輪副T來調節(jié)芯體C1的橫向移動，從而調節(jié)第一段芯體的收縮口外壁與第二段芯體入口漸縮管腔內(nèi)壁之間的間隙。本技術的詳細工作原理敘述如下。在設備開始工作的時候，低溫水入口K2已開啟。此時，需先行通過殼體S3的K4口減壓，然后，由蒸汽進口K1引入蒸汽，這時，低溫水由殼體S2的K2口進入設備殼體S2與芯體C1、芯體C2構成的空腔內(nèi)，并由芯體C1與芯體C2構成的環(huán)隙進入芯體內(nèi)部，在這一部位，低溫水與高溫蒸汽接觸，由于汽、水之間的顯著溫度差異和腔體內(nèi)壓力與引發(fā)壓力之間的壓力差異造成在汽、液接觸的環(huán)錐面產(chǎn)生急劇的相變，在接觸面及后面的通道形成很強的負壓區(qū)，致使低溫水入口以及蒸汽入口與環(huán)錐面的壓差進一步加大，相變進一步加強，在熱水高速通過由芯體C2及芯體C3構成的狹小通道后，再經(jīng)漸擴的拉伐爾管減速增壓后形成穩(wěn)定的壓力，這一壓力成為熱水供出的動力。在這一裝置中，穩(wěn)定的汽、液二相流向液體單相流的轉變會在熱量傳遞的同時，也產(chǎn)生壓力能。其出口壓力可以是入口蒸汽或入口水壓的數(shù)倍。本技術的又一特征是芯體C1與芯體C2之間的環(huán)隙可由設在芯體C1外緣的蝸輪副T來調節(jié)，從而保證了在工作系統(tǒng)水壓不同的情況下，能根據(jù)實際需要在設備的工作參數(shù)范圍內(nèi)對芯體C1與芯體C2之間的環(huán)隙進行連續(xù)調節(jié)，從而對汽、水比進行連續(xù)調節(jié)。這解決了在設備組裝完成之后，其芯體C1與芯體C2之間的環(huán)型空隙不可調節(jié)的難題，這一環(huán)隙是入口汽、水比例的關鍵，是設備能否正常工作甚至是設備能否工作的重要參數(shù)。本技術的一種直熱本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種直熱汽－水熱交換器，由殼體及芯體兩部分組成，其特征在于：其殼體為三段式結構，第一段殼體上設有蒸汽進口（Ｋ１），在第二段殼體上設有一低溫水進口（Ｋ２），第三段殼體上設有一運行啟動口（Ｋ３）和一工作狀態(tài)檢測點（Ｋ４），此外，第三段殼體上還設有高溫水出口（Ｋ５），殼體內(nèi)部由相互關聯(lián)的芯體組成，第一段芯體固定在第一段殼體與第二段殼體之間，其收縮口位于第二段芯體入口漸縮管腔中，第二段芯體固定在第二段殼體與第三段殼體之間，其末端處于狀態(tài)檢測點位置，其狹小出口與第三段芯體入口同心，相互之間保有一段空腔，第三段芯體嵌接固定在第三段殼體上，其漸擴拉伐爾出口與殼體出口平齊。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王鑫，陳紅，
申請(專利權)人：王鑫，陳紅，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]