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朱小林
刘焕彬
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本发明公开了一种节能装置，包括蒸发腔本体和与其连接的喷腔本体，所述蒸发腔本体内设有拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴出口对应于喷腔本体的入口，所述拉瓦尔喷嘴的入口设于蒸发腔本体的侧壁上，所述蒸发腔本体设有进水口，所述喷腔本体的出口连接有冷凝腔，喷腔本体包括依次连接的引射管、混合管、扩压管，所述引射管从蒸发腔本体的连接处由大逐渐变小，所述混合管为直管，所述扩压管从混合管的连接处由小逐渐变大，所述冷凝腔与扩压管的出口连接；本发明能有效回收造纸机排风低温余热、低温水蒸汽，同时制低温冷水(7℃～22℃)，本装置高效、节能、环保，操作简单、快捷。

Description

一种节能装置
技术领域
本发明用于造纸排风中的低温余热、低温水蒸汽的回收利用，具体指一种节能装置。
背景技术
在造纸工艺生产过程中，网部和干燥部要产生大量的高温高湿水蒸汽，尤其是干燥部，进入烘干部湿纸幅水分含量＞55％，而出烘干部纸幅要求水分含量＜10％，纸幅中的水分在干燥部吸收烘干中的蒸汽热焓变成高温高湿水蒸汽，为保证纸机的正常运行，这些高温高湿水蒸汽与进入纸机的热风混合由离心风机排除，一般排风温度＞82℃(保持纸机密闭汽罩内不结露)，含水量0.14Kg/Kg，热焓455KJ/Kg。以年产30万吨新闻纸机为例，排风量4.8x105Kg/h，即每小时排水6.72x104Kg，热焓2.18x106KJ(相当于98.4t蒸汽)。为回收排风中热能，造纸企业采用一级气-汽热交换和二级水-汽热交换回收热能，但温差小、管式换热器间接热交换，换热系数小、换热量不到10％；由于排风中空气含量大水分难以回收，换热后仍有大量热焓的水气被排放。
造纸工艺要求用大量的热水冲洗纸机毛毯，加热工艺水要消耗大量的蒸汽；另一方面，纸机高速旋转部件轴承降温、液压油冷却、大功率电气设备及工作场所降温需要大量的低温冷水(7℃～22℃)，目前制低温冷水常采用多台大功率溴化锂制冷机，要消耗大量蒸汽热能且溴化锂制冷剂会造成环境污染；工作场所用电制冷空调降温能耗高，且冷媒污染无法控制。
因此，有必要开发出一种回收且节能、环保的设备。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种操作简单快捷、效率高的节能装置；有效回收造纸机排风低温余热、低温水蒸汽，同时制低温冷水(7℃～22℃)，本装置高效、节能、环保。
本发明通过下述技术方案实现：
一种节能装置，包括蒸发腔本体和与其连接的喷腔本体，所述蒸发腔本体内设有拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴出口对应于喷腔本体的入口，所述拉瓦尔喷嘴的入口设于蒸发腔本体的侧壁上，所述蒸发腔本体设有进水口，所述喷腔本体的出口连接有冷凝腔。
所述喷腔本体包括依次连接的引射管、混合管、扩压管，所述引射管从蒸发腔本体的连接处由大逐渐变小，所述混合管为直管，所述扩压管从混合管的连接处由小逐渐变大，所述冷凝腔与扩压管的出口连接。
所述蒸发腔本体内设有布水板。
所述进水口设置于蒸发腔本体的顶部。
所述冷凝腔的顶部设有排气口、底部设有出水口。
所述蒸发腔本体的底部设有出水口。
所述拉瓦尔喷嘴的总长度为180mm～260mm，收缩管角度为6°～8°，扩张管的角度为4°～6°度，喉部管径10mm～15mm。
所述扩压管的长度为900mm～1100mm，角度为7°～9°。
所述混合管的管径为150mm～200mm，长度为800mm～900mm。
所述布水板分为上中下三层，呈倾斜状布置。
本发明节能装置的工作原理如下：
(1)经加压处理的造纸排风(压力0.1～0.3Mpa、温度＞82℃)通过拉瓦尔喷嘴绝热喷射，在拉瓦尔喷嘴出口处形成超音速气流(流速1000～1500米/秒)，由于高速气流的引射抽吸作用，致使蒸发腔本体内形成真空(-0.05～-0.09MPa)；
(2)由进水口进入蒸发腔本体内的清水在布水板上形成水膜缓慢流动，在真空状态下迅速不断蒸发，由于部分清水的蒸发，需要吸收大量的潜热，从而使未蒸发部分清水不断被吸热后温度变得越来越低，以达饱和水蒸发变成低温“水蒸汽(7℃～15℃)”，未蒸发部分清水被吸热后变成低温冷水(7℃～22℃)；
(3)拉瓦尔喷嘴喷出的高速喷射气流(＞82℃、流速1000～1500米/秒)“分子”与蒸发腔本体内不断蒸发的“水蒸汽(7℃～15℃)”分子有极大的热能和动能差异，两种不同能量分子间的极速能量交换形成高速喷射气流对低温“水蒸汽”的强大引射抽吸作用，使进入蒸发腔本体内的清水部分不断吸热蒸发被带走，部分清水不断被吸热变成低温冷水(7℃～22℃)。
(4)高速喷射气流(＞82℃)对低温“水蒸汽(7℃～15℃)”引射抽吸由引射管进入混合管，在混合管内这两种温差(约70℃)极大的水、气进行直接热交换和混合，喷射气流中的水蒸汽(约80℃)降压失热后通过扩压管进入冷凝腔，并在冷凝腔内凝结成低温热水(30℃～45℃)，同时低温“水蒸汽(7℃～15℃)”吸热扩压后也凝结成低温热水(30℃～45℃)。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明节能装置以低温“水蒸汽(7℃～15℃)”与造纸排风(温度＞82℃)直接热交换，温差大、热回收效率高，可将排风中水蒸汽完全冷凝成低温热水(30℃～45℃)回用到生产中，同时不凝气体排放温度降到45℃以下。
(2)利用经加压处理的造纸排风(压力0.1～0.3Mpa、温度＞82℃)通过拉瓦尔喷嘴绝热喷射，形成超音速气流(流速1000～1500米/秒)引射抽吸使蒸发室内形成真空(-0.05～-0.09MPa)，制得低温冷水(7℃～22℃)用于工艺设备和工作场所降温，废热高值化利用。
(3)利用清水真空状态下部分水吸热蒸发，部分水失热降温制得低温冷水(7℃～22℃)，以水为冷媒降温，不使用任何化学药物，不会造成环境污染。
(4)利用高速喷射气流(温度＞82℃、流速1000～1500米/秒)“分子”与低温“水蒸汽(7℃～15℃)”分子存在极大的热能和动能差异，两种不同能量分子间的极速能量交换形成高速喷射气流对低温“水蒸汽”的强大引射抽吸作用，不断抽走连续蒸发的低温“水蒸汽”，制得低温冷水(7℃～22℃)较电制冷空调节能5～10％。
(5)本发明节能装置利用清水真空状态下吸热蒸发制低温冷水，蒸发腔和冷凝腔体积大，可配置1～6套拉瓦尔喷嘴和喷腔本体，单台装置制冷能力可达300～600万大卡/小时，适合大型企业大量低温冷水用量要求。
(5)本发明节能装置在蒸发腔本体内设置了布水板，水膜缓慢在布水板表面流动，在真空状态下迅速不断蒸发，提高了蒸发效率。
(6)本发明节能装置结构简单、运转部件少，操作维护便捷、节能环保。
附图说明
图1是本发明节能装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明节能装置，包括蒸发腔本体3和与其连接的喷腔本体，所述蒸发腔本体3内设有拉瓦尔喷嘴4，该拉瓦尔喷嘴4出口对应于喷腔本体的入口，拉瓦尔喷嘴4的入口设于蒸发腔本体3的侧壁上，所述蒸发腔本体3顶部设有进水口2，所述喷腔本体的出口连接有冷凝腔12。
所述喷腔本体包括依次连接的引射管8、混合管9、扩压管10，所述引射管8从蒸发腔本体3的连接处由大逐渐变小，所述混合管9为直管，所述扩压管10从混合管9的连接处由小逐渐变大，所述冷凝腔12与扩压管10的出口对接。
所述蒸发腔本体3内设有布水板5，布水板5分为上中下三层，呈倾斜状布置，有利于从进水口2进入蒸发腔本体内的水更好的蒸发。在冷凝腔12的顶部设有排气口11、底部设有出水口14。排气口11和出水口14设有阀门。
所述蒸发腔本体3的底部设有带阀门的排水口6。
所述拉瓦尔喷嘴4的总长度为180mm～260mm，其中：收缩管角度大约为6°～8°、扩张管的角度大约为4°～6°度、喉部管径大约为10mm～15mm。
所述扩压管10的长度大约为900mm～1100mm，角度大约为7°～9°。
所述混合管9的管径大约为150mm～200mm，长度大约为800mm～900mm。
本发明节能装置的工作原理如下：
(1)经加压处理的造纸排风1(压力0.1～0.3Mpa、温度＞82℃)通过拉瓦尔喷嘴4绝热喷射，在拉瓦尔喷嘴4出口处形成超音速气流(流速1000～1500米/秒)，由于高速气流的引射抽吸作用，致使蒸发腔本体3内形成真空(-0.05～-0.09MPa)；
(2)由进水口2进入蒸发腔本体3内的清水在布水板5上形成水膜缓慢流动，在真空状态下迅速不断蒸发，由于部分清水的蒸发，需要吸收大量的潜热，从而使未蒸发部分清水不断被吸热后温度变得越来越低，以达饱和水蒸发变成低温“水蒸汽(7℃～15℃)”，未蒸发部分清水被吸热后变成低温冷水(7℃～22℃)；
(3)拉瓦尔喷嘴4喷出的高速喷射气流(＞82℃、流速1000～1500米/秒)“分子”与蒸发腔本体3内不断蒸发的“水蒸汽(7℃～15℃)”分子有极大的热能和动能差异，两种不同能量分子间的极速能量交换形成高速喷射气流对低温“水蒸汽”的强大引射抽吸作用，使进入蒸发腔本体3内的清水部分不断吸热蒸发被带走，部分清水不断被吸热变成低温冷水7(7℃～22℃)。
(4)高速喷射气流(＞82℃)对低温“水蒸汽(7℃～15℃)”引射抽吸由引射管8进入混合管9，在混合管9内这两种温差(约70℃)极大的水、气进行直接热交换和混合，喷射气流中的水蒸汽(约80℃)降压失热后通过扩压管10进入凝腔凝12，并在冷凝腔12内凝结成低温热水13(30℃～45℃)，同时低温“水蒸汽(7℃～15℃)”吸热扩压后也凝结成低温热水(30℃～45℃)。
如上所述便可较好的实现本发明。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能装置，其特征在于，包括蒸发腔本体和与其连接的喷腔本体，所述蒸发腔本体内设有拉瓦尔喷嘴，所述拉瓦尔喷嘴出口对应于喷腔本体的入口，所述拉瓦尔喷嘴的入口设于蒸发腔本体的侧壁上，所述蒸发腔本体设有进水口，所述喷腔本体的出口连接有冷凝腔。
2.根据权利要求1所述的节能装置，其特征在于：所述喷腔本体包括依次连接的引射管、混合管、扩压管，所述引射管从蒸发腔本体的连接处由大逐渐变小，所述混合管为直管，所述扩压管从混合管的连接处由小逐渐变大，所述冷凝腔与扩压管的出口连接。
3.根据权利要求1或2所述的节能装置，其特征在于：所述蒸发腔本体内设有布水板。
4.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述进水口设置于蒸发腔本体的顶部。
5.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述冷凝腔的顶部设有排气口、底部设有出水口。
6.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述蒸发腔本体的底部设有出水口。
7.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述拉瓦尔喷嘴的总长度为180mm～260mm，收缩管角度为6°～8°，扩张管的角度为4°～6°度，喉部管径10mm～15mm。
8.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述扩压管的长度为900mm～1100mm，角度为7°～9°。
9.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述混合管的管径为150mm～200mm，长度为800mm～900mm。
10.根据权利要求3所述的节能装置，其特征在于：所述布水板分为上中下三层，呈倾斜状布置。
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