CN106678087B - 一种用于调节工质基本状态参数的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于调节工质基本状态参数的装置，包括工作喷嘴、吸入室、喉管、扩散管和引射闪蒸管，所述工作喷头设置在所述吸入室内，所述吸入室依次连接所述喉管和所述扩散管，所述引射闪蒸管通过管路与所述吸入室的侧部连通。本发明所述装置，利用引射及闪蒸原理，实现混合工质的流量、压力、温度及湿度等参数的协同调节，既避免了传统阀门调节压力过程产生的节流损失，又实现了单位体积工质做功能力的提升，可实现设备小型化，能够高效应用在增湿、雾化、加热、压力和流量调节等技术领域，应用范围广泛，效率高，操作方便。

Description

一种用于调节工质基本状态参数的装置

技术领域

本发明涉及常规气体湿度控制技术领域，特别是涉及一种用于调节工质基本状态参数的装置。

背景技术

工质是实现热能和机械能相互转化的媒介物质，工质的基本状态参数是压力、温度和比容，通过不同装置对工质基本状态参数的调整从而获得不同功能的工质，主要包括增湿、雾化、压力调整、加热等。

增湿是一种广泛应用于城市绿化、工业烟道除尘、质子交换膜燃料电池、化工生产、医疗以及能源等领域的技术。现有增湿技术主要包含鼓泡增湿、焓轮增湿、直接喷水增湿以及膜增湿等。

在现有技术中，鼓泡增湿在进气量较大时，会出现较多的液态水被带走，并且通过直径较细的发泡器时会造成较大的压力损失；焓轮增湿虽然结构简单、容易控制，但是存在质量较大、密封困难、需要额外提供动能等缺陷；喷水增湿中，液态水的流量不易控制，较多的液态水会导致微孔堵塞；膜增湿操作比较复杂，稳定性较差。

涉及雾化方面，如喷雾在工业、农业以及医药行业有着广泛的应用。根据应用目的的不同，大至电厂大型喷雾燃烧燃油锅炉、飞机喷射式发动机燃烧室、大功率船舶柴油发动机与燃气轮机燃烧室、粉末冶金；小至农业生产喷雾杀虫、医用喷雾清痰器、日常生活整理发型的发胶和摩丝，都可见喷雾的实际应用。

喷雾是将液体通过喷嘴喷射到气体介质中，使之破碎成细小液滴的物理过程。喷雾过程中，连续液体因为自身动能、或与高速气体介质接触摩擦、或因外部如旋转装置施加的机械能，破碎成一系列直径呈一定分布范围的液滴。对于液滴直径分布呈一定范围的喷雾，又称多散点喷雾，如压力喷嘴、旋转喷嘴、双流体喷嘴所形成的喷雾。

根据应用目的的不同，开发设计了雾化原理不同、结构各异的喷嘴，如压力喷嘴、旋转喷嘴、双流体喷嘴、超声喷嘴、静电喷嘴。但是现有雾化技术普遍存在单位时间雾化量较小，压力损失大，出口压力调节范围有限等缺点。

现有的流体工质换热设备主要有两种类型：①混合式加热器；②表面式加热器。上述设备仅能满足换热需求，不能实现流体工质的压力调整功能。

现有控制流体工质压力及流量的设备主要是阀门，然而阀门类设备的调节过程将不可避免产生比较大的节流损失。

工质在调节过程中存在上述种种不足，而且针对不同情况使用的设备也不同，设备比较简单成熟，而且成本低，但是达到的技术效果并不是很理想，出现资源浪费的情况很多。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于调节工质基本状态参数的装置，基于引射及闪蒸原理，能够解决现有技术中存在的工质调节过程的种种不足，不仅能够实现气体温湿度的控制，而且能够协同调节气体压力、流量等参数，而且工质基本状态参数调节通过本发明的装置能够广泛的应用在工质调节的各个领域，达到理想的技术效果，具有广泛的通用性和高效性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种用于调节工质基本状态参数的装置，包括工作喷嘴、吸入室、喉管、扩散管和引射闪蒸管，所述工作喷头设置在所述吸入室内，所述吸入室依次连接所述喉管和所述扩散管，所述引射闪蒸管通过管路与所述吸入室的侧部连通。

优选的，所述工作喷嘴、吸入室、喉管和扩散管的中心位于同一直线上；

优选的，所述吸入室为空腔结构，所述工作喷嘴从所述吸入室顶端深入到所述吸入室内腔；

优选的，所述工作喷嘴为圆锥形喷嘴，所述工作喷嘴设有工作喷嘴可伸缩结构，所述工作喷嘴可伸缩结构设置在所述工作喷嘴的中部；

优选的，所述工作喷嘴还包括工作喷嘴末端，所述工作喷嘴末端包括工作喷嘴末端进口、可调喷嘴叶栅和工作喷嘴末端出口，所述工作喷嘴末端截面可调，所述可调喷嘴叶栅设置在所述工作喷嘴末端进口与所述工作喷嘴末端出口之间；

优选的，所述喉管包括喉管前段和喉管后段，所述喉管前段连接所述吸收室，所述喉管后段设有喉管后段可伸缩结构；

优选的，所述喉管后段一端与所述喉管前段连接，所述喉管后段另一端与所述扩散管连接；

优选的，所述扩散管包括扩散管进口、可调叶栅和扩散管出口，所述扩散管截面可调，所述可调叶栅设置在所述扩散管进口和所述扩散管出口之间；

优选的，所述引射闪蒸管为流量可调的空腔结构，所述引射闪蒸管的出口管沿所述吸入室侧部倾斜进入吸入室的内腔；

本发明相对于现有技术而言取得了以下技术效果：

(1)本发明所述装置具有多参数状态调节功能。可根据混合流体工质状态参数要求，调节本发明所述工质参数调节装置的结构参数，实现混合工质的流量、压力、温度及湿度等参数的协同调节，以满足应用现场的变工况需求，适用范围广。

(2)本发明所述装置可实现多参数状态协同调节，但不限于多参数状态协同调节，也可实现单一参数的独立调节。

(3)本发明所述装置，利用引射闪蒸原理，实现混合工质的流量、压力、温度及湿度等参数的协同调节，既避免了传统阀门调节压力过程产生的节流损失，也实现了单位体积工质做功能力的提升，可实现设备小型化。

(4)本发明所述装置能够调节混合后工质的温度、压力、流量等状态参数，可应用于流体的混合加热过程，实现流体工质的升温或降温调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例用于调节工质基本状态参数的装置整体示意图；

图2为本发明实施例用于调节工质基本状态参数的装置的工作喷嘴结构示意图；

图3为本发明实施例用于调节工质基本状态参数的装置的扩散管结构示意图；

其中，1-工作喷嘴、2-吸入室、3-喉管前段、4-喉管后段、5-扩散管、6-引射闪蒸管、A-工作喷嘴可伸缩结构、B-工作喷嘴末端、B-1-工作喷嘴末端进口、B-2-可调喷嘴叶栅、B-3-工作喷嘴末端出口、C-喉管后段可伸缩结构、D-扩散管端部结构、D-1-扩散管进口、D-2-可调叶栅、D-3-扩散管出口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于调节工质基本状态参数的装置，基于引射及闪蒸原理，能够解决现有技术中存在的工质调节过程的种种不足，不仅能够实现气体温湿度的控制，而且能够协同调节气体压力、流量等参数，而且工质基本状态参数调节通过本发明的装置能够广泛的应用在工质调节的各个领域，到达理想的技术效果，具有广泛的通用性和高效性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1-3，本实施例对本发明用于调节工质基本状态参数的装置的结构特征和工作原理进行详细说明。

如图1所示，本实施例提供了一种用于调节工质基本状态参数的装置，包括工作喷嘴1、吸入室2、喉管、扩散管5和引射闪蒸管6，所述工作喷嘴1设置在所述吸入室2内，所述吸入室2依次连接所述喉管和所述扩散管5，所述引射闪蒸管6通过管路与所述吸入室2的侧部连通。所述工作喷嘴1、吸入室2、喉管和扩散管5的中心位于同一直线上。

具体的，所述吸入室2为空腔结构，所述工作喷嘴1从所述吸入室2顶端深入到所述吸入室2内腔；所述工作喷嘴1为圆锥形喷嘴，所述工作喷嘴1设有工作喷嘴可伸缩结构A，所述工作喷嘴可伸缩结构A设置在所述工作喷嘴1的中部，可自动缩短或伸长，实现工作喷嘴1位置及喉嘴距的调节；所述引射闪蒸管6为流量可调的空腔结构，所述引射闪蒸管6的出口管沿所述吸入室2侧部倾斜进入吸入室2的内腔。

如图2所示，所述工作喷嘴1还包括工作喷嘴末端B，所述工作喷嘴末端B包括工作喷嘴末端进口B-1、可调喷嘴叶栅B-2和工作喷嘴末端出口B-3，所述可调喷嘴叶栅B-2设置在所述工作喷嘴末端进口B-1与所述工作喷嘴末端出口B-3之间；所述可调喷嘴叶栅B-2组成的环状结构，叶片之间重叠连接，保证工作流体只沿轴向流动，通过调节工作喷嘴末端格栅收缩和扩张以改变收缩半角进而改变工作喷嘴末端截面，以实现不同的工况需求。

所述喉管包括喉管前段3和喉管后段4，所述喉管前段3连接所述吸收室，所述喉管后段4设有喉管后段可伸缩结构，所述喉管后段可伸缩结构可实现喉管长度的调节；所述喉管后段4一端与所述喉管前段3连接，所述喉管后段4另一端与所述扩散管5连接。

如图3所示，所述扩散管5包括扩散管进口D-1、可调叶栅D-2和扩散管出口D-3，所述可调叶栅D-2设置在所述扩散管进口D-1和所述扩散管出口D-3之间；所述可调叶栅D-2为环状结构，叶片之间重叠连接，保证工作流体只沿轴向流动，通过调节扩散管可调叶栅D-2自动扩张和收缩以改变扩散管5的扩散角和扩散断面直径，以适应应用现场不同的工况要求。

本实施例所述装置的工作原理为：

工作流体经工作喷嘴1喷入到吸入室2内腔，工作流体进入吸入室2内的流速可经过收缩半角可调的工作喷嘴1调节；经工作喷嘴1增速后的工作流体利用高速流体的紊动扩散作用，在吸入室2产生负压，被引射流体(水)在吸入室2内负压的作用下经引射闪蒸管6进入吸入室2；吸入室2负压通过控制工作喷嘴1的收缩半角及移动喉嘴距调节；经所述引射闪蒸管6的被引射流体(水)在吸入室2负压作用下蒸发气化或雾化，并在喉管内充分混合，实现工作流体的增湿过程；

混合流体的湿度通过调节进入引射闪蒸管6的引射流体(水)的流量及吸入室2负压作用下引射流体(水)的蒸发气化量实现；混合流体的温度通过调节进入引射闪蒸管6的引射流体(水)的温度及吸入室2负压作用下引射流体(水)的气化温度实现；所述扩散管5通过调节扩散角与扩散断面直径控制混合流体出口压力；

所述结构可调的工质参数调节装置，可通过调节进入引射闪蒸管6的被引射流体(如热水)流量及吸入室2负压，控制混合流体中被引射流体的比例。若被引射流体完全气化，则被引射流体在混合流体中完全以气态存在，混合流体湿度≤100％；若被引射流体未完全气化，则被引射流体在混合流体中部分以雾化液滴形式存在。进入引射闪蒸管6的被引射流体的气化量通过控制被引射流体的温度、工作喷嘴1的收缩半角及移动喉嘴距调节。

本实施例上述关于所述装置能够同时调节工质的温度、压力以及湿度，且能够单独调节工质的温度、压力以及湿度，而且对于常压气体和高压气体同样适用。

上述对工质温度、压力以及湿度的单独和同时调节应用在不同的领域，主要应用在增湿、雾化、加热、压力和流量的调节，根据这些应用领域采用本实施例的装置均能解决相应的技术问题。

具体为：

1、增湿

本实施例所述装置采用气体介质(空气、氧气、氮气等压缩气体)作为工作流体，液态介质(水、有机工质等)作为被引射流体时，通过调节相关可变结构，进而控制吸入室2负压及进入引射闪蒸管6的被引射流体(如热水)流量，从而达到定量控制湿度的目的，本发明对比传统的增湿方法有以下优点：①压力损失小，且出口压力可调；②利用流体自身动能提供动力，不需额外动能；③增湿过程中流量易控制，湿度易控制；④操作简单方便。

2、雾化

本实施例所述装置通过调节相关可变结构，可利用压缩气体作为动能介质进入工作喷嘴1，将液态介质卷吸进入吸入室2，压缩气体与液态介质接触摩擦，将液态介质破碎成一系列直径呈一定分布范围的大量液滴，液滴产量可通过调节工作喷嘴1的张角及被引射流体的流量控制压缩气体的喷嘴出口的流速及压力调节。本发明相对与传统雾化装置具有以下优点：①压力损失小，且出口压力可调；②可短时间产生大量液滴，具有液滴分布范围可调，分布面广；③液滴产量可调。

3、加热及压力调整

本实施例所述装置在加热及压力调整的工作原理：

①加热升压：利用高压气态介质形成的高速气流作为动力源进入工作喷嘴1,通过吸入室2负压作用下，低压水流经引射闪蒸管6进入吸入室2换热后，部分气态介质发生凝结,形成超音速的饱和气液混合物,产生凝结激波,从而实现压力突变,得到大大超过高压气态压力的混合后水流,以实现提升压力和加热之目的；

②加热减压：利用高压气态或液态介质形成的高速介质作为动力源进入工作喷嘴1,通过吸入室2负压作用下，低压气态或液态工质流经引射闪蒸管6进入吸入室2换热后，两种相同相态的工质实现混合换热，以实现高压气态或液态介质降压和加热的目的。

本实施例所述系统根据工作流体及被引射流体相态的不同，并通过调整本发明所述装置的可变结构，可同时实现流体工质压力的压力调整和加热两种目的。其突出的优点是摒弃了现有升压设备中的机械运动部件,同时其换热系数大,换热面积小,因此具有体积小、无需外界动力、高效、节能、启动快、无泄露、安全性和可靠性高等特点。

4、压力或流量调节

本实施例所述装置基于引射及闪蒸原理，利用工作流体的紊动扩散作用进行传质传能及混合，其基本原理如下：工作流体通过喷嘴高速射出，将工作流体的压力能转化为动能，把喷嘴附近的空气带走，在吸入室内形成真空，吸入引射流体，两股不同压力的流体，在混合室内产生能量、动量和质量的交换，工作流体的速度及压力均减少，引射流体的速度增加，在喉管后段出口处两股流体的流速渐趋均匀，最终在扩散管中完成混合流体压力调整后排出。

本实施例所述装置实现混合工质的流量、压力、温度及湿度等参数的协同调节，既避免了传统阀门调节压力过程产生的节流损失，也实现了单位体积工质做功能力的提升。

需要说明的是，本发明并不限于本实施例，凡是利用引射及闪蒸原理对工质的流量、压力、温度及湿度等参数的协同调节的装置均属于本发明的保护范围；本发明的可伸缩结构并不限于本发明，只要能够实现对调节工质的管道进行伸缩均可；本发明的可调格栅并不限于本发明，只要能够实现对工质出口直径调节大小的结构均可。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种用于调节工质基本状态参数的装置，其特征在于，包括工作喷嘴、吸入室、喉管、扩散管和引射闪蒸管，所述工作喷嘴设置在所述吸入室内，所述吸入室依次连接所述喉管和所述扩散管，所述引射闪蒸管通过管路与所述吸入室的侧部连通，所述吸入室为空腔结构，所述工作喷嘴从所述吸入室顶端深入到所述吸入室内腔；

所述工作喷嘴为圆锥形喷嘴，所述工作喷嘴设有工作喷嘴可伸缩结构，所述工作喷嘴可伸缩结构设置在所述工作喷嘴的中部，所述工作喷嘴还包括工作喷嘴末端，所述工作喷嘴末端为出口截面可调结构，所述工作喷嘴末端包括工作喷嘴末端进口、可调喷嘴叶栅和工作喷嘴末端出口，所述可调喷嘴叶栅设置在所述工作喷嘴末端进口与所述工作喷嘴末端出口之间；

所述扩散管为截面可调结构，所述扩散管包括扩散管进口、可调叶栅和扩散管出口，所述可调叶栅设置在所述扩散管进口和所述扩散管出口之间；

所述引射闪蒸管为流量可调的空腔结构，所述引射闪蒸管的出口管沿所述吸入室侧部倾斜进入吸入室的内腔。

2.根据权利要求书1所述的用于调节工质基本状态参数的装置，其特征在于，所述工作喷嘴、吸入室、喉管和扩散管的中心位于同一直线上。

3.根据权利要求书2所述的用于调节工质基本状态参数的装置，其特征在于，所述喉管包括喉管前段和喉管后段，所述喉管前段连接所述吸入室，所述喉管后段设有喉管后段可伸缩结构。

4.根据权利要求书3所述的用于调节工质基本状态参数的装置，其特征在于，所述喉管后段一端与所述喉管前段连接，所述喉管后段另一端与所述扩散管连接。