CN109612140B - 一种空化热发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空化热发生器，包括沿介质流向设置的冲击腔体和收缩腔体，所述冲击腔体的入口处设有中间开口的弹簧底座，所述弹簧底座和所述收缩腔体内壁之间依次设有第一弹簧、冲击阀和第二弹簧，所述收缩腔体的出口处安装有中部开口的固定盘，所述固定盘的中部逆介质流向设有锥形芯体。本发明提供的空化热发生器，冲击阀在脉动水流冲击和弹簧力作用下在冲击腔体里往复运动，当冲击阀到达最大冲程时，即冲击阀关闭，当冲击阀在弹簧力作用下从最大冲程返回时，即冲击阀打开。冲击阀的迅速关闭和打开导致收缩腔体的压力变化，促进空化的产生，并强化空化的程度。

Description

一种空化热发生器

技术领域

本发明涉及一种热发生器，其中它可以用作热源，与换热装置组成利用空化机理进行强化液体对流换热的系统。属于热力工程领域。

背景技术

空化机理：空化是指液体内局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸气或气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭的过程。专利公开号为“CN104590481A”的中国发明专利公开了“组合式空化器”，其包括圆锥体部分和圆锥台部分，前段为圆锥体部分，后段为圆锥台部分，所述圆锥台部分的直径较小的上底面与所述圆锥体部分的底面相接，并且所述圆锥台部分的上底面的直径小于所述圆锥体部分的底面的直径，所述圆锥台部分后端设置有销孔，用于将所述组合空化器安装在航行体头部。用于超空化航行体水动力布局。专利公开号为“CN102085461”的中国发明专利公开了“一种组合水力空化器”,该装置是由安装在圆形管道内产生尾流空化的潜体、产生射流空化的孔板和产生振动空化的簧片组成。由于发明内布置的潜体、孔板和簧片等，对流体产生了阻力，因此存在流动阻力大、流量小的缺点，很难满足工程中实际工况的要求。专利公开号为“CN104591315A”的中国发明专利公开了“一种新型水力空化器”,由圆盘空化器，圆盘固定支架，振动簧片，圆形管道，法兰组成；圆形管道内安装有产生尾流空化并形成大尺度空泡的圆盘空化器和产生振动空化的振动簧片。其结构与“一种组合水力空化器”类似，均是利用在管道中加入特定形状的物体，当液体介质流经时，在其边缘形成低压区从而产生空化。这种空化器的空化效果不是很好，且与流体介质的流速有很大关系，当流速较低时空化效果会急剧下降甚至消失。

发明内容

本发明目的是克服上述现有技术的不足，提供一种空化热发生器，增加空化的强度，满足大流量的要求，提高空化热发生器给水加热的效率。

本发明提供的技术方案为一种空化热发生器，包括沿介质流向设置的冲击腔体和收缩腔体，所述冲击腔体的入口处设有中间开口的弹簧底座，所述弹簧底座和所述收缩腔体内壁之间依次设有第一弹簧、冲击阀和第二弹簧，所述收缩腔体的出口处安装有中部开口的固定盘，所述固定盘的中部逆介质流向设有锥形芯体。

进一步，所述第一弹簧和所述第二弹簧均为朝向介质流向设置的锥形弹簧，所述第一弹簧的弹簧刚度小于所述第二弹簧的弹簧刚度。

进一步，所述冲击阀是一个圆盘形，其两侧均设有弹簧定位凸起，在脉动流和所述第一弹簧及第二弹簧的作用力下在所述冲击腔体内往复运动。

进一步，所述收缩腔体包括喇叭形收缩段和直管段，所述收缩段和所述直管段连接的部位设有凸起，所述第二弹簧的一端由所述凸起定位。

进一步，所述冲击腔体的入口端和所述收缩腔体的出口端均安装有法兰，所述弹簧底座固定在所述冲击腔体入口端的所述法兰上。

进一步，所述固定盘的中部设有螺纹孔，所述螺纹孔的两侧设有半环形开口，所述锥形芯体的端部设有螺纹，所述锥形芯体通过所述螺纹安装在所述固定盘的螺纹孔中。

进一步，所述弹簧基座上沿圆周方向均匀的布置有与所述法兰固定连接的四个螺纹孔。

进一步，所述法兰沿圆周方向均匀设有四个与所述弹簧基座固定连接的螺纹孔。

进一步，所述圆锥形弹簧的弹性系数需根据实际的入口条件和具体的装置尺寸，依据平衡方程原理进行计算得到。

进一步，所述锥形芯体与所述收缩腔体之间设有间隙，间隙距离根据已有的实验经验和模拟分析可知，其距离范围是2mm-6mm时，空化效果最好，在其他条件不变时，间距越小时空化数越低，核心区汽含率越高，即空化效应越强烈。

与现有技术比，本发明的有益效果是：

1、本发明提供的空化热发生器，用可改变锥角和直径的锥形芯体作为节流原件，当压力低至液体饱和蒸汽压时，在锥形芯体表面产生空泡，在压力增大的区域，随着空化泡的崩溃热能被释放。锥形芯体促进空化的发生并提供发生空化的表面。锥形芯体结构简单，生产成本低，更换方便，可满足工业生产中的实际需求。

2、本发明提供的空化热发生器，冲击阀在脉动流冲击和弹簧力作用下在冲击腔体里往复运动，当冲击阀到达最大冲程时，即冲击阀关闭，当冲击阀在弹簧力作用下从最大冲程返回时，即冲击阀打开。冲击阀的迅速关闭和打开导致收缩腔体的压力变化，冲击阀的周期运动增加了水流流度进一步提高了水流湍流度，有利于空化过程的顺利进行，并强化空化的程度。

附图说明

图1是本发明实施例的剖视图；

图2是本发明实施例中固定盘三维示意图；

图3是本发明实施例中固定盘三维剖视图；

图中：1为螺母、2为固定盘、4为锥形芯体、5为收缩腔体、6为冲击阀、7为第一弹簧、8为冲击腔体、9为弹簧底座、11为法兰、12为螺钉、13为第二弹簧。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和方向术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

实施例

如图1和图2所示，一种空化热发生器，包括沿介质流向设置的冲击腔体8和收缩腔体5，所述冲击腔体8的入口处设有中间开口的弹簧底座9，所述弹簧底座9和所述收缩腔体5内壁之间依次设有第一弹簧7、冲击阀6和第二弹簧13，所述收缩腔体5的出口处安装有中部开口的固定盘2，所述固定盘2的中部逆介质流向设有锥形芯体4。

所述第一弹簧7和所述第二弹簧13均为朝向介质流向设置的锥形弹簧，所述第一弹簧7的弹簧刚度小于所述第二弹簧13的弹簧刚度。外形上看所述第一弹簧7小于所述第二弹簧13。

所述冲击阀6是一个塑料圆盘，其两侧均设有弹簧定位凸起，在脉动流和所述第一弹簧7及第二弹簧13的作用力下，在所述冲击腔体8内上下往复运动。

所述收缩腔体5包括喇叭形收缩段和直管段，所述收缩段和所述直管段连接的部位设有凸起，所述第二弹簧13的一端由所述凸起定位。

所述冲击腔体8的入口端和所述收缩腔体5的出口端均安装有法兰11，所述弹簧底座9固定在所述冲击腔体8入口端的所述法兰11上。

所述固定盘2的中部设有螺纹孔，所述螺纹孔的两侧设有半环形开口，所述锥形芯体4的端部设有螺纹，所述锥形芯体4通过所述螺纹安装在所述固定盘2的螺纹孔中，并通过螺母1锁定。所述固定盘2通过螺钉12安装在所述收缩腔体5的出口处。

由于所述冲击阀6是在所述第一弹簧7和所述第三弹簧13的中间，所述冲击阀6相对于所述冲击腔体8具有三个自由度。

所述弹簧基座9上沿圆周方向均匀的布置有四个螺纹孔，与所述法兰11固定连接。所述法兰11有四个螺纹孔，且沿圆周方向均匀的分布。

所述圆锥形弹簧7的弹性系数需根据实际的入口条件和具体的装置尺寸，依据平衡方程原理进行计算得到。

所述锥形芯体4与所述收缩腔体5之间的间隙距离根据已有的实验经验和模拟分析可知，其距离范围是2mm-6mm时，空化效果最好，在其他条件不变时，间距越小时空化数越低，核心区汽含率越高，即空化效应越强烈。

本发明的作用原理

初始状态，所述冲击阀6在所述第一弹簧7和所述第二弹簧13的作用下处于平衡状态，此时所述收缩腔体5与所述冲击腔体8连通。

当流体介质从所述弹簧底座9的开口流入所述冲击腔体8后，所述冲击阀6在流体介质以及所述第一弹簧7和所述第二弹簧13的作用下会发生往复振颤运动。此过程中所述冲击阀6周围特别是所述收缩腔体5中的流体介质的压力会波动，当流体介质的压力低于饱和蒸汽压时，在所述收缩腔体5内有空化泡生成，空化泡随流体介质继续流动，在所述锥形芯体4的节流部分会加剧空化泡的产生，增强空化的程度。当流体介质压力增大时，导致之前形成的空化泡破裂，随着空化泡的破裂，热能被释放，流体介质被加热。

若所述冲击阀6的直径大于所述收缩腔体5入口的直径以及所述第二弹簧13的最短长度小于所述收缩腔体5收缩段的长度时，当所述流体介质的压力及流速超过一定值时，所述冲击阀6会到达最大行程，所述冲击阀6会挡住所述收缩腔体5的入口，所述收缩腔体5与所述冲击腔体8不连通。此时空化热发生器则不能起作用。

通过调整所述冲击腔体8、所述收缩腔体5、所述冲击阀6、所述第一弹簧7、所述第二弹簧13的参数，可以满足不同流速和压力的流体介质。

所述法兰11用于与流体介质管道连接。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种空化热发生器，其特征在于：包括沿介质流向设置的冲击腔体(8)和收缩腔体(5)，所述冲击腔体(8)的入口处设有中间开口的弹簧底座(9)，所述弹簧底座(9)和所述收缩腔体(5)内壁之间依次设有第一弹簧(7)、冲击阀(6)和第二弹簧(13)，所述收缩腔体(5)的出口处安装有中部开口的固定盘(2)，所述固定盘(2)的中部逆介质流向设有锥形芯体(4)，所述锥形芯体(4)与所述收缩腔体(5)之间设有间隙。

2.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述第一弹簧(7)和所述第二弹簧(13)均为朝向介质流向设置的锥形弹簧，所述第一弹簧(7)的弹簧刚度小于所述第二弹簧(13)的弹簧刚度。

3.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述冲击阀(6)为圆盘形，其两侧均设有弹簧定位凸起，在脉动流和所述第一弹簧(7)及第二弹簧(13)的作用力下，在所述冲击腔体(8)内往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述收缩腔体(5)包括喇叭形收缩段和直管段，所述收缩段和所述直管段连接的部位设有凸起，所述第二弹簧(13)的一端由所述凸起定位。

5.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述冲击腔体(8)的入口端和所述收缩腔体(5)的出口端均安装有法兰(11)，所述弹簧底座(9)固定在所述冲击腔体(8)入口端的所述法兰(11)上。

6.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述固定盘(2)的中部设有螺纹孔，所述螺纹孔的两侧设有半环形开口，所述锥形芯体(4)的端部设有螺纹，所述锥形芯体(4)通过所述螺纹安装在所述固定盘(2)的螺纹孔中。

7.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述弹簧底座(9)上沿圆周方向均匀布置有与法兰(11)固定连接的四个螺纹孔。

8.根据权利要求1所述的一种空化热发生器，其特征在于：所述锥形芯体(4)与所述收缩腔体(5)之间设有间隙的大小为2mm-6mm。

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