CN110118449B - 一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置 - Google Patents

Abstract

一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置，其特征在于：它包括由前至后依次设置在真空筒体内的蒸发器Ⅰ、Ⅰ型热埧、高温加热器、Ⅱ型热埧、单向风阀、冷凝器，其中位于蒸发器与高温加热器之间的Ⅰ型热埧是由若干纵向排列的曲型板组成，且每相邻的曲型板之间设置有水蒸汽流通间隙，水蒸汽可以自然由蒸发器流入高温加热器，高温加热器辐射由曲面板遮挡，不影响蒸发器；用于组织水蒸汽高温区域流入低温区域的Ⅱ型热埧是由横置在真空筒体内、且有水蒸气流通通道的隔板，以及安装在隔板开口处的由可调弹簧控制的单向风阀组成。

Description

一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置

技术领域

本发明涉及溴化锂吸收式制冷技术，具体说是涉及一种组织水蒸汽由纯分子热运动转换成定向流动的热埧装置。

背景技术

溴化锂吸收式制冷机是传统吸收式制冷机，广泛用于空调制冷。溴化锂吸收式制冷机具有运行平稳、噪声低、能量调节范围广、维护操作简便一系列优点。在当前国际禁用氟利昂的条件下，以氟利昂制冷剂的制冷机的发展将受到限制。无污染、无公害的以水作制冷剂的吸收式制冷剂有较大的发展优势。但作为溴化锂吸收式制冷机需要用大量热能。目前国内保护环境，禁用小型燃煤锅炉，热能成本大幅度提高，促使溴化锂吸收式制冷机逐渐被淘汰。

溴化锂吸收式制冷机耗热能主要在处理吸收冷剂水蒸汽后的淡溴化锂溶液。依能量守恒定律，在吸收器内溴化锂溶液吸收的冷剂水蒸汽所释放的热量等于蒸发器内制冷量。溴化锂溶液吸收这部分水蒸汽后需同样的热量再将这部分水蒸发出来。热压缩水蒸汽采用干热源将冷剂水蒸汽直接加热到冷凝温度。避免了冷剂水蒸汽二次蒸发所耗费的大量热能。

虽然溴化锂吸收式制冷机组冷剂水在发生器内再次蒸发成水蒸汽，其热力参数与热压缩循环加热器内的冷剂水蒸汽热力参数完全相同，具有同样的温度、压力、密度、热能。但问题是冷剂水蒸汽由蒸发器流入加热器，引起流动的原因，是由于冷剂水蒸汽内部的密度差和重力联合作用下产生了沉降力，是自然流动换热。而溴化锂吸收式制冷机是在同样饱和温度，饱和压力的高温热水蒸发产生的水蒸汽所处在环境不同。本身具有足够的动力流动到冷凝器内。热压循环，冷剂水蒸汽自然流动对流换热，由低温蒸发器流向高温加热器。不可能在同一环境下，再由高温加热器自发地流向低温的冷凝器。

直接加热的冷剂水蒸汽不能自然流动，而滞留在干加热器内，其原因在水蒸汽特别物理性质（文献【1】（俞炳丰 中央空调新技术及其应用 化学工业出版社 2005年）水和水蒸汽热力性质图表）是水由液态相变到气态是外界热能将水加热到该能级的饱和温度后蒸发吸收饱和水的热能（汽化潜热）相变成水蒸汽。即水蒸汽的能量分成二部分，饱和水热能+水蒸汽（内能）汽化潜热。例80℃水蒸汽饱和水热能334.92kJ/kg。水蒸汽汽化潜热能2308.83kJ/kg，直接加热水蒸汽，水蒸汽内的汽化水分子直接接受热能，首先是改变自身的分子能量结构释放出部分内能。文献【1】水蒸汽7℃内能2488.00kJ/kg，80℃内能2308.83kJ/kg。同时少量的吸收热能增加分子的动能，文献【1】水蒸汽总能量7℃2514.41kJ/kg，80℃2643.75kJ/kg。由文献【1】可知水蒸汽的能级生成有二条途径。一条由加热水使水的能级达饱和温度（能级）后再蒸发。一条在低温能级的饱和温度下吸热蒸发成水蒸汽再加热达高温能级。二条途径最终获得同能级高温水蒸汽虽然都具有同样的热力参数。初始状态有所不同，由加热水的途径生成高温水蒸汽初始状态具有很强的流动性。加热水蒸汽到高温水蒸汽期初状态全部是静压饱和状态。因此用热压缩水蒸汽的方法处理冷剂。蒸气虽然虽同样达到冷凝温度，与传统溴化锂吸收式制冷机相比，热压缩水蒸汽产出的同样温度的水蒸汽不流动。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置。本发明根据道尔顿定律，在温度（＜100℃）不高，压力（＜0.01MPa）不高的纯水蒸汽与普通空气的流动特性基本相同。完全可以按气体的流动规律来研究水蒸汽的流动。气体动力学提出其研究的主要问题是流速和压强的空间分布、二者之间流速是流动情况的数学描述。压强是流动过程动能量的数学描述，利用热埧装置促使滞留在加热器内的高温冷剂水蒸汽自动流动到冷凝器内，即促使热压缩水蒸汽的流动按照气体动力学的方法进行。

本发明的目的可通过下属技术措施实现：

本发明的一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置包括由前至后依次设置在真空筒体内的蒸发器、Ⅰ型热埧、高温加热器、Ⅱ型热埧、冷凝器，其中位于蒸发器与高温加热器之间的Ⅰ型热埧是由若干纵向排列的曲型板组成，且每相邻的曲型板之间设置有水蒸汽流通间隙；用于组织水蒸汽高温区域流入低温区域的Ⅱ型热埧是由横置在真空筒体内、且加工有水蒸气流通通道的隔板，以及安装在隔板上的用于启闭水蒸气流通通道的由可调弹簧控制的单向风阀组成。

本发明中所述单向风阀的上端通过铰链、铰轴安装在隔板水蒸气流通通道上方。

本发明的设计原理如下：

气体动力学提出气体的流动二个条件，一是在固体壁面所限制的筒体内，例如空气在室内流动，水蒸汽再管道内流动。二改变压强的静力特性。本发明中所述的Ⅱ型热埧是由横置在真空筒体内、且加工有水蒸气流通通道的隔板，以及安装在隔板上的由可调弹簧控制的单向风阀组成。单向风阀不工作时下垂遮挡孔口，阻挡低温水蒸汽流向高温，弹簧起压紧作用。当高温加热器内水蒸汽温度升高时，压强相应增加；当高温加热器内的水蒸汽的温度、压强升至设定压强时，Ⅱ型热埧的单向风阀内外压差达到设定值，单向风阀打开，高温水蒸汽自发地流向低温冷凝器，挡板开启的内外压差设定值由可调弹簧调整定位。

Ⅰ型热埧4为引入式结构，设置在热压缩制冷机的蒸发器与高温加热器之间。在高真空筒体内加热器中的干加热源传递热量渠道依靠热辐射，Ⅰ型热埧的曲型板只要遮挡干加热源的热辐射就可以将加热器与蒸发器隔离成二个高低不同温度的区域即可。

本发明的有益效果如下：

文献【1】水蒸汽由低温转换成高温水蒸汽有两种途径。一种是由低温水加热到高温饱和水以后蒸发成高温水蒸汽。另一种是由低温饱和水蒸汽蒸发成低温蒸气后，加热低温水蒸汽成高温水蒸汽。二者在达到高温某一温度时各项热力参数（饱和）完全相同。但由于分子运动状态不同。所以第一种高温水蒸汽会自然流动到冷凝器。第二种将滞留在加热源的筒体内。文献【2】（陆耀庆 供暖通风设计手册 中国建筑工业出版社 1987年）空气动力学解释上述现象是二种水蒸汽压强相同只是第一种由于水蒸汽再加热饱和水所具有的动力，改变了压强的静力特性。本发明根据道尔顿定律，在温度（＜100℃）不高，压力（＜0.01MPa）不高的纯水蒸汽与普通空气的流动特性基本相同。 完全可以按气体的流动规律来研究水蒸汽的流动。气体动力学提出其研究的主要问题是流速和压强的空间分布、二者之间流速是流动情况的数学描述。压强是流动过程动能量的数学描述。本发明促使热压缩水蒸汽的流动按照气体动力学的方法进行。

附图说明：

图1为本发明的结构原理图。

图2是图1中Ⅰ型热埧的结构图。

图中序号：1是蒸发器、2是高温加热器、3是冷凝器、4是Ⅰ型热埧、5是多块曲型板、6是Ⅱ型热埧、7是单向风阀、8是可调弹簧。

具体实施方式：

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1、2所示，本发明的一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置包括由前至后依次设置在真空筒体内的蒸发器1、Ⅰ型热埧4、高温加热器2、Ⅱ型热埧6、冷凝器3，其中位于蒸发器1与高温加热器2之间的Ⅰ型热埧4是由若干纵向排列的曲型板5组成，且每相邻的曲型板之间设置有水蒸汽流通间隙h，水蒸汽可以自然由蒸发器1流入高温加热器2。高温加热器辐射热由曲面板5遮挡，不影响蒸发器2；用于组织水蒸汽高温区域流入低温区域的Ⅱ型热埧6是由横置在真空筒体内、且加工有水蒸气流通通道的隔板，以及安装在隔板上的用于启闭水蒸气流通通道的由可调弹簧8控制的单向风阀7组成。

本发明中所述单向风阀7的上端通过铰链、铰轴安装在隔板水蒸气流通通道的上方。单向风阀7不工作时下垂遮挡孔口，阻挡低温水蒸汽流向高温，弹簧8起压紧作用。当高温加热器2内水蒸汽温度升高时，压强相应增加。当高温加热器2内的水蒸汽的温度、压强升至设定压强时，Ⅱ型热埧6的单向风阀7内外压差达到设定值，单向风阀7打开，高温水蒸汽自发地流向低温冷凝器3，挡板7开启的内外压差设定值由可调弹簧8调整定位。

进一步说：由于蒸发器1 、高温加热器2、冷凝器3均装置在高度真空的筒体内，因而水蒸汽的传热只有对流散热和辐射热。由于Ⅰ型热埧4阻挡辐射热，而让水蒸汽自由流通，水蒸汽因气态物质对流散热的特性使低温气体流向有高温热源的区域，所以Ⅰ型热埧4可以组织水蒸汽由低温蒸发器1流向高温加热器2。

在高温加热器2与冷凝器3之间设置的Ⅱ型热埧6是在一块钢板上水蒸气流通通道，安装一个单向风阀7。在高温加热器2的水蒸汽还没有达到一定的温度时，风样是低温的冷凝器内的低温水蒸汽，因与高温加热器之间的通道装有上述的单向风阀，不能够流向加热器。当加热器2内的水蒸汽升温到一定的温度时，由于水蒸汽的物理特性，水蒸汽在任一温度下均有一固有的、唯一的、特定的压强。同时水蒸汽的压强随温度升高，压强也同样增高。因此在高温加热器2的温度、压强升高到一定程度，单向风阀的内外压强差不断变化。当内外压强高于单向风阀上的可调压簧的压力时，单向风阀7开启，此时高温加热器2内的高温水蒸汽流向低温的冷凝器3。

Claims (1)

1.一种组织水蒸汽定向流动的热埧装置，其特征在于：它包括由前至后依次设置在真空筒体内的蒸发器、Ⅰ型热埧、高温加热器、Ⅱ型热埧、冷凝器，其中位于蒸发器1与高温加热器之间的Ⅰ型热埧是由若干纵向排列的曲型板组成，且每相邻的曲型板之间设置有水蒸汽流通间隙；用于组织水蒸汽高温区域流入低温区域的Ⅱ型热埧是由横置在真空筒体内、且加工有水蒸气流通通道的隔板，以及安装在隔板上的用于启闭水蒸气流通通道的由可调弹簧控制的单向风阀组成；所述单向风阀的上端通过铰链、铰轴安装在隔板水蒸气流通通道的上方。