CN113847638A - 一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统 - Google Patents
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Abstract
一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，属于热力工程技术领域，旨在解决现有的民用、工业采暖供热系统整体结构繁复，实际应用不便问题。它采用的是循环水泵的输入端输送主管道上装连有输送主管第一控制阀和在输出端输送主管道上装有第1三通，第1三通后部连接的输送主管道和分支输液管连接循环水蓄热储罐，并在第1三通后部连接的输送主管道上依次装设有电磁流量计、第一压力传感器、管球式空化发生器、第二压力传感器、输送主管温度传感器、输送主管第二控制阀，在分支输液管上装连有输送支管控制阀，循环水蓄热储罐上装有输出循环管路和输入循环管路连接供热区域。其整体结构新型实用，使用方便，适用于民用、工业等采暖供热系统。
Description
技术领域
本发明属于热力工程技术领域中一种用于民用、工业采暖的供热系统。
背景技术
随着热力工程的日益发展和技术进步，对热力工程中民用、工业采暖供热系统的技术要求也越来越高，因为它直接关联到人们生活和工业系统的采暖供暖。在公知技术中，现有的民用、工业采暖供热系统有多种其中具有代表性主要是由入流管、锥台型腔、喉管、高压釜和出流管，它是通过涡量守恒原理提升流速使降低压力；还有包括冲击腔体、收缩腔体、冲击阀、固定盘和锥形芯体，当水流流动冲击时，冲击阀的迅速打开和迅速关闭引起收缩腔体的压力变化，实现空化；由于现有的水力空化设备按照产生的机理构造包括射流空化器和涡流空化器；但受其构造所限，其整体结构较为繁复，存在有射流空化器空化效率较低、能耗高，效能比低，涡流空化设备结构复杂，成本较高等问题，实际应用受到限制，亦给具体使用带来不便。
鉴于此，为适应热力工程的不断发展和技术进步，有必要进一步改进和研发一种新型的热力工程中民用、工业采暖供热系统。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决现有的民用、工业采暖供热系统整体结构繁复，实际应用不便问题。本发明之目的是提供一种结构新型实用，空化效率较高、能耗较低，空化释放的能量多，适用范围广，使用方便的新式热力工程中民用、工业采暖供热系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，它包括：循环水泵、控制阀、输送管道、管球式空化发生器、PLC工业控制器、压力传感器、温度传感器、电磁流量计、循环水蓄热储罐；所述输送管道包括有输送主管道、输出分支输液管；所述温度传感器包括储罐温度传感器、输送主管温度传感器；所述压力传感器包括储罐压力传感器、输送主管第一压力传感器、输送主管第二压力传感器；所述循环水泵的输入和输出管接头分别连接的输送主管道，并在循环水泵的输入端输送主管道上装连有输送主管第一控制阀和在输出端输送主管道上装连有输送主管道第1三通，输送主管第一控制阀连接循环水蓄热储罐，在输送主管道第1三通后部又分别由连接的输送主管道和分支输液管连接循环水蓄热储罐，并在输送主管道第1三通后部连接循环水蓄热储罐的输送主管道上依次装设有电磁流量计、第一压力传感器、管球式空化发生器、第二压力传感器、输送主管温度传感器、输送主管第二控制阀，在输送主管道第1三通连接的分支输液管上装连有输送支管控制阀，输送支管控制阀和输送主管第二控制阀又分别连接于循环水蓄热储罐，所述循环水蓄热储罐上还装连有储罐压力传感器、储罐温度传感器和连接供热区域的输出循环管路、输入循环管路。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述管球式空化发生器是由其管球式空化发生器体两端装连有湍流管和器体内腔中装设有数个空化球所组成，所述两端的湍流管为直径范围是10～350mm的湍流管，湍流管分别连接有输送主管道。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述管球式空化发生器内腔中装设有数个空化球是堆叠方式为楔形相互交叉堆叠排列的直径为湍流管内径的2/3～3/4，空化球表面开深度为0.1～3.5mm的凹槽，所述凹槽的结构形状为圆形凹槽和六边形、四边形、三角形的多边形凹槽中的任一种凹槽的空化球，以及其它适用型凹槽结构的空化球。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述PLC工业控制器分别由电导线连接并控制循环水泵、循环水蓄热储罐、储罐温度传感器、输送主管温度传感器、储罐压力传感器、输送主管第一压力传感器、输送主管第二压力传感器、电磁流量计、输送主管第一控制阀、输送主管第二控制阀和输送支管控制阀。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述管球式空化发生器是两个并联、两个串联连接管球式空化发生器的任一种管球式空化发生器连接结构，以及其它适用型的管球式空化发生器连接结构；所述两个并联的管球式空化发生器输入端输送主管道装连有输送主管道第2三通连接输送主管道第1三通、输出端并联由输送管道第3三通连接循环水蓄热储罐。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述管球式空化发生器后部连接循环水蓄热储罐的输送主管道上还连接有文丘里管水力空化发生器。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述文丘里管水力空化发生器是由文丘里喉管和文丘里后锥管之间夹装有圆环套，在圆环套内装连有圆孔均为圆锥形喇叭状通孔的多孔圆板、3-8个均布的弹片、2-5个均布的超声波振子头中的任一种文丘里管水力空化发生器；所述弹片是朝向圆心的向心式悬臂式弹片和均布并列式弹片的任一种弹性片；所述超声波振子头分别由电导线连接PLC工业控制器。
上述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，所述循环水蓄热储罐连接供热区域的输出循环管路和输入循环管路上还分别装设有输出循环管控制阀和输入循环管控制阀，所述供热区域装连有供热区域温度传感器，供热区域温度传感器、输出循环管控制阀和输入循环管控制阀分别由电导线连接PLC工业控制器。
使用时，按照设计要求和实际需要，将本新型的管球式水力空化发生装置装连到设定位置，接通电源，将循环水蓄热储罐的输送主管温度传感器和输出循环管路连接所需的供热区域，供热区域的供热区域温度传感器连接PLC工业控制器，操控和设定好PLC工业控制器，便能进行供热区域的供暖工作；工作时循环水蓄热储罐连接的循环水泵讲循环水由输送主管道和第一控制阀连接经第1三通分为两路，其一路输送支管由支管控制阀控制连至循环水蓄热储罐，另一路输送主管道经电磁流量计、压力传感器、温度传感器连接管球式空化发生器，输送主管道输送的液体流经空化球空化后，又经输送主管道上的压力传感器、温度传感器并经第二控制阀控制后连接至循环水蓄热储罐；使经管球式水力空化器加热了的热水进入循环水蓄热储罐，根据实际需要时输送到供热区域供热。
本发明采用的管球式空化发生器是湍流管设置为变径，湍流管中流体经过管球式空化发生器体内腔中装设的空化球时形成空化；它是利用液体流经空化球表面时产生高涡流区，流速增加压强降低，在空化球表面发生空化；且空化球为楔形堆叠，开槽率高，相应的空化区域面积较大，空化球能在相对位置上震动、旋转，能使得全部流体参与空化，空化效率高，升温速率快，且温升高。
再进一步的是采用的管球式空化发生器又连接文丘里管水力空化发生器，又加超声波空化器的多级复合结构型空化发生装置的供暖系统。由于超声波空化是一种特殊的声波波动形式，频率和振幅不同的超声波具有的不同的能量,超声波在水里的空化作用，属于物理现象，对水做功，所以会产生热量，散发到水中，使水温升高。
由于本发明设计采用了上述技术方案，有效地解决了现有的民用、工业采暖供热系统整体结构繁复，实际应用不便问题。亦经过实际运行试验试用结果表明，它具有整体结构新型实用，空化效率较高、能耗较低，空化释放的能量多，适用范围广，使用方便等优点，在研究和实际应用于供热采暖区域中，能实现水温加热至80℃～93℃，其管球式空化发生器体和其中的空化球的大小尺寸能搭配组装，所发生空化的液体流量范围可调节，温升和升温速率能适用于民用、工业等采暖供热系统。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，所描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的具体结构示意图。
图2是图1实施例中管球式空化发生器的放大结构示意图。
图3是图2实施例中管球式空化发生器沿A-A线放大剖视结构示意图。
图4是图1实施例中管球式空化发生器是两个并联连接结构的示意图。
图5是图1实施例中管球式空化发生器串联文丘里管水力空化发生器的连接结构示意图。
图6是图5实施例中文丘里管水力空化发生器的放大结构示意图。
图7是图6实施例B-B向圆环套内装连有多孔圆板实施例的放大剖视结构示意图。
图8是图6实施例B-B向圆环套内装连有悬臂式弹片的放大剖视结构示意图。
图9是图6实施例B-B向圆环套内装连有超声波振子头的放大剖视结构示意图。
附图中各标号为：1-循环水泵；2-输送主管道第1三通；201-输送主管道第2三通；202-输送主管道第3三通；3-循环水蓄热储罐；301-储罐压力传感器；302-储罐温度传感器；4-电磁流量计；5-输送主管道；501-输送主管第一控制阀；502-输送主管第二控制阀；503-输送支管道；504-输送支管控制阀；505-输送主管道6-输送主管第一压力传感器；601-输送主管第二压力传感器；7-管球式空化发生器；701-管球式空化发生器体；702-空化球；703-湍流管；8-输送主管温度传感器；9-输出循环管路；901-输出循环管控制阀；10-输入循环管路；101-输入循环管控制阀；11-供热区域；111-供热区域温度传感器；12-PLC工业控制器；13-文丘里管水力空化发生器；131-文丘里喉管；132-圆环套；133-文丘里后锥管；134-多孔圆板；135-悬臂式弹片；136-超声波振子头。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如附图1-图3所示，本实施例包括：循环水泵1、控制阀、输送管道、管球式空化发生器7、PLC工业控制器12、压力传感器、温度传感器、电磁流量计4、循环水蓄热储罐3；所述输送管道包括有输送主管道5、输出分支输液管503；所述温度传感器包括储罐温，温度传感器302、输送主管温度传感器8；所述压力传感器包括储罐压力传感器301、输送主管第一压力传感器6、输送主管第二压力传感器601；所述循环水泵1的输入和输出管接头分别连接的输送主管道5，并在循环水泵1的输入端输送主管道5上装连有输送主管第一控制阀501和在输出端输送主管道5上装连有输送主管道第1三通2，输送主管第一控制阀501连接循环水蓄热储罐3，在输送主管道第1三通2后部又分别由连接的输送主管道5和分支输液管503连接循环水蓄热储罐3，并在输送主管道第1三通2后部连接循环水蓄热储罐3的输送主管道5上依次装设有电磁流量计4、第一压力传感器6、管球式空化发生器7、第二压力传感器601、输送主管温度传感器8、输送主管第二控制阀502，在输送主管道第1三通2连接的分支输液管503上装连有输送支管控制阀504，输送支管控制阀504和输送主管第二控制阀502又分别连接于循环水蓄热储罐3，所述循环水蓄热储罐3上还装连有储罐压力传感器301、储罐温度传感器302和连接供热区域11的输出循环管路9、输入循环管路10。
进一步地，参见附图1-3，本实施例所述管球式空化发生器7是由其管球式空化发生器体701两端装连有湍流管703和器体内腔中装设有90个空化球702所组成，所述两端的湍流管703为直径范围是300mm的湍流管，湍流管703分别连接有输送主管道5。
具体地，参见附图1-3，本实施例所述管球式空化发生器7内腔中装设有90个空化球702是堆叠方式为楔形相互交叉堆叠排列的直径为湍流管703内径的2/3，空化球702表面开深度为3.0mm的凹槽，所述凹槽的形状为六边形凹槽的空化球。
示例性地，参见附图1-3，本实施例所述PLC工业控制器12分别由电导线连接并控制循环水泵1、储罐温度传感器302、输送主管温度传感器8、储罐压力传感器301、输送主管第一压力传感器6、输送主管第二压力传感器601、电磁流量计4、输送主管第一控制阀501、输送主管第二控制阀502和输送支管控制阀504。本实施例的PLC工业控制器选用的是西门子的可编程工业控制器。
再进一步地，参见附图1、图4，本实施例所述管球式空化发生器7是两个并联管球式空化发生器连接结构；所述两个并联的管球式空化发生器输入端的输送主管道并联有输送主管道第2三通201连接输送主管道第1三通2、输出端并联有输送主管道第3三通202连接循环水蓄热储罐3。
具体地，参见附图5-6，本实施例所述管球式空化发生器7后部连接循环水蓄热储罐3的输送主管道5上还串联有文丘里管水力空化发生器13，文丘里管水力空化发生器13的输入端连接输送主管温度传感器8、输出端连接输送主管第二控制阀502，输送主管第二控制阀502连接循环水蓄热储罐3。
再进一步地，参见附图1、附图5-7，本实施例所述文丘里管水力空化发生器13是由文丘里喉管131和文丘里后锥管133之间夹装有圆环套132，在圆环套132内装连有圆孔均为圆锥形喇叭状通孔的多孔圆板134。
示例性地，参见附图1、附图5-6、图8，本实施例所述文丘里管水力空化发生器13是由文丘里喉管131和文丘里后锥管133之间夹装有圆环套132，在圆环套132内装连有8个均布的弹片135，所述弹片135是朝向圆心的向心式悬臂式弹片。
再具体地，参见附图1、附图5-6、图9，本实施例所述文丘里管水力空化发生器13是由文丘里喉管131和文丘里后锥管133之间夹装有圆环套132，在圆环套132内装连有4个均布的超声波振子头136；所述超声波振子头136分别由电导线连接PLC工业控制器12。
示例性地，参见附图1，本实施例所述循环水蓄热储罐3连接供热区域11的输出循环管路9和输入循环管路10上还分别装设有输出循环管控制阀901和输入循环管控制阀101，所述供热区域11装连有供热区域温度传感器111，供热区域温度传感器111、输出循环管控制阀901和输入循环管控制阀101分别由电导线连接PLC工业控制器12。
上述仅仅是其中的一种实施例，在此基础上本领域所属技术人员不付出创造性劳动而添加部件、等同替换和局部改进所派生的其它技术特征和技术方案，均在本发明专利所保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，它包括循环水泵(1)、控制阀、输送管道，其特征在于，还包括管球式空化发生器(7)、PLC工业控制器(12)、压力传感器、温度传感器、电磁流量计(4)、循环水蓄热储罐(3)；所述输送管道包括有输送主管道(5)、输出分支输液管(503)；所述温度传感器包括储罐温度传感器(302)、输送主管温度传感器(8)；所述压力传感器包括储罐压力传感器(301)、输送主管第一压力传感器(6)、输送主管第二压力传感器(601)；所述循环水泵(1)的输入和输出管接头分别连接的输送主管道(5)，并在循环水泵(1)的输入端输送主管道(5)上装连有输送主管第一控制阀(501)和在输出端输送主管道(5)上装连有输送主管道第1三通(2)，输送主管第一控制阀(501)连接循环水蓄热储罐(3)，在输送主管道第1三通(2)上又分别由连接的输送主管道(5)和分支输液管(503)连接循环水蓄热储罐(3)，并在输送主管道第1三通(2)后部连接循环水蓄热储罐(3)的输送主管道(5)上依次装设有电磁流量计(4)、第一压力传感器(6)、管球式空化发生器(7)、第二压力传感器(601)、输送主管温度传感器(8)、输送主管第二控制阀(502)，在输送主管道第1三通(2)连接的分支输液管(503)上装连有输送支管控制阀(504)，输送支管控制阀(504)和输送主管第二控制阀(502)又分别连接于循环水蓄热储罐(3)，所述循环水蓄热储罐(3)上还装连有储罐压力传感器(301)、储罐温度传感器(302)和连接供热区域(11)的输出循环管路(9)、输入循环管路(10)。
2.根据权利要求1所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述管球式空化发生器(7)是由其管球式空化发生器体(701)两端装连有湍流管(703)和器体内腔中装设有数个空化球(702)所组成，所述两端的湍流管(703)为直径范围是10～350mm的湍流管，湍流管(703)分别连接有输送主管道(5)。
3.根据权利要求2所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述管球式空化发生器(7)内腔中装设有数个空化球(702)是堆叠方式为楔形相互交叉堆叠排列的直径为湍流管(703)内径2/3～3/4的空化球，空化球(702)表面开深度为0.1～3.5mm的凹槽，所述凹槽的结构形状为圆形凹槽和六边形、四边形、三角形的多边形凹槽中的任一种凹槽的空化球。
4.根据权利要求1所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述PLC工业控制器(12)分别由电导线连接并控制循环水泵(1)、储罐温度传感器(302)、输送主管温度传感器(8)、储罐压力传感器(301)、输送主管第一压力传感器(6)、输送主管第二压力传感器(601)、电磁流量计(4)、输送主管第一控制阀(501)、输送主管第二控制阀(502)和输送支管控制阀(504)。
5.根据权利要求1所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述管球式空化发生器(7)是两个并联、两个串联连接的任一种管球式空化发生器连接结构；所述两个并联的管球式空化发生器输入端的输送主管道装连有输送主管道第2三通(201)连接输送主管道第1三通(2)、输出端并联由输送主管道第3三通(202)连接循环水蓄热储罐(3)。
6.根据权利要求1所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述管球式空化发生器(7)后部连接循环水蓄热储罐(3)的输送主管道(5)上还连接有文丘里管水力空化发生器(13)。
7.根据权利要求1或6所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述文丘里管水力空化发生器(13)是由文丘里喉管(131)和文丘里后锥管(133)之间夹装有圆环套(132)，在圆环套(132)内装连有圆孔均为圆锥形喇叭状通孔的多孔圆板(134)、3-8个均布的弹片(135)、2-5个均布的超声波振子头(136)中的任一种文丘里管水力空化发生器；所述弹片(135)是朝向圆心的向心式悬臂式弹片和均布并列式弹片的任一种弹性片；所述超声波振子头(136)分别由电导线连接PLC工业控制器(12)。
8.根据权利要求1所述的一种管球式水力空化发生装置的复合结构型供暖系统，其特征在于，所述循环水蓄热储罐(3)连接供热区域(11)的输出循环管路(9)和输入循环管路(10)上还分别装设有输出循环管控制阀(901)和输入循环管控制阀(101)，所述供热区域(11)装连有供热区域温度传感器(111)，供热区域温度传感器(111)、输出循环管控制阀(901)和输入循环管控制阀(101)分别由电导线连接PLC工业控制器(12)。
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