CN201152694Y - 一种水-蒸汽射流混合装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水－蒸汽射流混合装置，它由带有进水口的壳体、安装在壳体内的蒸汽喷管和喉管构成；其特征在于：喉管扩压段出水处的大口直径为D，小口直径为0.7D，锥角θ为25°－30°；蒸汽喷管的喷嘴出口直径小于喉管会聚段的入口直径；蒸汽喷管与喉管同轴设置，且蒸汽喷管插入到喉管内。所述蒸汽喷灌喷嘴出口直径为dn，喉管中间部分的直径为dt，1.25≤dn/dt≤1.75。蒸汽喷管插入喉管内的轴向长度为L2，喉管会聚段轴向长度为L1，0.38≤L2/L1≤0.62。本实用新型的优点是：在不影响流通能力的前提下，制造难度低，装置长度最小；换热表面积大，换热能力强；对进水压力与温度变化的适应能力更好。

Description

一种水-蒸汽射流混合装置
技术领域
本实用新型涉及一种应用于汽水换热设备中的水-蒸汽射流混合装置。该水-蒸汽射流混合装置可使蒸汽和水之间的换热效率高，换热速度快。
背景技术
目前，生产热水的设备主要分为三类：电热水器、热水锅炉和汽水换热设备。由于电热水器消耗最高品位能源---电力，热水生产成本较高，热水生产量有限，所以，电热水器应用范围较窄。各种热水锅炉消耗次高品位能源---燃料化学能，如煤、天然气等，热水生产成本较电热水器低，应用范围广。汽水换热设备是通过蒸汽与凉水的热交换原理，生产热水的，其蒸汽可以来自于蒸汽锅炉，或热电厂驱动汽轮机发电后的蒸汽，或其他各类工厂的余热蒸汽，其热水生产成本最低，而且，节能环保，并可以实现能源的梯级使用，所以，汽水换热设备具有广阔的应用前景。
汽水换热设备按照换热机理分为间接换热型和直接混合换热型两大类。间接换热型汽水换热设备的传热系数较抵，换热效率低，如管壳式换热器的传热系数约为3000W/(m2·℃)，板式换热器的传热系数约为5000W/(m2·℃)。直接混合换热型汽水换热设备是将冷水与蒸汽直接混合生产热水，其传热系数不受热负载变化的影响，在整个产品生命周期内保持稳定并高于10000W/(m2·℃)，换热效率高。
在直接混合换热型汽水换热设备中要使用一种水-蒸汽射流混合装置。如图1所示，常见的水-蒸汽射流混合装置由带有进水口1的壳体2、蒸汽喷管3和喉管4三部分构成。蒸汽喷管3安装在壳体2内，并与壳体2相通。喉管4与壳体2相通。喉管4的内孔依其形状不同分为三段，沿介质流动方向依次为会聚段41、节流段42和扩压段43；其中，会聚段41和扩压段43为喇叭形。蒸汽喷管3与喉管4同轴设置，蒸汽喷管3的喷嘴出口直径小于喉管4入口处会聚段41的开口直径，蒸汽喷管3与喉管4的头、尾相隔一段距离。冷水由进水口1进入，蒸汽经蒸汽喷管3喷出，蒸汽与水在喉管4内直接混合生成热水。图1所示的水-蒸汽射流混合装置的缺点是：蒸汽压力必须大于进、出水压力，进水温度不能超过45℃，否则设备噪音较大，容易导致管道震动。
如图2所示，还有一种水-蒸汽射流混合装置，它由壳体5、蒸汽喷管6、和喉管7构成。壳体5带有两个进水口8、9；其中，一个进水口8位于喉管7的入口处，一个进水口9位于喉管7的中部。蒸汽喷管6与喉管7同轴设置，蒸汽喷管6的喷嘴出口直径小于喉管7入口处会聚段的直径，蒸汽喷管6插入到喉管7会聚段内。冷水分别由进水口8、9进入喉管7内，蒸汽经蒸汽喷管6喷入喉管7内，蒸汽和水在喉管7内直接混合生成热水。图2所示的水-蒸汽射流混合装置的缺点是：适应负载变化能力差；启动时设备噪音较大，伴有管道震动，运行过程中有压力脉动，不方便自动控制。
发明内容
鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种换热效率高，换热速度快，结构简单的水-蒸汽射流混合装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种水-蒸汽射流混合装置，它由带有进水口的壳体、安装在壳体内的蒸汽喷管和喉管三部分构成；所述喉管与带有进水口的壳体相通，喉管的内孔依其形状不同分为三段，沿介质流动方向依次为会聚段、节流段和扩压段；其中，会聚段和扩压段为喇叭形，其特征在于：
所述喉管扩压段出水处的大口直径为D，中口直径为0.7D，扩压段锥角θ为25°-30°；
所述蒸汽喷管的喷嘴出口直径小于喉管会聚段的入口直径；蒸汽喷管与喉管同轴设置，且蒸汽喷管插入到喉管会聚段内。
所述蒸汽喷管的喷嘴出口直径为dn，喉管中间部分节流段的小口直径为dt，1.25≤dn/dt≤1.75。
所述蒸汽喷管插入喉管会聚段内的轴向长度为L2，喉管会聚段的轴向长度为L1，0.38≤L2/L1≤0.62。
本实用新型的优点是：1、在不影响流通能力的前提下，制造难度低，装置长度最小。2、换热表面积大，换热能力强。3、对进水压力与温度变化的适应能力更好。
附图说明
图1为常见的水-蒸汽射流混合装置结构示意图；
图2为另一种常见的水-蒸汽射流混合装置结构示意图；
图3为本发明水-蒸汽射流混合装置结构示意图。
具体实施方式
图3为本发明公开的水-蒸汽射流混合装置结构示意图，如图所示，本发明公开的水-蒸汽射流混合装置由带有进水口10的壳体11、安装在壳体11内的蒸汽喷管12和喉管13三部分构成。
喉管13与带有进水口10的壳体11相通。喉管13的内孔依其形状不同分为三段，沿介质流动方向依次为会聚段131、节流段132和扩压段133；其中，会聚段131和扩压段133为喇叭形。扩压段133出水处大口直径为D，中口直径为0.7D，扩压段锥角θ为25°-30°。喉管中间部分节流段的小口直径为dt。
蒸汽喷管12的喷嘴出口直径小于喉管13会聚段131的入口直径。蒸汽喷管12的喷嘴出口直径为dn，喉管13节流段的直径为dt，直径比：1.25≤dn/dt≤1.75。
蒸汽喷管12与喉管13同轴设置，且蒸汽喷管12插入到喉管13会聚段131内。蒸汽喷管12插入喉管13会聚段131内的轴向长度为L2。喉管13会聚段131的轴向长度为L1，0.38≤L2/L1≤0.62。
冷水由进水口10进入，蒸汽经蒸汽喷管12喷出，蒸汽与水在喉管13内混合生成热水。
由于本实用新型采用了上述结构设计，故本实用新型具有以下优点：
1、在不影响流通能力的前提下，为了降低制造难度，本实用新型将喉管扩压段出水处的大口直径设计为D，小口直径设计为0.7D，锥角θ设计为25°-30°，使得整个装置的长度最小。
2、将蒸汽喷管的喷嘴出口直径dn与喉管节流段的直径dt之比设计为大于等于1.25小于等于1.75，使喉管内形成的汽水混合物中气泡直径分布比较均匀，约100nm左右；换热表面积大，换热能力强；与同等尺寸的图1所示设备比较，换热能力提高10倍；与同等尺寸的图2所示设备相比，换热能力提高2倍。
3、将蒸汽喷管轴向插入喉管内的长度与喉管会聚段轴向长度之比设计为大于等于0.38小于等于0.62，使得整个装置对进水压力与温度变化的适应能力更好，进水温度上限可提高到90℃，进水压力的波动比(上限压力/下限压力)提高到2.5倍。
以上所述是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1、一种水-蒸汽射流混合装置，它由带有进水口的壳体、安装在壳体内的蒸汽喷管和喉管三部分构成；所述喉管与带有进水口的壳体相通，喉管的内孔依其形状不同分为三段，沿介质流动方向依次为会聚段、节流段和扩压段；其中，会聚段和扩压段为喇叭形，其特征在于：
所述喉管扩压段出水处的大口直径为D，中口直径为0.7D，扩压段锥角θ为25°-30°；
所述蒸汽喷管的喷嘴出口直径小于喉管会聚段的入口直径；蒸汽喷管与喉管同轴设置，且蒸汽喷管插入到喉管会聚段内。
2、根据权利要求1所述的水-蒸汽射流混合装置，其特征在于：所述蒸汽喷管的喷嘴出口直径为dn，喉管中间部分节流段的直径为dt，1.25≤dn/dt≤1.75。
3、根据权利要求1或2所述的水-蒸汽射流混合装置，其特征在于：所述蒸汽喷管插入喉管会聚段内的轴向长度为L2，喉管会聚段的轴向长度为L1，0.38≤L2/L1≤0.62。
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