CN201884342U

CN201884342U - 变声速增压节能装置

Info

Publication number: CN201884342U
Application number: CN2010206057956U
Authority: CN
Inventors: 鲍占文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-11-15

Abstract

本实用新型提供一种变声速增压节能装置，包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第二外壳和第三外壳具有三通形状，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，所述第三外壳具有三通的外形，该第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口为副进水口，一般处于关闭状态。使用该装置，能够提高换热器换热效率到99.93％，从而节约蒸汽10％-25％，能够自增压输出替代部分循环泵，从而节约电耗50％-80％。

Description

变声速增压节能装置

技术领域

本实用新型涉及变声速增压节能装置，具体涉及一种能够以低的能耗获得高的换热效率的变声速增压节能装置。

背景技术

在采暖系统中，需要对热水进行增压后向采暖系统进行供给。但是，目前全国集中供热总面积超过30万亿平米，供暖设备陈旧，跑、冒、滴、漏等现象十分严重，初步估算，城市热力网30％的热量损失，约占供热成本的18％，大量的热损耗致使供热企业运行费用高，供热成本不断增加。

如何高效利用资源能量，杜绝能量浪费行为，是构建节约型社会首要难题之一。因为传统陈旧的采暖设备及落后供暖方式的制约，以及大量能源的非合理运用，直接导致了“热损耗”愈演愈烈。行之有效的采暖节能设备及节能措施已经成为当下建设节能社会的迫切需求。

实用新型内容

鉴于以上的以往技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种利用两相流体原理和流体力学理论研制的变声速增压节能装置，其特征在于，包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第一内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第一外壳与第二外壳之间而被固定，第二内胆喷嘴部件的外缘夹在第二外壳与第三外壳之间而被固定，第三内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第三外壳与第四外壳之间而被固定，第一外壳、第二外壳、第三外壳以及第四外壳的内径相同，并且第二外壳具有三通的外形，第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳以及第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件、第三内胆喷嘴部件的内部空间共同形成一个流体的主流路，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，所述第三外壳具有三通的外形，该第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口为副进水口，一般处于关闭状态，当出水口温度有特殊要求时(如高于100℃)，可将其打开，增加总进水量，协调蒸汽和水的比例以满足整个系统的要求。

在上述变声速增压节能装置中，优选第一内胆喷嘴部件具有内径收缩段，用于将来自蒸汽入口的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压，第二内胆喷嘴部件在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件的蒸汽和来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合，为使来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间留出一个环隙，第三内胆喷嘴部件具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力，第三内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间未接触，而具有一定的间隙。

在上述变声速增压节能装置中，优选在所述主流路的喷嘴出口瞬时流速达到100～120米每秒。

在上述变声速增压节能装置中，优选在所述主流路的蒸汽入口处的压力浮动范围是0.02Mpa～1.6Mpa。

通过使用上述本实用新型的技术方案，能够得到以下的技术效果。

(1)节能：可实现无泵自增压输出。在需配置循环泵时所需循环泵较传统换热器配置的循环泵功率小50％～80％，因而节电。因实现了汽和水直接混合，提高换热效率至99.93％，因而节汽10-25％。

(2)利用变声速流体射流原理，因此能获得很高的瞬时流速100～120米每秒。

(3)安装方便：装置精巧轻便，可根据要求现场布置，可垂直、水平、斜置安装，占用空间小，节省大量基建投资费用，旧设备无需拆除，改造时间短。适合节能新建换热站和旧换热站的节能改造。

(4)变声速增压节能换热器装置使用寿命长(可达18-20年)并且不用维修需维护，不需要使用软化水处理系统，每年可节省大量的综合费用。另外，经申请人10余年的试验对设备的尺寸进行调整后，前端蒸汽入口处的压力浮动范围由原来的0.2Mpa～0.25Mpa扩展至0.02Mpa～1.6Mpa，从而装置的稳定性和可靠性不再受入口水压和出口水压力变化的影响。这样改进后非常适合中国供暖条件和状况要求，使运行非常稳定，克服了水锤、频繁停机、蒸汽和前后端水压变化引起装置工作不正常、和噪音大等现象。

附图说明

图1是表示本实用新型的变声速增压节能装置的整体结构图。

图2表示第一外壳1的尺寸的一个实例。

图3表示第二外壳2的尺寸的一个实例。

图4表示第三外壳3的尺寸的一个实例。

图5表示第三外壳4的尺寸的一个实例。

图6表示第一内胆喷嘴部件5的尺寸的一个实例。

图7表示第二内胆喷嘴部件6的尺寸的一个实例。

图8表示第三内胆喷嘴部件7的尺寸的一个实例。

(附图标记说明)

100-变声速水射流节能装置；

1-第一外壳；

2-第二外壳；

3-第三外壳；

4-第四外壳；

5-第一内胆喷嘴部件；

6-第二内胆喷嘴部件；

7-第三内胆喷嘴部件。

具体实施方式

下面，参照图1至8，对本实用新型的实施方式进行详细说明。

图1是表示本实用新型的变声速增压节能装置的整体结构图。如图1所示，变声速增压节能装置100由七个部分组成，包括第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3、第四外壳4、第一内胆喷嘴部件5、第二内胆喷嘴部件6以及第三内胆喷嘴部件7。

第一外壳1与第二外壳2之间、第二外壳2与第三外壳3之间、以及第三外壳3与第四外壳4之间由法兰通过螺栓进行连接。

第一内胆喷嘴部件5的一侧外缘夹在第一外壳1与第二外壳2之间而被固定，第二内胆喷嘴部件6的外缘夹在第二外壳2与第三外壳3之间而被固定，第三内胆喷嘴部件7的一侧外缘夹在第三外壳3与第四外壳4之间而被固定。

第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3以及第四外壳4的内径相同，并且第二外壳2和第三外壳3具有三通的外形。第一外壳1、第二外壳2、第三外壳3、第四外壳4以及第一内胆喷嘴部件5、第二内胆喷嘴部件6、第三内胆喷嘴部件7的内部空间共同形成一个流体的主流路。第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口用于将水引入变声速增压节能装置100的主流路中。第三外壳3的除了在主流路之外的另一个开口为副进水口，一般处于关闭状态，当出水口温度有特殊要求时(如高于100℃)，可将其打开，增加总进水量，协调蒸汽和水的比例以满足整个系统的要求。

如图1所示，第一内胆喷嘴部件5具有内径收缩段，用于将来第一外壳1一侧的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压。第二内胆喷嘴部件6在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件5的蒸汽和来自第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合。为使来自第二外壳2的除在主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件6的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件5与第二内胆喷嘴部件6之间留出一个环隙。

第三内胆喷嘴部件7具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力。第三内胆喷嘴部件7与第二内胆喷嘴部件6之间未接触，而具有一定的间隙。

各个部件的尺寸可以根据情况而定，在本实施方式中，第一外壳1的尺寸如图2所示、第二外壳2的尺寸如图3所示、第三外壳3的尺寸如图4所示、第四外壳4的尺寸如图5所示、第一内胆喷嘴部件5的尺寸如图6所示、第二内胆喷嘴部件6的尺寸如图7所示、第二内胆喷嘴部件7的尺寸如图8所示，长度单位均为mm。

在本实用新型中，利用变声速流体射流原理，能获得很高的瞬时流速1，即，所述主流路的出口获得100～120m/s的高速喷射。

下面，对两相流体混合的原理进行进一步说明。进入变声速增压节能装置100的蒸汽通过喷嘴在混合室(第二内胆喷嘴部件6的内径收缩段)与来水相混合，于是产生了具有一定容积比的汽水混合物，在这种混合物中声速低于该混合物的流速，所以能在收缩段窄的截面内克服音障(音障是指速度接近音速时，会追上自己发出的声波造成震波，进而对加速产生障碍的现象)，继而在不变截面的管道中流动速度完成了向亚声速的转变。

由于压缩系数与液态介质的干扰速度(声速)有直接关系，而单质物质压缩系数要小于同质的两相混合物的压缩系数，在蒸汽-水直接混合中，汽水混合物的可压缩系数(也就是可压缩性)可以大大超过构成汽水混合物的单质蒸汽或水各自分别具有的压缩系数。

在通过该装置两相流室(混合室)在流体动力作用过程中，混合物的声速可以达到异乎寻常的低值，即每秒十几米，只要流体速度大于此值，马赫数M即大于1，也就是说产生了超声速，这样用较小的能量损失即可使马赫数达到10～12，产生高速喷射，从而完成了从低声速→亚声速→超声速的转变。最后在变声速增压节能换热器装置减压段进行汽水混合物的瞬时减压把前端高速喷射产生的压力能转换为势能，利用转换的势能推动系统的循环，做到换热和升压一步完成。该装置可应用于各类汽--水热交换。

另外，经申请人10余年的试验对设备的尺寸进行调整后，前端蒸汽入口处的压力浮动范围由原来的0.2Mpa～0.25Mpa扩展至0.02Mpa～1.6Mpa，且不再受入口水压和出口水压力变化的影响。这样改进后非常适合中国供暖条件和状况要求，使运行非常稳定，克服了水锤、频繁停机、蒸汽和前后端水压变化引起装置工作不正常、和噪音大等现象。

以上，对本实用新型的变声速增压节能装置进行了详细说明，但本实用新型并不被这些实施方式的所限定，而本领域技术人员能够在不经过创造性劳动就能变更或者替换的所有范围都应包含在本实用新型的范围之内。

Claims

1.一种变声速增压节能装置，其特征在于，

包括第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳、第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件以及第三内胆喷嘴部件，第一外壳与第二外壳之间、第二外壳与第三外壳之间、第三外壳与第四外壳之间均由法兰通过螺栓进行连接，第一内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第一外壳与第二外壳之间而被固定，第二内胆喷嘴部件的外缘夹在第二外壳与第三外壳之间而被固定，第三内胆喷嘴部件的一侧外缘夹在第三外壳与第四外壳之间而被固定，

第一外壳、第二外壳、第三外壳以及第四外壳的内径相同，并且第二外壳具有三通的外形，第一外壳、第二外壳、第三外壳、第四外壳以及第一内胆喷嘴部件、第二内胆喷嘴部件、第三内胆喷嘴部件的内部空间共同形成一个流体的主流路，第二外壳的位于主流路之外的另一个开口用于将水引入该主流路中，所述第三外壳具有三通的外形，该第三外壳的除了在主流路之外的另一个开口为副进水口，一般处于关闭状态。

2.如权利要求1所述的变声速增压节能装置，其特征在于，

第一内胆喷嘴部件具有内径收缩段，用于将来自蒸汽入口的蒸汽在该内径收缩段挤压而增压，第二内胆喷嘴部件在前部也具有内径收缩段，用于来自第一内胆喷嘴部件的蒸汽和来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水进行充分的两相混合，为使来自第二外壳的位于主流路之外的另一个开口的水能顺利进入第二内胆喷嘴部件的内径收缩段，第一内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间留出一个环隙，第三内胆喷嘴部件具有内径扩大段，用于将蒸汽和水的两相混合体的流动速度降低并降低压力，第三内胆喷嘴部件与第二内胆喷嘴部件之间未接触，而具有一定的间隙。

3.如权利要求1或2所述的变声速增压节能装置，其特征在于，

在所述主流路的喷嘴出口瞬时流速达到100～120米每秒。

4.如权利要求1或2所述的变声速增压节能装置，其特征在于，

在所述主流路的蒸汽入口处的压力浮动范围是0.02Mpa～1.6Mpa。