一种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冷凝换热强化的技术领域，具体涉及一种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置。
【背景技术】
[0002]冷凝换热是许多工业换热器和民用供暖、制冷设备常用的换热方式，该换热方式存在换热效率高和换热设备小型且紧凑的优点。然而，在蒸汽冷凝换热过程中，将不可避免的混入不凝气体，不凝气体的存在是造成换热器换热性能下降的主要原因之一。此外，其他的一些工业应用将不可避免的涉及蒸汽在不凝气体中冷凝的情况，比如从荒煤气中冷凝煤焦油就属于这种情况。因此，强化含不凝气体的蒸汽冷凝效率是提高换热器换热效率的主要工作。
[0003]文丘里塔是工业部门重要的蒸汽冷凝回收设备之一，它的节能尤为重要。文丘里塔主要由收缩段、喉段和扩散段组成。蒸汽和循环冷却水从文丘里塔顶部进入，在收缩段发生直接接触冷凝，大部分蒸汽凝结，剩余蒸汽与循环冷却水一起进入喉段，并从扩散段离开。现有文丘里塔的冷凝效率仅为60% -80%，蒸汽中含有不凝气体是文丘里塔冷凝效率下降的主要原因之一，如与射流水柱接触的蒸汽中含有1%的空气能使冷凝换热系数减小约50%。因此，有效促进蒸汽在不凝气体中与下降水柱的接触冷凝是使文丘里塔节能的重要关键。在文丘里塔的喉段，由于管径变窄，压力下降，极易使得此处的水流发生空化效应，如果能够利用水流的空化效应来强化含不凝气体的蒸汽接触冷凝换热。将大大促进文丘里塔的节能环保，然而，目前鲜有对空化效应强化冷凝换热的研究。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，该实验装置结构紧凑，节能环保，有较好的可测性。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006]—种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，包括蒸发器和文丘里管，蒸发器和文丘里管通过混合管相连，在混合管上设有进风管；在文丘里管顶部设有进水管，在文丘里管喉部一侧设有用于采集空化现象的高速摄像机。
[0007]在文丘里管的底部设有排水管，在该排水管上设有排水阀。
[0008]在文丘里管喉部下方一侧的管壁上设有排出管，在该排出管上设有第一排气阀。
[0009]在排出管上还依次设置第一流量计、第一压力表及第一温度计，排气阀设置在第一流量计和文丘里管之间。
[0010]在蒸发器和文丘里管相连的混气管管路上依次设置混气阀、第二温度计、第二流量计及第二压力表。
[0011]进水管的末端设有调压栗，且在文丘里管与调压栗相连的进水管管路上依次设置进水阀、第三流量计、第三压力表及第三温度计。
[0012]进风管上设有空气阀，进水管的末端设有风机，风机和空气阀之间的管路上依次设有第四温度计、第四压力表及第四流量计。
[0013]在蒸发器顶部设有排气管，排气管上设有第二排气阀；在蒸发器底部设有出水管，出水管上设有出水阀。
[0014]所述蒸发器通过电线与电源相连。
[0015]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0016]本发明公开的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，是由蒸发器、文丘里管、进风管及进水管组成的系统，水通过进水管从文丘里管的顶部通入，经过喉段，发生空化，然后汇集在文丘里管的底部。蒸发器产生的蒸汽和进风管通入的空气混合后形成混合气体，该混合气体被送入文丘里管中，在喉部与发生空化的水相接触发生冷凝。由于水中的空气泡使水产生漩涡和湍动，蒸汽的冷凝换热被强化，在文丘里管喉部一侧设有用于采集空化现象的高速摄像机，能够记录下空化现象的强弱，本实验装置结构紧凑，节能环保，有较好的可测性。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图。
[0018]其中:1为电源；2为电线；3为蒸发器；4为排气管；5为第二排气阀；6为风机；7为进风管；8为第四温度计；9为第四压力表；10为第四流量计；11为空气阀；12为混气管；13为混气阀；14为第二温度计；15为第二流量计；16为第二压力表；17为进水阀；18为第三流量计；19为第三压力表；20为第三温度计；21为进水管；22为调压栗；23为第一温度计；24为第一压力表；25为第一流量剂；26为第一排气阀；27为文丘里管；28为排水阀；29为排水管；30为高速摄像机；31为出水管；32为出水阀；33为排出管。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0020]参见图1，本发明的采用空化效应强化蒸汽冷凝的实验装置，包括蒸发器3和文丘里管27，所述蒸发器3通过电线2与电源1相连。蒸发器3和文丘里管27通过混合管12相连，在混合管12上设有进风管7，进风管7上设有空气阀11 ;在文丘里管27顶部设有进水管21，在文丘里管27喉部一侧设有用于采集空化现象的高速摄像机30 ;在文丘里管27的底部设有排水管29，在该排水管29上设有排水阀28。在文丘里管27喉部下方一侧的管壁上设有排出管33，在该排出管33上设有第一排气阀26。在蒸发器1顶部设有排气管4，排气管4上设有第二排气阀5 ;在蒸发器1底部设有出水管31，出水管31上设有出水阀32。
[0021]在排出管33上还依次设置第一流量计25、第一压力表24及第一温度计23，排气阀26设置在第一流量计25和文丘里管27之间。在蒸发器3和文丘里管27相连的混气管12管路上依次设置混气阀13、第二温度计14、第二流量计15及第二压力表16。进水管21的末端设有调压栗22，且在文丘里管27与调压栗22相连的进水管21管路上依次设置进水阀17、第三流量计18、第三压力表19及第三温度计20。进水管7的末端设有风机6，风机6和空气阀11之间的管路上依次设有第四温度计8、第四压力表9及第四流量计10。
[0022]本发明的采用空化效应强化蒸汽冷凝的实验装置，使用时:
[0023]工作前，将第二排气阀5和出水阀32关闭，将电源1接通，为蒸发器3通电，使蒸发器3内部的热水加热到产生蒸汽。然后，将风机6打开，外界空气被抽吸，并随同蒸汽一起被送入到文丘里管27中。与此同时，文丘里管27抽取自来水，使其以一定流速和压力被送入到文丘里管27中，从上到下喷淋在喉段中部，含不凝气体的蒸汽流和冷却水混合，直接接触发生冷凝，调节冷却水流速和喉部的直径，令冷却水在喉部发生空化，所产生的小气泡会将液流撒碎，增大蒸汽和水的接触面积，促进冷凝。在文丘里管27的右侧，设有排出管33，用于将剩余气体排出，通过测定气体的温度、压力和流量，可获得蒸汽冷凝量。通过调节文丘里管喉段尺寸和流体介质的参数，可促成文丘里管喉段中部发生空化，空化现象的强弱可用高速摄像机进行观测。
【主权项】
1.一种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，包括蒸发器(3)和文丘里管(27)，蒸发器(3)和文丘里管(27)通过混合管(12)相连，在混合管(12)上设有进风管(7);在文丘里管(27)顶部设有进水管(21)，在文丘里管(27)喉部一侧设有用于采集空化现象的高速摄像机(30)。2.根据权利要求1所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，在文丘里管(27)的底部设有排水管(29)，在该排水管(29)上设有排水阀(28)。3.根据权利要求1所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，在文丘里管(27)喉部下方一侧的管壁上设有排出管(33)，在该排出管(33)上设有第一排气阀(26) ο4.根据权利要求3所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，在排出管(33)上还依次设置第一流量计(25)、第一压力表(24)及第一温度计(23)，排气阀(26)设置在第一流量计(25)和文丘里管(27)之间。5.根据权利要求4所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，在蒸发器(3)和文丘里管(27)相连的混气管(12)管路上依次设置混气阀(13)、第二温度计(14)、第二流量计(15)及第二压力表(16)。6.根据权利要求5所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，进水管(21)的末端设有调压栗(22)，且在文丘里管(27)与调压栗(22)相连的进水管(21)管路上依次设置进水阀(17)、第三流量计(18)、第三压力表(19)及第三温度计(20)ο7.根据权利要求6所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，进风管(7)上设有空气阀(11)，进水管(7)的末端设有风机￠)，风机(6)和空气阀(11)之间的管路上依次设有第四温度计(8)、第四压力表(9)及第四流量计(10)。8.根据权利要求1所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，在蒸发器⑴顶部设有排气管⑷，排气管⑷上设有第二排气阀(5);在蒸发器(1)底部设有出水管(31)，出水管(31)上设有出水阀(32)。9.根据权利要求1所述的采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，其特征在于，所述蒸发器⑶通过电线⑵与电源⑴相连。
【专利摘要】本发明公开了一种采用空化效应强化含不凝气体的蒸汽冷凝实验装置，属于冷凝换热强化的技术领域。包括蒸发器和文丘里管，蒸发器和文丘里管通过混合管相连，在混合管上设有进风管，进风管上设有空气阀；在文丘里管顶部设有进水管，在文丘里管喉部一侧设有用于采集空化现象的高速摄像机。水通过进水系统从文丘里管的顶部通入，经过喉段，发生空化，然后汇集在文丘里管的底部。蒸汽和空气的混合气体被送入文丘里管中，在喉部与发生空化的水相接触发生冷凝。由于水中的空气泡使水产生漩涡和湍动，蒸汽的冷凝换热被强化。该实验装置结构紧凑，节能环保，有较好的可测性。
【IPC分类】G01N25/20, G01N21/84
【公开号】CN105352994
【申请号】CN201510848946
【发明人】张俊霞
【申请人】榆林学院
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月27日