专利名称：激波式增压热交换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于工业与民用建筑热水采暖和热水供应的新型汽水直接热交换器，尤其是涉及一种新型的激波式增压汽水直接热交换器。
背景技术：
采用传统的汽水直接热交换器系统时，热交换器在系统中是一个阻力元件，也就是说通过热交换器后热水的压力永远不可能高于进热交换器前蒸汽的压力，即没有增压功能。
传统的汽水直接热交换器要求的蒸汽压力较高，噪音大，且体积庞大。美国生产的变声速增压热交换装置虽然克服了前两条的弊端，但由于其工作状态接近于临界状态，对工作环境(特别是蒸汽压力)要求苛刻，在进水温度到达70℃以上时，会因为两相流体不能充分混合而导致装置工作状态失常，很难适应目前国内的条件。另该装置在调整内部间隙时，必须把设备拆下、解体，非常麻烦，只能是阶梯式调整，无法实现连续调整；且该装置无运行状态监视装置，无法判断设备的运行状态。
现有的汽水直接热交换器连接部件多，不容易密封。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述背景技术中的不足之处，提供一种新型的激波式增压汽水直接热交换器，它以蒸汽为热源和动力，充分利用蒸汽的潜热，使水既加热又增压，且调整方便，适应范围广，可代替现有的汽水热交换器系统。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术解决方案如下一种激波式增压汽水直接热交换器，其特征在于包括新型蒸汽引入管1，管状圆形外壳4，密闭的进水室3，混合增压扩压管5焊接在管状圆形外壳4内，在该混合增压扩压管5进口一端的管状圆形外壳4处垂直焊接有密闭进水室3，该密闭进水室3与混合增压扩压管5进口一端连通，而密闭进水室3另一侧的管状圆形外壳4进口一端通过法兰、调整螺母8与蒸汽引入管1相连接，该蒸汽引入管1通过上述调整螺母8固定蒸汽喷管2，该蒸汽喷管2的喷嘴与所述密闭进水室3和混合增压扩压管5进口连通。
蒸汽喷管通过其自身上的螺纹固定在蒸汽引入管1和管状圆形外壳4上，蒸汽喷管2为渐缩再渐扩的文丘利管，混合增压扩压管5为一体化结构，并在混合增压扩压管5上设有运行状态检测口6，喷嘴和混合增压扩压管之间的距离可通过调整螺母8解决，蒸汽引入管和外壳之间通过聚四氟乙烯垫片7密封。
上述进水室3、蒸汽引入管1、出水管都是以法兰方式和外管道连接。蒸汽引入管和外壳之间也是以法兰连接，混合增压扩压管5采用一体化结构设计。
上述喷嘴与混合管管口之间的距离是通过调整螺母8连续可调的。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下
1、本实用新型以蒸汽为热源和动力，充分利用蒸汽的潜热，直接加热并增压热水采暖系统水及生产、生活用热水，因此可替代现有热交换器系统中的汽水热交换器、循环水泵及凝结水系统，不仅节省投资，而且可省去或减小原系统中的循环水泵，节电60-100％，提高换热效率至99.3％以上，从节能和环保角度讲意义都十分重大；2、本实用新型体积小，不需占用专用房间，安装使用非常方便，大大减少了基建投资，并能实现自动化运行。
3、本实用新型没有转动部件，不易磨损，维修简单；同时不结水垢，所以使用寿命长，可以连续使用10年以上；4、本实用新型使用于采暖系统时可达到国家规定的采暖供水和回水温度，在自来水温条件下，民用热水供应出水温度为40℃～60℃，工业上热水供应出水温度按用户要求确定，同时本实用新型的噪声也达到国家标准；5、本实用新型用途广泛，不仅可用于工业与民用建筑的热水采暖和热水供应，还可用于游泳池或其它建筑物，并可用于清洗车辆、油罐车、船舶外壳等设备，以及用于消防灭火等。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中符号说明1-蒸汽引入管 2-蒸汽喷管3-引水室 4-管状圆形外壳
5-混合增压扩压管6-运行状态检测口7-聚四氟乙烯垫片8-调整螺母具体实施方式
本装置的功能建立在两相流体最新技术成果的基础之上，按照流体力学的理论设计而成，因为气体和液体两相流体的可压缩性大大超过液体或气体的可压缩性，众所周知，声音的传播速度与介质的可压缩性成反比，即介质的可压缩性越大则音速越小a=dpdρ]]>声音在液体中的速度约为1650m/s；在气体中的速度约为340m/s；若介质中不含有液体，比值β＝Vd/(Vf+Vd)等于1，(式中Vd为气体中的声速，Vf为液体中的声速)若介质中不含有气体，则比值为0，因两相流体的可压缩性较大，所以两相流中的音速只有5-20m/s。物理学中一般又以马赫数来表示压力的变化与密度变化之间的关系，它是液体可压缩性的指标，此压力比与马赫数的平方成正比P1P2=1+kβM2]]>表中P1为出口压力，P2为进口压力。
考虑到两相流的这个特征，只要能做到降低声速，即可在速度很慢的两相流体中(意味着在很低能耗的情况下)得到马赫数大于1的效果。
如果蒸汽和水混合的两相流流速为50m/s，当混合体的体积中气体和液体的体积为一比一时，音速为5m/s，则马赫数＝10则P1/P2≈M2≈100，即装置的出口压力为进口压力的100倍。水或其它液体和蒸汽进入装置后，直接混合形成均质混合物，该混合物最初的声速具有最小值，通过装置的混合物速度远远大于混合物的声速，这样，可以用较小的能量使马赫数达到较大值，此后，混合物的流动速度逐渐减小到低于声速后，就会产生巨大的压力变化。由此可见，本装置不但可以起到热交换器的作用，还可以起到给水泵的作用。
一定压力的饱和(或过热)蒸汽与低温水混合后，以高于音速的速度在较窄的截面内克服音障，经过凝结、传热传质动量交换和扩压的综合过程起到对出口流体的升温和增压双重作用，完成动能到势能的转变，产生高于入口的温度和压力，完成工作过程。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的描述如图1所示，本实用新型包括密闭的引水室3，蒸汽引入管1一端通过法兰连接在管路上，另一端通过法兰、调整螺母8与管状圆形外壳4连接，蒸汽喷管2伸入引水室3内与引水室3连通，蒸汽喷管2上设有螺丝，通过调整螺母8固定，螺母前后有聚四氟乙烯垫片7密封，混合增压扩压管5通过焊接连接在管状圆形外壳4上，蒸汽喷管2与混合增压扩压管5之间的距离可通过调整螺母8连续可调，在各种参数下按最佳工况调整相对位置。管状圆形外壳4通过法兰连接在管路上。蒸汽喷管2为渐缩再渐扩的文丘利管。
正常运行时，蒸汽经蒸汽引入管1进入蒸汽喷管2并在喷嘴出口处形成超音速蒸汽流，将水从外管道吸入引水室3，由于蒸汽和水是两相流中的淹没射流，进入本装置后直接形成一匀质蒸汽、水混合物，其速度大于混合物的声速，当遇到阻力时会产生压力跳跃即激波，因此出口混合流体压力大于入口流体压力，利用蒸汽的压力能，既加热又增压。
为适应不同工况和参数要求，本实用新型蒸汽喷管2与混合增压扩压管5之间的距离是通过调整螺母8连续可调的，通过变换蒸汽喷管2与混合增压扩压管5之间的距离，可适应不同的工况和参数要求，以达到最佳的工作状态。
权利要求1.一种激波式增压热交换器，其特征在于一混合增压扩压管(5)焊接在管状圆形外壳(4)内，在该混合增压扩压管(5)进口一端的管状圆形外壳(4)处垂直焊接有密闭进水室(3)，该密闭进水室(3)与混合增压扩压管(5)进口一端连通，而密闭进水室(3)另一侧的管状圆形外壳(4)进口一端通过法兰、调整螺母(8)与蒸汽引入管(1)相连接，该蒸汽引入管(1)通过上述调整螺母(8)固定蒸汽喷管(2)，该蒸汽喷管(2)的喷嘴与所述密闭进水室(3)和混合增压扩压管(5)进口连通。
2.如权利要求1所述的激波式增压热交换器，其特征在于上述蒸汽喷管(2)为渐缩再渐扩的文丘利管。
3.如权利要求1所述的激波式增压热交换器，其特征在于上述管状圆形外壳(4)和调整螺母(8)，以及蒸汽引入管(1)之间，通过聚四氟乙烯垫片(7)密封。
4.如权利要求1所述的激波式增压热交换器，其特征在于上述混合增压扩压管(5)为一体化结构。
5.如权利要求1所述的激波式增压热交换器，其特征在于上述混合增压扩压管(5)外侧的管状圆形外壳(4)上设有运行状态检测口(6)。
专利摘要本实用新型涉及一种新型的激波式增压汽水直接热交换器，它以蒸汽为热源和动力，能充分利用蒸汽的潜热。在对水加热的同时，又可以提高热水的压力，是现有汽水直接热交换器的更新换代产品，可为用户大大节约运行及维护费用。本实用新型包括新型蒸汽引入管和外壳、密闭的进水室、蒸汽喷管、混合增压扩压管、运行状态检测口。蒸汽引入管和外壳之间以及外壳与外管道之间均通过法兰连接；蒸汽喷管为渐缩再渐扩的文丘利管，蒸汽喷管通过其自身上的螺纹固定在蒸汽引入管和进水室上，混合增压扩压管上设有运行状态检测口，混合增压扩压管为一体化结构。
文档编号F28C3/00GK2775582SQ200420058780
公开日2006年4月26日 申请日期2004年12月13日 优先权日2004年12月13日
发明者冯训华 申请人:北京普瑞林科贸发展有限公司