專利名稱：變聲速增壓節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及變聲速增壓節(jié)能裝置，具體涉及一種能夠以低的能耗獲得高的換 熱效率的變聲速增壓節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
在采暖系統(tǒng)中，需要對熱水進行增壓后向采暖系統(tǒng)進行供給。但是，目前全國集 中供熱總面積超過30萬億平米，供暖設(shè)備陳舊，跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象十分嚴重，初步估算， 城市熱力網(wǎng)30%的熱量損失，約占供熱成本的18%，大量的熱損耗致使供熱企業(yè)運行費用 高，供熱成本不斷增加。如何高效利用資源能量，杜絕能量浪費行為，是構(gòu)建節(jié)約型社會首要難題之一。因 為傳統(tǒng)陳舊的采暖設(shè)備及落后供暖方式的制約，以及大量能源的非合理運用，直接導致了 “熱損耗”愈演愈烈。行之有效的采暖節(jié)能設(shè)備及節(jié)能措施已經(jīng)成為當下建設(shè)節(jié)能社會的迫 切需求。

實用新型內(nèi)容鑒于以上的以往技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種利用兩相流 體原理和流體力學理論研制的變聲速增壓節(jié)能裝置，其特征在于，包括第一外殼、第二外 殼、第三外殼、第四外殼、第一內(nèi)膽噴嘴部件、第二內(nèi)膽噴嘴部件以及第三內(nèi)膽噴嘴部件，第 一外殼與第二外殼之間、第二外殼與第三外殼之間、第三外殼與第四外殼之間均由法蘭通 過螺栓進行連接，第一內(nèi)膽噴嘴部件的一側(cè)外緣夾在第一外殼與第二外殼之間而被固定， 第二內(nèi)膽噴嘴部件的外緣夾在第二外殼與第三外殼之間而被固定，第三內(nèi)膽噴嘴部件的一 側(cè)外緣夾在第三外殼與第四外殼之間而被固定，第一外殼、第二外殼、第三外殼以及第四外 殼的內(nèi)徑相同，并且第二外殼具有三通的外形，第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼以 及第一內(nèi)膽噴嘴部件、第二內(nèi)膽噴嘴部件、第三內(nèi)膽噴嘴部件的內(nèi)部空間共同形成一個流 體的主流路，第二外殼的位于主流路之外的另一個開口用于將水引入該主流路中，所述第 三外殼具有三通的外形，該第三外殼的除了在主流路之外的另一個開口為副進水口，一般 處于關(guān)閉狀態(tài)，當出水口溫度有特殊要求時(如高于100°c )，可將其打開，增加總進水量， 協(xié)調(diào)蒸汽和水的比例以滿足整個系統(tǒng)的要求。在上述變聲速增壓節(jié)能裝置中，優(yōu)選第一內(nèi)膽噴嘴部件具有內(nèi)徑收縮段，用于將 來自蒸汽入口的蒸汽在該內(nèi)徑收縮段擠壓而增壓，第二內(nèi)膽噴嘴部件在前部也具有內(nèi)徑收 縮段，用于來自第一內(nèi)膽噴嘴部件的蒸汽和來自第二外殼的位于主流路之外的另一個開口 的水進行充分的兩相混合，為使來自第二外殼的位于主流路之外的另一個開口的水能順利 進入第二內(nèi)膽噴嘴部件的內(nèi)徑收縮段，第一內(nèi)膽噴嘴部件與第二內(nèi)膽噴嘴部件之間留出一 個環(huán)隙，第三內(nèi)膽噴嘴部件具有內(nèi)徑擴大段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度降 低并降低壓力，第三內(nèi)膽噴嘴部件與第二內(nèi)膽噴嘴部件之間未接觸，而具有一定的間隙。在上述變聲速增壓節(jié)能裝置中，優(yōu)選在所述主流路的噴嘴出口瞬時流速達到100 120米每秒。在上述變聲速增壓節(jié)能裝置中，優(yōu)選在所述主流路的蒸汽入口處的壓力浮動范圍 是 0. 02Mpa 1. 6Mpa。通過使用上述本實用新型的技術(shù)方案，能夠得到以下的技術(shù)效果。(1)節(jié)能可實現(xiàn)無泵自增壓輸出。在需配置循環(huán)泵時所需循環(huán)泵較傳統(tǒng)換熱器 配置的循環(huán)泵功率小50% 80%，因而節(jié)電。因?qū)崿F(xiàn)了汽和水直接混合，提高換熱效率至 99. 93%，因而節(jié)汽 10-25% ο(2)利用變聲速流體射流原理，因此能獲得很高的瞬時流速100 120米每秒。(3)安裝方便裝置精巧輕便，可根據(jù)要求現(xiàn)場布置，可垂直、水平、斜置安裝，占 用空間小，節(jié)省大量基建投資費用，舊設(shè)備無需拆除，改造時間短。適合節(jié)能新建換熱站和 舊換熱站的節(jié)能改造。(4)變聲速增壓節(jié)能換熱器裝置使用壽命長(可達18-20年)并且不用維修需維 護，不需要使用軟化水處理系統(tǒng)，每年可節(jié)省大量的綜合費用。另外，經(jīng)申請人10余年的試 驗對設(shè)備的尺寸進行調(diào)整后，前端蒸汽入口處的壓力浮動范圍由原來的0. 2Mpa 0. 25Mpa 擴展至0. 02Mpa 1. 6Mpa，從而裝置的穩(wěn)定性和可靠性不再受入口水壓和出口水壓力變化 的影響。這樣改進后非常適合中國供暖條件和狀況要求，使運行非常穩(wěn)定，克服了水錘、頻 繁停機、蒸汽和前后端水壓變化引起裝置工作不正常、和噪音大等現(xiàn)象。

圖1是表示本實用新型的變聲速增壓節(jié)能裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2表示第一外殼1的尺寸的一個實例。圖3表示第二外殼2的尺寸的一個實例。圖4表示第三外殼3的尺寸的一個實例。圖5表示第三外殼4的尺寸的一個實例。圖6表示第一內(nèi)膽噴嘴部件5的尺寸的一個實例。圖7表示第二內(nèi)膽噴嘴部件6的尺寸的一個實例。圖8表示第三內(nèi)膽噴嘴部件7的尺寸的一個實例。(附圖標記說明)100-變聲速水射流節(jié)能裝置；1-第一外殼；2-第二外殼；3-第三外殼；4-第四外殼；5-第一內(nèi)膽噴嘴部件；6-第二內(nèi)膽噴嘴部件；7-第三內(nèi)膽噴嘴部件。
具體實施方式
下面，參照圖1至8，對本實用新型的實施方式進行詳細說明。[0031]圖1是表示本實用新型的變聲速增壓節(jié)能裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，變聲 速增壓節(jié)能裝置100由七個部分組成，包括第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3、第四外殼 4、第一內(nèi)膽噴嘴部件5、第二內(nèi)膽噴嘴部件6以及第三內(nèi)膽噴嘴部件7。第一外殼1與第二外殼2之間、第二外殼2與第三外殼3之間、以及第三外殼3與 第四外殼4之間由法蘭通過螺栓進行連接。第一內(nèi)膽噴嘴部件5的一側(cè)外緣夾在第一外殼1與第二外殼2之間而被固定，第 二內(nèi)膽噴嘴部件6的外緣夾在第二外殼2與第三外殼3之間而被固定，第三內(nèi)膽噴嘴部件 7的一側(cè)外緣夾在第三外殼3與第四外殼4之間而被固定。第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3以及第四外殼4的內(nèi)徑相同，并且第二外殼2 和第三外殼3具有三通的外形。第一外殼1、第二外殼2、第三外殼3、第四外殼4以及第一 內(nèi)膽噴嘴部件5、第二內(nèi)膽噴嘴部件6、第三內(nèi)膽噴嘴部件7的內(nèi)部空間共同形成一個流體 的主流路。第二外殼2的除在主流路之外的另一個開口用于將水引入變聲速增壓節(jié)能裝置 100的主流路中。第三外殼3的除了在主流路之外的另一個開口為副進水口，一般處于關(guān)閉 狀態(tài)，當出水口溫度有特殊要求時(如高于100°c )，可將其打開，增加總進水量，協(xié)調(diào)蒸汽 和水的比例以滿足整個系統(tǒng)的要求。如圖1所示，第一內(nèi)膽噴嘴部件5具有內(nèi)徑收縮段，用于將來第一外殼1 一側(cè)的蒸 汽在該內(nèi)徑收縮段擠壓而增壓。第二內(nèi)膽噴嘴部件6在前部也具有內(nèi)徑收縮段，用于來自 第一內(nèi)膽噴嘴部件5的蒸汽和來自第二外殼2的除在主流路之外的另一個開口的水進行充 分的兩相混合。為使來自第二外殼2的除在主流路之外的另一個開口的水能順利進入第二 內(nèi)膽噴嘴部件6的內(nèi)徑收縮段，第一內(nèi)膽噴嘴部件5與第二內(nèi)膽噴嘴部件6之間留出一個 環(huán)隙。第三內(nèi)膽噴嘴部件7具有內(nèi)徑擴大段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度 降低并降低壓力。第三內(nèi)膽噴嘴部件7與第二內(nèi)膽噴嘴部件6之間未接觸，而具有一定的 間隙。各個部件的尺寸可以根據(jù)情況而定，在本實施方式中，第一外殼1的尺寸如圖2所 示、第二外殼2的尺寸如圖3所示、第三外殼3的尺寸如圖4所示、第四外殼4的尺寸如圖5 所示、第一內(nèi)膽噴嘴部件5的尺寸如圖6所示、第二內(nèi)膽噴嘴部件6的尺寸如圖7所示、第 二內(nèi)膽噴嘴部件7的尺寸如圖8所示，長度單位均為mm。在本實用新型中，利用變聲速流體射流原理，能獲得很高的瞬時流速1，S卩，所述主 流路的出口獲得100 120m/s的高速噴射。下面，對兩相流體混合的原理進行進一步說明。進入變聲速增壓節(jié)能裝置100的 蒸汽通過噴嘴在混合室(第二內(nèi)膽噴嘴部件6的內(nèi)徑收縮段)與來水相混合，于是產(chǎn)生了 具有一定容積比的汽水混合物，在這種混合物中聲速低于該混合物的流速，所以能在收縮 段窄的截面內(nèi)克服音障(音障是指速度接近音速時，會追上自己發(fā)出的聲波造成震波，進 而對加速產(chǎn)生障礙的現(xiàn)象)，繼而在不變截面的管道中流動速度完成了向亞聲速的轉(zhuǎn)變。由于壓縮系數(shù)與液態(tài)介質(zhì)的干擾速度(聲速)有直接關(guān)系，而單質(zhì)物質(zhì)壓縮系數(shù) 要小于同質(zhì)的兩相混合物的壓縮系數(shù)，在蒸汽-水直接混合中，汽水混合物的可壓縮系數(shù) (也就是可壓縮性)可以大大超過構(gòu)成汽水混合物的單質(zhì)蒸汽或水各自分別具有的壓縮系 數(shù)。[0041]在通過該裝置兩相流室(混合室)在流體動力作用過程中，混合物的聲速可以達 到異乎尋常的低值，即每秒十幾米，只要流體速度大于此值，馬赫數(shù)M即大于1，也就是說產(chǎn) 生了超聲速，這樣用較小的能量損失即可使馬赫數(shù)達到10 12，產(chǎn)生高速噴射，從而完成 了從低聲速一亞聲速一超聲速的轉(zhuǎn)變。最后在變聲速增壓節(jié)能換熱器裝置減壓段進行汽水 混合物的瞬時減壓把前端高速噴射產(chǎn)生的壓力能轉(zhuǎn)換為勢能，利用轉(zhuǎn)換的勢能推動系統(tǒng)的 循環(huán)，做到換熱和升壓一步完成。該裝置可應(yīng)用于各類汽一水熱交換。另外，經(jīng)申請人10余年的試驗對設(shè)備的尺寸進行調(diào)整后，前端蒸汽入口處的壓力 浮動范圍由原來的0. 2Mpa 0. 25Mpa擴展至0. 02Mpa 1. 6Mpa，且不再受入口水壓和出口 水壓力變化的影響。這樣改進后非常適合中國供暖條件和狀況要求，使運行非常穩(wěn)定，克服 了水錘、頻繁停機、蒸汽和前后端水壓變化引起裝置工作不正常、和噪音大等現(xiàn)象。以上，對本實用新型的變聲速增壓節(jié)能裝置進行了詳細說明，但本實用新型并不 被這些實施方式的所限定，而本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動就能變更或者替換 的所有范圍都應(yīng)包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種變聲速增壓節(jié)能裝置，其特征在于，包括第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼、第一內(nèi)膽噴嘴部件、第二內(nèi)膽噴嘴部 件以及第三內(nèi)膽噴嘴部件，第一外殼與第二外殼之間、第二外殼與第三外殼之間、第三外殼 與第四外殼之間均由法蘭通過螺栓進行連接，第一內(nèi)膽噴嘴部件的一側(cè)外緣夾在第一外殼 與第二外殼之間而被固定，第二內(nèi)膽噴嘴部件的外緣夾在第二外殼與第三外殼之間而被固 定，第三內(nèi)膽噴嘴部件的一側(cè)外緣夾在第三外殼與第四外殼之間而被固定，第一外殼、第二外殼、第三外殼以及第四外殼的內(nèi)徑相同，并且第二外殼具有三通的外 形，第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼以及第一內(nèi)膽噴嘴部件、第二內(nèi)膽噴嘴部件、 第三內(nèi)膽噴嘴部件的內(nèi)部空間共同形成一個流體的主流路，第二外殼的位于主流路之外的 另一個開口用于將水引入該主流路中，所述第三外殼具有三通的外形，該第三外殼的除了 在主流路之外的另一個開口為副進水口，一般處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的變聲速增壓節(jié)能裝置，其特征在于，第一內(nèi)膽噴嘴部件具有內(nèi)徑收縮段，用于將來自蒸汽入口的蒸汽在該內(nèi)徑收縮段擠壓 而增壓，第二內(nèi)膽噴嘴部件在前部也具有內(nèi)徑收縮段，用于來自第一內(nèi)膽噴嘴部件的蒸汽 和來自第二外殼的位于主流路之外的另一個開口的水進行充分的兩相混合，為使來自第二 外殼的位于主流路之外的另一個開口的水能順利進入第二內(nèi)膽噴嘴部件的內(nèi)徑收縮段，第 一內(nèi)膽噴嘴部件與第二內(nèi)膽噴嘴部件之間留出一個環(huán)隙，第三內(nèi)膽噴嘴部件具有內(nèi)徑擴大 段，用于將蒸汽和水的兩相混合體的流動速度降低并降低壓力，第三內(nèi)膽噴嘴部件與第二 內(nèi)膽噴嘴部件之間未接觸，而具有一定的間隙。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變聲速增壓節(jié)能裝置，其特征在于，在所述主流路的噴嘴出口瞬時流速達到100 120米每秒。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變聲速增壓節(jié)能裝置，其特征在于，在所述主流路的蒸汽入口處的壓力浮動范圍是0. 02Mpa 1. 6Mpa。
專利摘要本實用新型提供一種變聲速增壓節(jié)能裝置，包括第一外殼、第二外殼、第三外殼、第四外殼、第一內(nèi)膽噴嘴部件、第二內(nèi)膽噴嘴部件以及第三內(nèi)膽噴嘴部件，第一外殼與第二外殼之間、第二外殼與第三外殼之間、第三外殼與第四外殼之間均由法蘭通過螺栓進行連接，第二外殼和第三外殼具有三通形狀，第二外殼的位于主流路之外的另一個開口用于將水引入該主流路中，所述第三外殼具有三通的外形，該第三外殼的除了在主流路之外的另一個開口為副進水口，一般處于關(guān)閉狀態(tài)。使用該裝置，能夠提高換熱器換熱效率到99.93％，從而節(jié)約蒸汽10％-25％，能夠自增壓輸出替代部分循環(huán)泵，從而節(jié)約電耗50％-80％。
文檔編號F04F5/00GK201884342SQ20102060579
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者鮑占文 申請人:鮑占文