一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于冷凝換熱強化的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]冷凝換熱是許多工業(yè)換熱器和民用供暖、制冷設(shè)備常用的換熱方式，該換熱方式存在換熱效率高和換熱設(shè)備小型且緊湊的優(yōu)點。然而，在蒸汽冷凝換熱過程中，將不可避免的混入不凝氣體，不凝氣體的存在是造成換熱器換熱性能下降的主要原因之一。此外，其他的一些工業(yè)應(yīng)用將不可避免的涉及蒸汽在不凝氣體中冷凝的情況，比如從荒煤氣中冷凝煤焦油就屬于這種情況。因此，強化含不凝氣體的蒸汽冷凝效率是提高換熱器換熱效率的主要工作。
[0003]文丘里塔是工業(yè)部門重要的蒸汽冷凝回收設(shè)備之一，它的節(jié)能尤為重要。文丘里塔主要由收縮段、喉段和擴散段組成。蒸汽和循環(huán)冷卻水從文丘里塔頂部進入，在收縮段發(fā)生直接接觸冷凝，大部分蒸汽凝結(jié)，剩余蒸汽與循環(huán)冷卻水一起進入喉段，并從擴散段離開?，F(xiàn)有文丘里塔的冷凝效率僅為60%_80%，蒸汽中含有不凝氣體是文丘里塔冷凝效率下降的主要原因之一，如與射流水柱接觸的蒸汽中含有1%的空氣能使冷凝換熱系數(shù)減小約50%。因此，有效促進蒸汽在不凝氣體中與下降水柱的接觸冷凝是使文丘里塔節(jié)能的重要關(guān)鍵。在文丘里塔的喉段，由于管徑變窄，壓力下降，極易使得此處的水流發(fā)生空化效應(yīng)，如果能夠利用水流的空化效應(yīng)來強化含不凝氣體的蒸汽接觸冷凝換熱。將大大促進文丘里塔的節(jié)能環(huán)保，然而，目前鮮有對空化效應(yīng)強化冷凝換熱的研究。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，該實驗裝置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)能環(huán)保，有較好的可測性。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006]本實用新型公開了一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，包括蒸發(fā)器和文丘里管，蒸發(fā)器和文丘里管通過混合管相連，在混合管上設(shè)有進風(fēng)管;在文丘里管頂部設(shè)有進水管，在文丘里管喉部一側(cè)設(shè)有用于采集空化現(xiàn)象的高速攝像機。
[0007]在文丘里管的底部設(shè)有排水管，在該排水管上設(shè)有排水閥。
[0008]在文丘里管喉部下方一側(cè)的管壁上設(shè)有排出管，在該排出管上設(shè)有第一排氣閥。
[0009]在排出管上還依次設(shè)置第一流量計、第一壓力表及第一溫度計，排氣閥設(shè)置在第一流量計和文丘里管之間。
[0010]在蒸發(fā)器和文丘里管相連的混氣管管路上依次設(shè)置混氣閥、第二溫度計、第二流量計及第二壓力表。
[0011]進水管的末端設(shè)有調(diào)壓栗，且在文丘里管與調(diào)壓栗相連的進水管管路上依次設(shè)置進水閥、第三流量計、第三壓力表及第三溫度計。
[0012]在進風(fēng)管上設(shè)有空氣閥，在進水管的末端設(shè)有風(fēng)機，風(fēng)機和空氣閥之間的管路上依次設(shè)有第四溫度計、第四壓力表及第四流量計。
[0013]在蒸發(fā)器頂部設(shè)有排氣管，排氣管上設(shè)有第二排氣閥;在蒸發(fā)器底部設(shè)有出水管，出水管上設(shè)有出水閥。
[0014]所述蒸發(fā)器通過電線與電源相連。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果：
[0016]本實用新型公開的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，是由蒸發(fā)器、文丘里管、進風(fēng)管及進水管組成的系統(tǒng)，水通過進水管從文丘里管的頂部通入，經(jīng)過喉段，發(fā)生空化，然后匯集在文丘里管的底部。蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽和進風(fēng)管通入的空氣混合后形成混合氣體，該混合氣體被送入文丘里管中，在喉部與發(fā)生空化的水相接觸發(fā)生冷凝。由于水中的空氣泡使水產(chǎn)生漩渦和湍動，蒸汽的冷凝換熱被強化，在文丘里管喉部一側(cè)設(shè)有用于采集空化現(xiàn)象的高速攝像機，能夠記錄下空化現(xiàn)象的強弱。本實驗裝置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)能環(huán)保，有較好的可測性。
【附圖說明】
[0017]圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0018]其中：1為電源;2為電線；3為蒸發(fā)器;4為排氣管；5為第二排氣閥；6為風(fēng)機;7為進風(fēng)管;8為第四溫度計;9為第四壓力表；10為第四流量計；11為空氣閥；12為混氣管；13為混氣閥；14為第二溫度計；15為第二流量計；16為第二壓力表；17為進水閥；18為第三流量計；19為第三壓力表;20為第三溫度計;21為進水管;22為調(diào)壓栗;23為第一溫度計;24為第一壓力表;25為第一流量劑；26為第一排氣閥；27為文丘里管；28為排水閥；29為排水管；30為高速攝像機;31為出水管;32為出水閥；33為排出管。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細(xì)描述：
[0020]參見圖I，本實用新型的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，包括蒸發(fā)器3和文丘里管27，所述蒸發(fā)器3通過電線2與電源I相連。蒸發(fā)器3和文丘里管27通過混合管12相連，在混合管12上設(shè)有進風(fēng)管7，進風(fēng)管7上設(shè)有空氣閥11;在文丘里管27頂部設(shè)有進水管21，在文丘里管27喉部一側(cè)設(shè)有用于采集空化現(xiàn)象的高速攝像機30;在文丘里管27的底部設(shè)有排水管29，在該排水管29上設(shè)有排水閥28。在文丘里管27喉部下方一側(cè)的管壁上設(shè)有排出管33，在該排出管33上設(shè)有第一排氣閥26。在蒸發(fā)器I頂部設(shè)有排氣管4，排氣管4上設(shè)有第二排氣閥5 ；在蒸發(fā)器I底部設(shè)有出水管31，出水管31上設(shè)有出水閥32。
[0021]在排出管33上還依次設(shè)置第一流量計25、第一壓力表24及第一溫度計23，排氣閥26設(shè)置在第一流量計25和文丘里管27之間。在蒸發(fā)器3和文丘里管27相連的混氣管12管路上依次設(shè)置混氣閥13、第二溫度計14、第二流量計15及第二壓力表16。進水管21的末端設(shè)有調(diào)壓栗22，且在文丘里管27與調(diào)壓栗22相連的進水管21管路上依次設(shè)置進水閥17、第三流量計18、第三壓力表19及第三溫度計20。進水管7的末端設(shè)有風(fēng)機6，風(fēng)機6和空氣閥11之間的管路上依次設(shè)有第四溫度計8、第四壓力表9及第四流量計10。
[0022]本實用新型的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，使用時：
[0023]工作前，將第二排氣閥5和出水閥32關(guān)閉，將電源I接通，為蒸發(fā)器3通電，使蒸發(fā)器3內(nèi)部的熱水加熱到產(chǎn)生蒸汽。然后，將風(fēng)機6打開，外界空氣被抽吸，并隨同蒸汽一起被送入到文丘里管27中。與此同時，文丘里管27抽取自來水，使其以一定流速和壓力被送入到文丘里管27中，從上到下噴淋在喉段中部，含不凝氣體的蒸汽流和冷卻水混合，直接接觸發(fā)生冷凝，調(diào)節(jié)冷卻水流速和喉部的直徑，令冷卻水在喉部發(fā)生空化，所產(chǎn)生的小氣泡會將液流撒碎，增大蒸汽和水的接觸面積，促進冷凝。在文丘里管27的右側(cè)，設(shè)有排出管33，用于將剩余氣體排出，通過測定氣體的溫度、壓力和流量，可獲得蒸汽冷凝量。通過調(diào)節(jié)文丘里管喉段尺寸和流體介質(zhì)的參數(shù)，可促成文丘里管喉段中部發(fā)生空化，空化現(xiàn)象的強弱可用高速攝像機進行觀測。
【主權(quán)項】
1.一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，包括蒸發(fā)器(3)和文丘里管(27)，蒸發(fā)器(3)和文丘里管(27)通過混合管（12)相連，在混合管（12)上設(shè)有進風(fēng)管(7);在文丘里管(27)頂部設(shè)有進水管(21)，在文丘里管(27)喉部一側(cè)設(shè)有用于采集空化現(xiàn)象的高速攝像機(30)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在文丘里管(27)的底部設(shè)有排水管(29)，在該排水管(29)上設(shè)有排水閥（28)。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在文丘里管（27)喉部下方一側(cè)的管壁上設(shè)有排出管（33)，在該排出管（33)上設(shè)有第一排氣閥(26)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在排出管（33)上還依次設(shè)置第一流量計（25)、第一壓力表(24)及第一溫度計(23)，排氣閥（26)設(shè)置在第一流量計(25)和文丘里管(27)之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在蒸發(fā)器(3)和文丘里管(27)相連的混氣管（12)管路上依次設(shè)置混氣閥（13)、第二溫度計（14)、第二流量計（15)及第二壓力表(16)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，進水管(21)的末端設(shè)有調(diào)壓栗(22)，且在文丘里管(27)與調(diào)壓栗(22)相連的進水管(21)管路上依次設(shè)置進水閥（17)、第三流量計（18)、第三壓力表(19)及第三溫度計(20)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在進風(fēng)管(7)上設(shè)有空氣閥（11)，在進水管(7)的末端設(shè)有風(fēng)機(6)，風(fēng)機(6)和空氣閥（11)之間的管路上依次設(shè)有第四溫度計(8)、第四壓力表(9)及第四流量計(10)。8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在蒸發(fā)器(I)頂部設(shè)有排氣管(4)，排氣管(4)上設(shè)有第二排氣閥（5);在蒸發(fā)器(I)底部設(shè)有出水管(31)，出水管(31)上設(shè)有出水閥（32)。9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)器(3)通過電線(2)與電源（I)相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用空化效應(yīng)強化蒸汽冷凝的實驗裝置，屬于冷凝換熱強化的技術(shù)領(lǐng)域。包括蒸發(fā)器和文丘里管，蒸發(fā)器和文丘里管通過混合管相連，在混合管上設(shè)有進風(fēng)管，進風(fēng)管上設(shè)有空氣閥；在文丘里管頂部設(shè)有進水管，在文丘里管喉部一側(cè)設(shè)有用于采集空化現(xiàn)象的高速攝像機。水通過進水系統(tǒng)從文丘里管的頂部通入，經(jīng)過喉段，發(fā)生空化，然后匯集在文丘里管的底部。蒸汽和空氣的混合氣體被送入文丘里管中，在喉部與發(fā)生空化的水相接觸發(fā)生冷凝。由于水中的空氣泡使水產(chǎn)生漩渦和湍動，蒸汽的冷凝換熱被強化。該實驗裝置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)能環(huán)保，有較好的可測性。
【IPC分類】G01N25/20, G01N21/84
【公開號】CN205157478
【申請?zhí)枴緾N201520966406
【發(fā)明人】張俊霞, 劉曉峰, 周艷萍, 王彥平
【申請人】榆林學(xué)院
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月27日