專利名稱：噴射增焓回熱式蒸發(fā)器的制作方法
技術領域：
噴射增焓回熱式蒸發(fā)器，屬噴射器、蒸發(fā)器、熱泵和熱交換設備寸。( 二)
背景技術：
多效蒸發(fā)器是化工生產(chǎn)、海水淡化、造紙黑液及污廢水處理工藝中的一種常用設備。多效蒸發(fā)器是一種多個蒸發(fā)器的串聯(lián)設備，其設計原理是將二次蒸發(fā)的汽化潛熱反復利用。在一定的范圍內(nèi)，蒸發(fā)器的級數(shù)越多，熱能利用率越高。但無輪級數(shù)多少，生蒸汽總是以汽態(tài)形式進入系統(tǒng)，又以汽態(tài)形式排出系統(tǒng)。通常系統(tǒng)的進汽壓力為0. 5MPa，相應的汽溫為152°C，熱焓為27^kj/kg ；排汽壓力為-0. 92MPa，相應的汽溫為 42°C，熱焓為2573kj/kg;進出系統(tǒng)的焓差為172kj/kg，熱利用率不足8%。非但如此，還要消耗大量的冷卻水將排出系統(tǒng)的二次蒸汽冷凝。國外有人對海灣地區(qū)的一座M效大型海水淡化裝置進行測查，其第二定律的熱效率僅4. 3%。目前多效蒸發(fā)海水淡化裝置一噸生蒸汽可以蒸發(fā)8噸水，即蒸發(fā)比為8，而國內(nèi)運行最好的多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)比不足4。若以目前生產(chǎn)每噸蒸汽的價格以200元計，蒸發(fā)一噸水的成本為50元，這是最好的，普遍的成本在70元以上，有的則更高。因此，提高蒸發(fā)效率是節(jié)能減排亟待解決的問題。提高蒸發(fā)效率最理想的途徑是將二次蒸汽循環(huán)利用，循環(huán)利用則需要高效熱泵，然而由于原理所致，目前的機械壓縮式熱泵和噴射熱泵的蒸發(fā)效率都不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的噴射增焓回熱式蒸發(fā)器，目的就是要提高現(xiàn)有蒸發(fā)器的熱效率。本發(fā)明目的是通過采用噴射增焓相變增壓、真空狀態(tài)下的壓力閃蒸、閃蒸冷液回熱及循環(huán)蒸發(fā)的方式，使蒸發(fā)系統(tǒng)形成封閉的熱力循環(huán)實現(xiàn)的。本發(fā)明的技術方案如下噴射增焓回熱式蒸發(fā)器，其特征是1)設壓力閃蒸蒸發(fā)器1，有如下結構在殼體1. 4內(nèi)沿周向均布1支以上水噴頭 1. 5，殼體外表裝有進水管1. 3a的環(huán)形水室1. 3 ；環(huán)形水室與水噴頭進液管1. 51連通，并向水噴頭提供壓力水；殼體上、下方分別設閃蒸蒸汽出口 1. 1和冷液出口 1. 7 ；2)設噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵4，有如下設計i)設同軸順次連接的進汽室4. 1、有加熱外套的一支以上拉瓦爾噴管組件4. 2、收斂段有加熱外套的一支以上收斂-擴張型擴壓器組件4. 3以及擴容減壓管4. 4 ；其中，加熱外套是指分別在拉瓦爾噴管4. 22和擴壓器收斂段4. 37外壁固定加熱片，并在加熱片外裝有密閉的通有蒸汽的噴管加熱套4. 26和收斂段加熱套4. 36 ； )拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強I^a為低壓水蒸汽壓強，此處選用二次蒸汽、泛汽及其它低品位水蒸汽；且進口蒸汽壓強P2a/出口蒸汽壓強Pa >2;iii)從拉瓦爾噴管出口面沘處至收斂-擴張型擴壓器喉道出口 3C處這一段Lx汽流干度X < 1 ;iv)收斂-擴張型擴壓器出口截面的壓強Pa <拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強；ν)擴容減壓管4采用圓柱-圓錐-圓柱形，進口面積SJ出口面積> 3。3)設間接回熱冷凝器2，有如下設計①在回熱冷凝容器2. 3中通入已增壓的蒸汽2. 2，開有進汽口 2. 4、出汽口 2. 5和冷凝水排出口 2. 6，容器內(nèi)還裝有間接進行熱交換的回熱管2. 1 ；②參數(shù)滿足tb ^、+R式中tb為噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵4的排汽溫度A1-回熱冷凝器熱液2. 2的溫度；R-回熱冷凝器2的熱阻。4)設熱液水箱3，有如下結構在水箱內(nèi)充滿由加熱蒸汽加熱的熱液3. 1，并設補充液管3. 2和底部的濃液排出口 3. 3。5)設真空泵5，用真空管將真空泵抽汽管5. 1與回熱冷凝器出汽口 2. 5連通；6)上述各單元汽路用真空管還有如下連接蒸發(fā)器1蒸汽出口 1. 1與增焓相變熱泵4的進汽管4. 11連通；增焓相變熱泵4排汽管4. 44與回熱冷凝器2進汽口 2. 4連通； 上述各單元水路用水管如下連接蒸發(fā)器1進水管1. 3a與熱液泵7的出水管連通，熱液泵 7的進液口與熱液水箱3連通；蒸發(fā)器冷液出口 1. 7與冷凝器回熱管2. 1進液口連通，冷凝器回熱管2. 1熱液出口 2. 7與熱液水箱3連通。本發(fā)明有益效果1)首先對實現(xiàn)本發(fā)明目的的研制中，應用的水壓力閃蒸原理作如下說明。由水的蒸發(fā)持性見

圖1，參數(shù)為GptpP1的熱水Ia通入蒸發(fā)室ld，經(jīng)噴頭Ic霧化閃蒸，產(chǎn)生和排出參數(shù)為Ps、ts、nG、is〃閃蒸汽Ib和參數(shù)為P2、t2、(l-n)G的冷水le。由圖1閃蒸蒸發(fā)單元建立的能量方程得到如下關系式:is" = C(tl-t2+nt2)/n+(Pl-P2)/np - (A)上式(A)中is〃 -蒸汽熱焓；ti、t2和ts—進水、出水和蒸汽溫度；Pi、P2禾PP「-進水、出水和蒸汽壓力；η-水的蒸發(fā)比P-水的密度C-水的比熱；G-流量。右邊第一項是由溫度產(chǎn)生的閃蒸蒸汽的熱焓，稱熱力焓，右邊第二項是由水的壓力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮墚a(chǎn)生的焓，稱壓力焓。熱焓是水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)，焓差表示水蒸汽做功能力的大小。為了回用二次蒸汽，我們需要知道在不同狀態(tài)下的閃蒸汽溫和汽壓，并希望其值越大越好。表1提供了當閃蒸熱水溫度、=90°C時，閃蒸汽溫ts與蒸發(fā)比和閃蒸水壓ΔΡ的關系。表1閃蒸汽溫表、=90 0C
權利要求
1.噴射增焓回熱式蒸發(fā)器，其特征是1)設壓力閃蒸蒸發(fā)器(1)，有如下結構在殼體內(nèi)沿周向均布1支以上水噴頭(1.5)， 殼體外表裝有進水管(1. 3a)的環(huán)形水室(1. 3)；環(huán)形水室與水噴頭進液管(1. 51)連通；殼體上、下方分別設閃蒸蒸汽出口(1.1)和冷液出口(1.7)；2)設噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵G)，有如下設計i)設同軸順次連接的進汽室 (4. 1)、有加熱外套的一支以上拉瓦爾噴管組件(4. 2)、收斂段有加熱外套的一支以上收斂-擴張型擴壓器組件G.3)以及擴容減壓管(4.4)；其中，加熱外套是指分別在拉瓦爾噴管(4. 22)和擴壓器收斂段(4. 37)外壁固定加熱片，并在加熱片外裝有密閉的通有蒸汽的噴管加熱套G.26)和收斂段加熱套G.36) ；ii)拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強為低壓水蒸汽壓強；且進口蒸汽壓強P2a/出口蒸汽壓強Pa >2 ;iii)從拉瓦爾噴管出口面Ob)處至收斂-擴張型擴壓器喉道出口(3C)處這一段(Lx)汽流干度X < 1 ； iv)收斂-擴張型擴壓器出口截面壓強Pa <拉瓦爾噴管進口蒸汽壓強P2a ；ν)擴容減壓管(4)采用圓柱-圓錐-圓柱形，進口面積、a/出口面積S4b > 3。3)設間接回熱冷凝器O)，有如下設計①在回熱冷凝容器(2.3)中通入已增壓的蒸汽 (2. 2)開有進汽口 (2. 4)、出汽口 (2. 5)和冷凝水排出口 (2. 6)，容器內(nèi)還裝有間接進行熱交換的回熱管(2. 1)；②參數(shù)滿足tb ^、+R式中tb為噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵(4)的排汽溫度A1-回熱冷凝器熱液(2. 2)的溫度；R-回熱冷凝器O)的熱阻；4)設熱液水箱(3)，有如下結構在水箱內(nèi)充滿由加熱蒸汽加熱的熱液(3.1)，并設補充液管(3.2)和底部的濃液排出口(3.3)；5)設真空泵(5)，用真空管將真空泵抽汽管(5.1)與回熱冷凝器出汽口(2. 5)連通；6)上述各單元汽路用真空管還有如下連接蒸發(fā)器(1)蒸汽出口(1.1)與增焓相變熱泵的進汽管(4. 11)連通；增焓相變熱泵(4)排汽管(4. 44)與回熱冷凝器( 進汽口 (2. 4)連通；上述各單元水路用水管如下連接蒸發(fā)器進水管(1. 3a)與熱液泵(7)的出水管連通，熱液泵(7)的進液口與熱液水箱(3)連通；蒸發(fā)器冷液出口(1. 7)與冷凝器回熱管 (2. 1)進液口連通，冷凝器回熱管(2. 1)熱液出口(2.7)與熱液水箱C3)連通。
2.按權利要求1所述蒸發(fā)器，其特征是所述真空泵(5)采用水噴射真空泵、下方的水箱(6)和箱外管路上的水泵(8)形成循環(huán)水噴射真空系統(tǒng)；水噴射真空泵(5)內(nèi)設壓力水室(5. 2)、與它連通并向混合室(5.4)噴射水的多個并聯(lián)的水噴嘴(5. 3)、混合室外與水噴嘴配合的多個并聯(lián)擴散管(5. 5)，混合室壁開抽氣管(5. 1)。
3.按權利要求1所述蒸發(fā)器，其特征是所述水噴頭(1.5)采用旋流霧化噴頭。
全文摘要
噴射增焓回熱式蒸發(fā)器，設由水噴頭噴射閃蒸的壓力閃蒸蒸發(fā)器、下方順次設間接式回熱冷凝器、熱液水箱、熱液泵形成只需補充少量熱量的熱力循環(huán)。蒸發(fā)器閃蒸汽出口與設置的噴射增焓相變增壓水蒸汽熱泵的進汽管連通；熱泵排汽口與冷凝器的進汽口連通，冷凝器的出汽口與設置的真空泵抽汽管連通。熱泵由進汽室、蒸汽加熱的拉瓦爾噴管和擴壓器及擴容減壓管組成。本發(fā)明用冷凝器和真空泵產(chǎn)生蒸發(fā)真空，利用壓力閃蒸提高汽溫和蒸發(fā)強度，利用噴射增焓相變增壓熱泵提高閃蒸溫度和壓力。理論熱效率大于80％，蒸發(fā)比大于35，比現(xiàn)有多效蒸發(fā)器高數(shù)倍，且不需循環(huán)水冷卻系統(tǒng)?？捎糜谡舭l(fā)、濃縮、海水淡化、污水處理等工藝中。
文檔編號B01D1/00GK102188829SQ20111008769
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月8日 優(yōu)先權日2011年4月8日
發(fā)明者魏仕英 申請人:魏仕英