变声速增压汽动换热器
一、产品简介
变声速增压汽动换热器（以下简称汽动换热器）是我公司依托航空领域高科技研制的高科技产品，是一种热工技术领域中用于供暖和供热的新型换热设备。
汽动换热器以蒸汽作为热源，同时又作为动力源，在汽水直接混合过程中实现了水流的升温和升压，具有换热和水泵组合的复合功能，是一种高效节能的汽水换热设备，广泛应用于各种采暖系统和生活热水系统。
二、产品用途
1． 在供热和热水供应系统中代替汽水换热器和循环泵。
2． 用于需要加压供应热水的工业和农业领域。
3． 代替排水泵。
4． 可从河水或水库里给用户供水。
5． 为游泳池或其它地方供水并加热。
6． 用来清洗机车车辆、油罐车、设备、车间场地。
7． 用于清洗船舶外壳，并对容器和系统进行液压试验。
8． 用来输送日常污水和化工污染水。
9. 作为形成及保持密闭容器中真空的真空压缩机使用。
10．制乳、制药和化工工业中作为计量器、匀质器和灭菌器。
11. 可制造重油和蒸汽的理想混合物以供火燃烧使用。
三、汽动换热器构造及工作原理
汽动换热器主要工作元件包括：蒸汽喷管、混合管、扩压管等，如图。
工作原理
该汽动换热器的工作原理是汽液两相流课题研究中取得的成果。进入该汽动换热器的蒸汽在蒸汽喷管（文丘利管）中进行绝热膨胀以超音速喷射，在混合管与进水相混合，于是产生了具有一定计算容积比的蒸汽与水的混合物，在汽水两相流的研究中发现，在满足一定容积比时，汽水混合物中的声速大大低于蒸汽中的声速（可低至5~10米/秒），该汽动换热器中混合物的流动速度（30~40米/秒）超过混合物的声速值，所以能在收缩段窄的截面内克服音障，继而在不变截面管道中流动速度完成了向亚声速的转变，此时产生了压力激波，压力急剧增大，其结果是输出混合物的压力可以大大超过蒸汽压力，因而达到增压和瞬时加热的效果。
该汽动换热器的工作原理与传统的蒸汽喷射器有着本质的区别，因此功能上也有显著的差异。在传统的蒸汽喷射器中，水受到蒸汽流动的磨擦力进入喉部，而后吸收蒸汽的动能，同时完成凝结过程。从性能上看，如果蒸汽压力低于进水压力的2倍时，蒸汽不能充分膨胀产生较高的流速，因而设备不可能正常工作，也不可能提供较大的循环动力，更不可能提供高于蒸汽压力的出水压力。然而，汽动换热器的进水是在一个规定的压差作用下完成的，因而解决了死机问题。
在两相流室内，极为均匀的汽水混合物，在超声速条件下，伴随着复杂的传热传质过程，完成了动能的交换，获得了较高速度能。随后从超临界向亚临界状态进行转换，在冲波的作用下，速度能突变成压力能，所获得压力在一定条件下，完全可能超过蒸汽的初压。该汽动换热器是按“扬程原则”设计的，扬程大了，原产生噪声的能量被利用了，所以噪声也降了下来。同时由于扬程的增长，噪声的降低使的适应场合更加广泛，性能更加完善。
四、汽动换热器的优点
1、安装简单。 由于本汽动换热器体积小、重量轻、操作方便，安装时只需串连在管道上即可，旧系统改造时其原有换热器无须移动或搬迁。
2、节约蒸汽。 由于本汽动换热器充分利用了蒸汽的热焓，大大提高了热交换效率（接近100%），显著减少了能量损失，节约蒸汽10%以上。
3、节省电力。 由于本汽动换热器具有增压效果，可以省去循环泵或用小功率泵代替，故可节省电力50%~85%。
4、维护方便。 传统热交换器会产生积垢，需定期进行除垢维护保养，费时费力。而本汽动换热器完全没有积垢问题，不需专业人员管理维护，维护极为方便。高效率、易操作、投资少。
5、节省投资。 对于新建的换热站和热水供应系统，由于本汽动换热器体积小、占地少安装方便，可大大节省基建费和设备购置费。
6、 具有热流量计算器功能。
7、 净化生态环境。
8、 没有振动、摩擦和转动部件。
9、可以往汽动换热器上安装微型处理器。
10、传热系数接近于1。
11、可以瞬时起动和停止，方便控制，节约能源。
12、设备体积小，重量轻，便于安装检修。
五、汽动换热器经济指标技术论证
本汽动换热器可起加热器和传输泵的功能，使用它可以大大节省热能和电能，其经济指标可由下列各项计算。
1、 降低基建费用（与安装被替代的设备费用相比）。
2、 节约蒸汽，由于本汽动换热器有较高的换热效率和本汽动换热器能提取冷凝水热量入网络，因此可节约10%以上蒸汽。
２．１ 在传统系统中，汽水热交换器的耗汽量：
G′n =Gw×c×(t1－t2)/k′(h－c×tk)
Gw － 热交换器耗水量（吨/小时）
t1 － 热交换器出口水温（℃）
t2 － 热交换器进口水温（℃）
k′－ 热交换器效率
h － 进口蒸汽焓值（千卡/公斤）
t k － 冷凝水温度（℃）
c － 水的比热
２．２ 汽动换热器的耗汽量：
Gn =Gw×c×(t1－t2)/k(h－c×t2)
k － 本汽动换热器效率
由于k＞k′，t2＞ tk；故Gn＞G′n
故蒸汽节约量△Gn= G′n － Gn（吨/小时）
3 节约电能
３．１ 传统网路中耗电能值：
N = G×△H/367η
N － 网路泵电机所需电功率（千瓦）
G － 网路泵流量（吨/小时）
△H － 泵的出入口压力差（米）
η － 泵的液压效率
３．2 当本汽动换热器完全停用网路泵时，工作n小时节能值为N×n（千瓦小时）。
３．3 当本汽动换热器使用小功率网路泵时（其功率N′）工作n小时， 节能值为 （N- N′）×n(千瓦时)。
4、 降低修理费用
本汽动换热器寿命期10年以上 ，寿命期内基本免维修。
5、 节省工作场地（特别是用于新建供热站时）。
６、 减少通过本汽动换热器壳体的热损耗。 由于本汽动换热器表面积大大小于传统热交换器表面积。
７、提高管路和水质处理设备的使用寿命。
六、汽动换热器外形尺寸
|
尺寸
型号 |
A |
B |
C |
D |
F |
|
BZR25 |
126 |
￠115 |
100 |
433 |
158 |
|
BZR50 |
173 |
￠160 |
130 |
611 |
210 |
|
BZR70 |
214 |
￠170 |
140 |
743 |
225 |
|
BZR100 |
280 |
￠190 |
160 |
1013 |
255 |
|
BZR125 |
349 |
￠230 |
200 |
1264 |
321 |
|
BZR150 |
419 |
￠285 |
240 |
1527 |
383 |
七、汽动换热器技术参数
本汽动换热器共有六种型号：BZR25~BZR150
|
型号 |
蒸汽压力
（MPa表压） |
蒸汽流量
（t / h） |
热水流量（t / h） |
采暖面积
m2×104 |
热生产能力
W×104 |
|
温差
△t =40℃ |
温差
△t =60℃ |
|
BZR25 |
0.２～０.８ |
0.4±0.2 |
1~7.5 |
0.7~5 |
0.5以下 |
4.6~35 |
|
BZR50 |
0.２～０.８ |
2±1 |
12.5~45 |
8.3~30 |
0.8~3 |
58~210 |
|
BZR70 |
0.２～０.８ |
4±2 |
30~87.5 |
20~58 |
2~5.8 |
140~407 |
|
BZR100 |
0.２～０.８ |
8±4 |
50~175 |
33.3~117 |
3.3~12 |
233~815 |
|
BZR125 |
0.２～０.８ |
15±7 |
90~340 |
45~220 |
4.5~23 |
385~1600 |
|
BZR150 |
0.２～０.８ |
28±15 |
180~680 |
57~440 |
5.8~45 |
720~3100 |
出水温度对进口蒸汽压力的要求：
|
出水温度 tmax ℃ |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
|
蒸汽压力 Pmin MPa 表压 |
0.06 |
0.13 |
0.23 |
0.4 |
0.56 |
0.83 |
出水温度≥120℃或供回水温差△t≥60℃时要求回水压力≥0.3 MPa(表压)。
八、汽动换热器安装
1、 系统示意图
２、 用户应提供以下资料
2．1．项目名称_____________________（供暖、供热水、工业目的等）
2．2．热负荷_______________________（千卡/小时 或兆瓦）
2．3．现有实际参数
蒸汽压力（饱和、过热）_______________________（MPa表压）
蒸汽过热温度_________________________________（℃）
回水压力_____________________________________（MPa表压）
回水温度_____________________________________（℃）
2．4．要求达到的参数
出水口流量___________________________________（吨/小时 ）
出水口压力___________________________________（MPa表压）
出水口温度___________________________________（℃）
蒸汽流量_____________________________________（吨/小时 ）
３、生产方根据用户资料提供变声速增压汽动换热器，并负责提供汽动换热器安装调试所必需的技术服务，亦可以根据用户要求提供系统安装施工服务。
九、生产厂家质量保证
１、 厂家提供5年的维修服务保证，并免费更换不能正常运转的汽动换热器或其零部件。
２、 如果该汽动换热器不论以何种方式被打开或被改动，或有外部损伤，则1项保证无效。
３、 任何其他辅助设备，如阀门、仪表等，由各生产厂家提供质量保证。
４、 如汽动换热器在购买后将其用于其它用途，或操作上的重大失误而造成汽动换热器损坏，或自行安装，或自行安装配用的设备或部件，或由非授权维修的技术人员进行修理，则3项保证无效。
十、节约指数
1、降低基建费用（与安装被替换的设备费用相比）。
2、节约蒸汽。由于该汽动换热器较高的效率和该汽动换热器能提取冷凝水热量入网络。
3、降低用于修理供热水系统中的汽水换热器的费用，以及供热水系统在供暖季节前的修理和准备工作的费用。
4、节省工作场地（特别是在设计新的，使用该汽动换热器的新锅炉或供热站时，节省更多）。
5、减少通过本汽动换热器壳体的热耗（与传统热交换器的表面积相比）。
6、提高管路和水质处理设备的使用寿命。
7、结构简单，大大降低了大修费用。