激波換熱器之探索
                                              

蔡成業(yè) 國玲

（肇州縣建筑設(shè)計(jì)所，黑龍江肇州166400）

    摘要：在暖通領(lǐng)域，對于能耗巨大的汽水換熱過程，節(jié)能降耗的方式無外乎提高傳熱效率、合理能源分布結(jié)構(gòu)。目前實(shí)際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結(jié)水回收困難、基建投資及電耗大等問題。激波加熱器是解決現(xiàn)有汽水間接換熱問題的最簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠的一種換熱器。

    關(guān)鍵詞：換熱器；激波加熱器；使用

    二十一世紀(jì)，環(huán)境和能源成為人類面臨的重要問題。為撥戶環(huán)境和有效利用現(xiàn)有資源，節(jié)能使用資源顯得尤其重要。對于用戶來說，節(jié)約能源意味著減少支出、增加經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。

    在暖通領(lǐng)域，對于能耗巨大的汽水換熱過程，節(jié)能降耗的方式無外乎提高傳熱效率、合理能源分布結(jié)構(gòu)。目前實(shí)際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結(jié)水回收困難、基建投資及電耗大等問題。

    清華大學(xué)江億院士指出：激波加熱器是解決現(xiàn)有汽水間接換熱問題的最簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠的一種換熱器。

    激波加熱器由三段組成一蒸汽噴射段、汽水混合段、射流擴(kuò)壓段。它的工作原理：激波加熱器是利用蒸汽和水直接混合進(jìn)行供熱或生活熱水供應(yīng)領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品。運(yùn)行時(shí)汽、水瞬間混合，形成流態(tài)復(fù)雜的、具有超可壓縮性（即壓縮系數(shù)驟增）的汽水兩相流體，混合后流體流速迅速由壓音速轉(zhuǎn)變?yōu)槌羲賲s無需消耗機(jī)械能。在經(jīng)過瞬間的熱量與動(dòng)量傳遞后，蒸汽完全凝結(jié)入水中共同形成高溫高壓的熱水從該設(shè)備中輸出，直接進(jìn)行供熱循環(huán)或熱水供應(yīng)。也就是說在一定條件下（如能提供一定要求的蒸汽壓力）激波加熱器運(yùn)行時(shí)可以取代泵或減少泵的功率推動(dòng)系統(tǒng)的循環(huán)。

    現(xiàn)在具體談?wù)劶げ訜崞魅蔚墓ぷ鬟^程及原理：

    蒸汽噴射段

    主要是實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，當(dāng)具有一定壓力，流速的蒸汽進(jìn)入噴射段后，由于與進(jìn)口水的作用壓力降低，體積急劇增大，形成高速氣流由噴管射出。

    混合段

    混合段完成熱能傳遞和轉(zhuǎn)換的場所。當(dāng)高速蒸汽進(jìn)入混合段后，與環(huán)隙噴入的水相遇凝結(jié)，在極短的時(shí)間內(nèi)形成均勻的兩相超音速流體，進(jìn)而形成激波，推動(dòng)熱水進(jìn)入擴(kuò)壓段。

    擴(kuò)壓段

    擴(kuò)壓段主要完成混合物動(dòng)能向壓力能的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)混合物壓力的劇增，當(dāng)高溫，高速的水流流入擴(kuò)壓段時(shí)，由于管徑增大。水流流速逐漸減小至外界循環(huán)網(wǎng)的正常流速。這樣部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，使壓力升高，從而代替循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)。

    激波加熱器有以下優(yōu)點(diǎn)：

    a.換熱效率高（節(jié)流）———由于汽水直接混合，蒸汽100％地進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，換熱效率接近100％。另外相對于以前的汽水換熱器，蒸汽進(jìn)入量不受系統(tǒng)壓力影響，并且壓差很大，進(jìn)入量大，供熱能力強(qiáng)，節(jié)省蒸汽15%-30%。

    b.節(jié)電———激波加熱器是換熱器和泵的組合，其在系統(tǒng)中運(yùn)行可以降低原循環(huán)泵的運(yùn)行功率或者在一定條件下取代泵。因?yàn)榧げ訜崞魇瞧苯踊旌鲜綋Q熱器，其運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)補(bǔ)水量大大減小，因此也節(jié)約了補(bǔ)水泵的電耗，節(jié)電50%以上。

    c.改善系統(tǒng)循環(huán)———因?yàn)閷τ谝话愕墓┡到y(tǒng)補(bǔ)水箱都不隔絕空氣，因此補(bǔ)水中攜帶大量的氧氣，不補(bǔ)水就意味著系統(tǒng)封閉，就能最大限度的減少系統(tǒng)的氧腐蝕，對于延長系統(tǒng)設(shè)備和管道的壽命這有著重大的意義。另外激波加熱器運(yùn)行時(shí)，多余的水是通過穩(wěn)壓裝置排出，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，相對于間接式換熱器虧水、補(bǔ)水水壓不穩(wěn)的狀況，水力動(dòng)態(tài)特性好，調(diào)整容易，相對節(jié)能。

    d.易維護(hù)———激波加熱器器件完全采用不銹鋼材料，耐腐蝕，可適用各種水質(zhì)，使用壽命達(dá)10年以上，運(yùn)行時(shí)汽水流速很快，內(nèi)部不容易結(jié)垢，維修方便，每年可節(jié)省大量的維修費(fèi)用。由于激波加熱器運(yùn)行時(shí)汽水流速很快，難以形成結(jié)垢底層，因此不易結(jié)垢。另外激波加熱器體積小，沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，拆卸、檢修非常方便。

    e.體積小，節(jié)省基建投資———激波加熱器體積小，供熱能力大，因此相對于間接式換熱器無論是操作間空間和所需閥門管件口徑都大幅降低，循環(huán)泵口徑減小，節(jié)約大量基建投資。

    f.投資回報(bào)率快———與間接熱交換器相比，激波加熱器投入使用一年左右所節(jié)約的費(fèi)用即可收回該熱交換器的設(shè)備投資。

    能源在中國已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)問題。作為這個(gè)社會(huì)的個(gè)體，無論是企業(yè)還是個(gè)人都應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起解決這個(gè)問題的使命。而激波加熱器以最簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠的解決汽水換熱問題，是一種值得大力推廣的新型高效節(jié)能換熱器。

    責(zé)任編輯：楊帆