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供熱系統(tǒng)中噴射式換熱器的消音減振裝置

大連海洋大學(xué)食品工程學(xué)院 張 琨 張殿光 田興旺
中國(guó)人民解放軍91550部隊(duì)營(yíng)房科      賀 翔
  
【摘 要】本文介紹了一種噴射式熱交換裝置的消音、減振及整流機(jī)構(gòu)，由依次相互連通的補(bǔ)償器、直管、柔性接頭、彎管和消音止回閥組成。該機(jī)構(gòu)連接在噴射式熱交換裝置的輸出端，可以有效降低因兩相流向單相流混合轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。
【關(guān)鍵詞】噴射式換熱器 消音 減振

1．噴射式換熱器介紹
噴射式換熱器是射流技術(shù)在傳熱領(lǐng)域的應(yīng)用，它通過(guò)汽、水兩相流體的直接混合來(lái)生產(chǎn)高溫水。它利用外部提供的蒸汽能量通過(guò)噴射、收縮、擴(kuò)散等過(guò)程使蒸汽與水直接混合進(jìn)行熱交換，換熱損失較小。同質(zhì)兩相流向單相流轉(zhuǎn)變時(shí)，在一定的狀態(tài)下產(chǎn)生壓力突變，該壓力激波形成的高壓推動(dòng)系統(tǒng)循環(huán)流動(dòng)，降低系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能耗，有顯著的節(jié)能效果［1］。
在實(shí)際運(yùn)行中，雖然自動(dòng)控制系統(tǒng)的引入基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的無(wú)人職守［2］，但噴射式換熱器暴露出的噪音和振動(dòng)比較大，流體流動(dòng)不穩(wěn)定，有時(shí)產(chǎn)生水力沖擊等問(wèn)題，限制了噴射式熱交換裝置的使用條件，阻礙了其更大范圍的推廣使用［3-5］。
2．噴射式換熱器的消音減振裝置
本文介紹一種與噴射式熱交換裝置配合使用，以降低噪音、減小振動(dòng)、改善流體流動(dòng)性為目的的消音、減振及整流機(jī)構(gòu)，并獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利［6］。
噴射式熱交換裝置的消音、減振及整流機(jī)構(gòu)，由相互連通的補(bǔ)償器、直管、柔性接頭、彎管和消音止回閥組成。補(bǔ)償器是由金屬波紋管和設(shè)置在波紋管內(nèi)的導(dǎo)流管構(gòu)成，導(dǎo)流管與金屬波紋管之間具有一定的間隙，靠入口端的導(dǎo)流管端部與波紋管連接成一體。
機(jī)構(gòu)示意圖如圖1所示：
圖1顯示，消音、減振及整流機(jī)構(gòu)是由依次相互連接的補(bǔ)償器（1）、直管（2）、可曲撓雙球柔性接頭（3）、彎管（4）和消音止回閥（5）構(gòu)成，各部件之間采用法蘭連接。補(bǔ)償器是由金屬波紋管（6）和設(shè)在其內(nèi)的導(dǎo)流管（9）組成，金屬波紋管兩端設(shè)有直管過(guò)渡段，直管過(guò)渡段的兩端連接法蘭盤(pán)（8），分別與噴射式熱交換裝置的出口法蘭和直管法蘭相連接，導(dǎo)流管與波紋管之間有一定的間隙，靠入口端的導(dǎo)流管端部與波紋管焊接成一體，出口端的導(dǎo)流管為自由端。補(bǔ)償器的金屬波紋管的外部可設(shè)有支撐架（7）。
補(bǔ)償器的金屬波紋管兩端連接有法蘭，設(shè)置在波紋管內(nèi)的導(dǎo)流管，靠其入口端的導(dǎo)流管與波紋管連接成一體，導(dǎo)流管的另一端為非固定端。補(bǔ)償器的前端與噴射式熱交換裝置相連接，后端依次連接有直管、柔性接頭、彎管和消音止回閥。
進(jìn)入噴射式熱交換裝置的流體由兩相流向單相流轉(zhuǎn)變時(shí)，系統(tǒng)中就會(huì)產(chǎn)生壓力突變，即產(chǎn)生很強(qiáng)的壓力激波，該壓力激波使噴射式高效節(jié)能熱交換裝置產(chǎn)生很大的振動(dòng)及噪音，混合流體本身處于不穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，發(fā)生水力沖擊現(xiàn)象。當(dāng)流體進(jìn)入補(bǔ)償器后，流體從導(dǎo)流管后端進(jìn)入與波紋管之間形成的縫隙中，受到流體的壓力作用，波紋管就可能產(chǎn)生變形（軸向、橫向變形及角位移），吸收了一部分沖擊能量，起到了減振、消音和整流的作用。
流體進(jìn)入直管段，壓力會(huì)有一定的沿途損失，流體的兩相流向單相流轉(zhuǎn)變更加充分，流體流動(dòng)逐漸趨于穩(wěn)定。直管的長(zhǎng)度是根據(jù)不同型號(hào)的噴射式熱交換裝置確定的，選擇最佳值有利于減小沿途阻力損失，可進(jìn)一步降低振動(dòng)和噪音。在直管后設(shè)置的柔性接頭，通過(guò)其變形（軸向、橫向變形及角位移）吸收能量，起到緩沖作用。在柔性接頭后連接的彎管、消音止回閥，方便安裝和防止流體反向流動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。
3．消音減振裝置的檢測(cè)和應(yīng)用
在噴射式熱交換裝置的輸出端連接該消音減振裝置，可以有效降低因兩相流體向單相流體混合轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)、噪音、以及流體擾動(dòng)，使該裝置在運(yùn)行中的噪聲低于規(guī)定的國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
表1是該消音減振裝置通過(guò)國(guó)家環(huán)保監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。
裝配有消音減震裝置的噴射式熱交換裝置現(xiàn)已很好的服務(wù)于區(qū)域供熱、工業(yè)供暖等領(lǐng)域，并取得用戶(hù)滿(mǎn)意的意見(jiàn)。圖2是裝有消音減振及整流機(jī)構(gòu)的噴射式熱交換裝置的系統(tǒng)示意圖，和應(yīng)用在大連某供熱站的現(xiàn)場(chǎng)圖片。現(xiàn)場(chǎng)采用隔音材料包裹熱交換設(shè)備，最外層用白鋼板密封。在保證美觀的同時(shí)，進(jìn)一步降低振動(dòng)和噪聲。
消音減振及整流機(jī)構(gòu)的使用，有效降低了裝置運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)和噪音，使噴射式熱交換裝置具有更好的產(chǎn)品適用性和競(jìng)爭(zhēng)力，體現(xiàn)出更好的節(jié)能減排作用。

參考文獻(xiàn)

［1］陸宏圻.噴射技術(shù)理論及應(yīng)用［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.
［2］張琨，蔡志廣，賀翔.自動(dòng)控制噴射式換熱器在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.區(qū)域供熱，2010，已收錄.
［3］李剛，袁益超，劉聿拯.汽液噴射器特性研究的進(jìn)展與現(xiàn)狀［J］.鍋爐技術(shù)，2009，40（2）:10-13.
［4］嚴(yán)俊杰，劉繼平，林萬(wàn)超，等. 汽—液兩相流噴射升壓裝置的機(jī)理研究［J］.核動(dòng)力工程，2001，22（6）: 490-493.
［5］G.Cattadoti，L.Galbiati，L.Mazzocchi，P.Vanini.A single-stage high pressure steam injector for next generation reactors: test results and analysis. International Journal of Multiphase Flow［J］， 1995（21）4: 591-606.
［6］張達(dá)，谷維忠，王世湖. 噴射式熱交換裝置的消音、減振及整流機(jī)構(gòu)：中國(guó)，200520090736.9 ［P］. 2005-05-10.