一种汽水混合加热器制造技术

本发明专利技术公开了一种汽水混合加热器，包括由渐缩管、直管和渐扩管依次连接而成的拉法尔喷管，设置在所述喷管一端的水入口管和设置在另一端的出口管，所述水入口管和渐缩管内设置有渐缩静态混合器，所述出口管和渐扩管中间内设置有渐扩静态混合器；所述直管的管壁上和与之相连接的渐扩管端部的管壁上分别设置有蒸汽孔；所述直管至渐扩管的外部套设有蒸汽套管，所述蒸汽套管一端与所述直管入口齐平，另一端与所述渐扩管出口齐平构成蒸汽腔；所述蒸汽套管端部上对称切向设置有至少一对蒸汽入口管。本发明专利技术解决了喷管受力不均匀、进汽不均匀和加热温度不均匀的问题，同时能实现静音和优质换热效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加热装置，尤其是涉及一种蒸汽和水掺混加热的加热器。
技术介绍
目前，汽水加热装置主要有两类，一类是采用间壁式换热器，即蒸汽和水没有接触，蒸汽通过加热器冷凝成水，水经过加热器变成温度更高的水；另外一类是采用汽水掺混装置，即蒸汽和水直接接触，通常是一个蒸汽入口管和一个水入口管，在汽水混合空间，蒸汽冷凝变成水和被加热的水混合在一起，最后从一个出水口管流出。蒸汽和水掺混加热通常采用一个内喷管加一个外套蒸汽管组成，蒸汽管上部连接一个蒸汽入口管，比如CN86207953公开了一种“蒸汽热水装置”、CN86207574公开一种“喷管式汽水混合加热器”以及CN201420361429.9公开了一种“静音式汽水混合加热器”。汽水混合加热装置通常换热效果较好，但其最大的问题是汽水接触时蒸汽产生相变，体积迅速减小，容易产生水锤、振动和噪音等，特别是蒸汽管在上部进入，直接冲击内部的喷管，这使得喷管上下部分受力不均匀，喷管的蒸汽喷口速度也是上下不均匀，进入喷管内上下部分的蒸汽量不等，造成出水口的上下部分存在较大温差。受力不均是产生振动和噪声的根源，最终也影响加热效果，增大加热器的温差热应力，影响加热器寿命。为了改进这些缺点，CN86207574公开一种“喷管式汽水混合加热器”，在喷管和壳体之间加填充物铜肩来缓冲蒸汽的动量，CN201420361429.9公开了一种“静音式汽水混合加热器”，在蒸汽空间加入石英填料层。采用添加填料缓冲的方法虽然可以在一定程度上改善蒸汽的均匀程度，但由于蒸汽喷口直接对准内部的喷管，造成上下部分的受力不均是难以避免的，另外，填料长时间受蒸汽的冲刷，磨损变细、折断变短的填料就随蒸汽孔进入水中，影响加热水质甚至破坏下游的管路及设备。CN201210126973.0公开了一种“汽水混合加热器”，将蒸汽进口中心轴线与拉法尔喷管中心轴线偏离了一定距离，在一定程度上减少了设备的振动，然而，这种进口方式仍然是非对称的，致使加热器受力仍然不均匀，最终难以避免产生振动。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种喷管受力均匀、进汽均匀和加热温度均匀，能实现静音和优质换热效果的汽水混合加热器。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种汽水混合加热器，包括由渐缩管、直管和渐扩管依次连接而成的拉法尔喷管，设置在所述喷管一端的水入口管和设置在另一端的出口管，所述水入口管和渐缩管内设置有渐缩静态混合器，所述出口管和渐扩管中间内设置有渐扩静态混合器；所述直管的管壁上和与之相连接的渐扩管端部的管壁上分别设置有蒸汽孔；所述直管至渐扩管的外部套设有蒸汽套管，所述蒸汽套管一端与所述直管入口齐平，另一端与所述渐扩管出口齐平构成蒸汽腔；所述蒸汽套管端部上对称切向设置有至少一对蒸汽入口管。通过所述蒸汽入口管进入加热器的蒸汽的温度为170°C?230 °C，压力为0.8MPa ?2.8MPa，流量为 8t/h ?20t/h。通过所述水入口管进入加热器的处待加热水的温度为43 °C?60 °C，压力为0.4MPa ?2MPa，流量为 315t/h ?500t/h。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术把蒸汽通过均匀分布在蒸汽套管外面的至少一对管子切向进入蒸汽腔，在蒸汽腔内产生旋转运动，使得蒸汽在腔内均匀分布，通过直管和渐扩管上的蒸汽孔进入直管和渐扩管内的蒸汽量在圆周方向相等；2、本专利技术使水在渐缩静态混合器和渐扩静态混合器的作用下做旋转运动，管中心密度大的水在离心力作用下向直管和渐扩管的管壁运动，密度小的蒸汽则向管内运动，蒸汽与水在相互运动的过程中掺混换热，蒸汽凝结成水，又由于围成蒸汽腔的各表面没有包括渐缩管表面，这样，高温蒸汽就不会因渐缩管内的水温低而在渐缩管外的蒸汽腔冷凝，最大限度减少因汽水混合穿过小孔而产生的振动和水锤等现象；3、本专利技术渐缩静态混合器和渐扩静态混合器产生的旋转方向和蒸汽管产生的旋转方向相反，蒸汽对轴线产生的角动量与渐缩静态混合器和渐扩静态混合器产生的总角动量大小相等，方向相反，这样，整个汽水混合加热器受水流和蒸汽流在径向方向的作用力就抵消了，渐缩静态混合器开启了水流的初级旋转运动，渐扩混合器维持了旋转运动并且对掺混加热效果起到了均匀作用。【附图说明】图1:本专利技术结构示意图；图2:本专利技术A-A剖面结构示意图。附图标注:1、蒸汽入口管；2、蒸汽套管；3、蒸汽腔；4、水入口管；5、渐缩管；6、渐缩静态混合器；7、直管；8、渐扩管；9、出口管；10、渐扩静态混合器；11、直管蒸汽孔；12、渐扩管蒸汽孔。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如附图1-2所示，一种汽水混合加热器，包括由渐缩管5、直管7和渐扩管8依次连接而成的拉法尔喷管，设置在所述喷管一端的水入口管4和设置在另一端的出口管9，所述水入口管4和渐缩管5内设置有渐缩静态混合器6，所述出口管9和渐扩管8中间内设置有渐扩静态混合器10 ;所述直管7的管壁上和与之相连接的渐扩管8端部的管壁上分别设置有蒸汽孔；所述直管7至渐扩管8的外部套设有蒸汽套管2，所述蒸汽套管2 —端与所述直管7入口齐平，另一端与所述渐扩管8出口齐平构成蒸汽腔3 ;所述蒸汽套管2端部上对称切向设置有至少一对蒸汽入口管I。其中:通过所述水入口管4进入加热器的待加热水温度为43°C?60°C，压力为0.4MPa?2MPa，流量为315t/h?500t/h ;通过所述蒸汽入口管处进入加热器的蒸汽温度为 I7OcC?2:30°C，压力为 0.8MPa ?2.8MPa,流量为 8t/h ?20t/h。实施例1温度为230°C，压力为2.8MPa，流量为20t/h的蒸汽通过均匀设置在所述蒸汽套管2上并与之相切的至少一对蒸汽入口管I切向进入蒸汽腔3，本实施例中蒸汽入口管I为两对；然后，所述蒸汽均匀穿过设置在所述直管7上的直管蒸汽孔11和设置在所述渐扩管8上的渐扩管蒸汽孔12，以垂直于直管7壁面和渐扩管8壁面的方向进入直管7和渐扩管8的内部，同时，温度为43°C、压力为2MPa，流量为500t/h的待加热水从水入口管4进入，穿过渐缩管5，在所述渐缩静态混合器6的作用下旋转运动到达直管7和渐扩管8，与所述蒸汽产生混合，进行热交换，并且，在渐扩静态混合器10的作用下强化热交换和减小出口管9中水的内外温差，最后，完成汽水混合加热的水温度为66.5°C，流量为520t/h，并从出口管9中流出。实施例2温度为170°C，压力为0.8MPa，流量为8t/h的蒸汽通过均匀设置在所述蒸汽套管2上并与之相切的至少一对蒸汽入口管I切向进入蒸汽腔3，本实施例中蒸汽入口管I为两对；然后，所述蒸汽均匀穿过设置在所述直管7上的直管蒸汽孔11和设置在所述渐扩管8上的渐扩管蒸汽孔12，以垂直于直管7壁面和渐扩管8壁面的方向进入直管7和渐扩管8的内部，同时，温度为60°C、压力为0.4MPa，流量为315t/h的待加热水从水入口管4进入，穿过渐缩管5，在所述渐缩静态混合器6的作用下旋转运动到达直管7和渐扩管8，与所述蒸汽产生混合，进行热交换，并且，在渐扩静态混合器10的作用下强化热交换和减小出口管9中水的内外温差，最后，完成汽水混合加热的水温度为74.5°C，流量为323t/h，并从出口管9中流出。【主权项】本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽水混合加热器，包括由渐缩管、直管和渐扩管依次连接而成的拉法尔喷管，设置在所述喷管一端的水入口管和设置在另一端的出口管，其特征在于，所述水入口管和渐缩管内设置有渐缩静态混合器，所述出口管和渐扩管中间内设置有渐扩静态混合器；所述直管的管壁上和与之相连接的渐扩管端部的管壁上分别设置有蒸汽孔；所述直管至渐扩管的外部套设有蒸汽套管，所述蒸汽套管一端与所述直管入口齐平，另一端与所述渐扩管出口齐平构成蒸汽腔；所述蒸汽套管端部上对称切向设置有至少一对蒸汽入口管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓常红，王玉，郭庆丰，朱金辉，胡斌，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司天津分公司，中海油节能环保服务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11