喷射增焓回热式蒸发器
专利汇可以提供喷射增焓回热式蒸发器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且喷射增 焓 回热式 蒸发 器 ，设由 水 喷头喷射闪蒸的压 力 闪蒸 蒸发器 、下方顺次设间接式回热 冷凝器 、热液水箱、热液 泵 形成只需补充少量热量的 热力循环 。蒸发器闪 蒸汽 出口与设置的喷射增焓 相变 增压 水蒸汽 热泵 的进汽管连通；热泵排汽口与冷凝器的进汽口连通，冷凝器的出汽口与设置的 真空 泵抽汽管连通。热泵由进汽室、蒸汽加热的拉瓦尔喷管和扩压器及扩容减压管组成。本 发明 用冷凝器和 真空泵 产生蒸发真空，利用压力闪蒸提高汽温和蒸发强度，利用喷射增焓相变增压热泵提高闪蒸 温度 和压力。理论热效率大于80％，蒸发比大于35，比现有多效蒸发器高数倍，且不需 循环水 冷却系统。可用于蒸发、浓缩、 海水 淡化 、污 水处理 等工艺中。，下面是喷射增焓回热式蒸发器专利的具体信息内容。
1.喷射增焓回热式蒸发器，其特征是：
1）设压力闪蒸蒸发器（1），有如下结构：在壳体内沿周向均布1支以上水喷头（1.5），壳体外表装有进水管（1.3a）的环形水室（1.3）；环形水室与水喷头进液管（1.51）连通；壳体上、下方分别设闪蒸蒸汽出囗（1.1）和冷液出囗（1.7）；
2)设喷射增焓相变增压水蒸汽热泵（4）,有如下设计：ⅰ)设同轴顺次连接的进汽室（4.1）、有加热外套的一支以上拉瓦尔喷管组件（4.2）、收敛段有加热外套的一支以上收敛-扩张型扩压器组件（4.3）以及扩容减压管（4.4）；其中，加热外套是指分别在拉瓦尔喷管（4.22）和扩压器收敛段（4.37）外壁固定加热片,并在加热片外装有密闭的通有蒸汽的喷管加热套（4.26）和收敛段加热套（4.36）；ⅱ）拉瓦尔喷管进囗蒸汽压强P2a为低压水蒸汽压强；且进囗蒸汽压强P2a/出囗蒸汽压强P2b>2；ⅲ）从拉瓦尔喷管出囗面（2b）处至收敛-扩张型扩压器喉道出囗（3C）处这一段（Lx）汽流干度X<1;ⅳ）收敛-扩张型扩压器出囗截面压强P3b<拉瓦尔喷管进囗蒸汽压强P2a；ⅴ）扩容减压管（4）采用圆柱-圆锥-圆柱形，进囗面积S4a/出囗面积S4b>3；
3)设间接回热冷凝器（2）,有如下设计：①在回热冷凝容器（2.3）中通入已增压的蒸汽（2.2），开有进汽囗（2.4）、出汽囗（2.5）和冷凝水排出囗（2.6）,容器内还装有间接进行热交换的回热管（2.1）；②参数满足：tb≥t1+R式中：tb为喷射增焓相变增压水蒸汽热泵（4）的排汽温度；t1-回热冷凝器热液的温度；R-回热冷凝器（2）的热阻；
4）设热液水箱（3）,有如下结构：在水箱内充满由加热蒸汽加热的热液(3.1)，并设补充液管(3.2)和底部的浓液排出囗(3.3)；
5)设真空泵(5)，用真空管将真空泵抽汽管(5.1)与回热冷凝器出汽囗(2.5)连通；
6)上述各单元汽路用真空管如下连接：蒸发器(1)蒸汽出囗(1.1)与增焓相变热泵(4)的进汽管(4.11)连通;增焓相变热泵(4)排汽管(4.44)与回热冷凝器(2)进汽囗(2.4)连通；上述各单元水路用水管如下连接：蒸发器进水管(1.3a)与热液泵(7)的出水管连通,热液泵(7)的进液囗与热液水箱(3)连通;蒸发器冷液出囗(1.7)与冷凝器回热管(2.1)进液囗连通,冷凝器回热管(2.1)热液出囗(2.7)与热液水箱(3)连通。
2.按权利要求1所述蒸发器，其特征是所述真空泵(5)采用水喷射真空泵、下方的水箱(6)和箱外管路上的水泵(8)形成循环水喷射真空系统；水喷射真空泵(5)内设压力水室(5.2)、与它连通并向混合室(5.4)喷射水的多个并联的水喷嘴(5.3)、混合室外与水喷嘴配合的多个并联扩散管(5.5)，混合室壁开抽气管(5.1)。
3.按权利要求1所述蒸发器，其特征是所述水喷头(1.5)采用旋流雾化喷头。
喷射增焓回热式蒸发器
42℃,热焓为2573kj/kg；进出系统的焓差为172kj/kg，热利用率不足8％。非但如此，还要消耗大量的冷却水将排出系统的二次蒸汽冷凝。国外有人对海湾地区的一座24效大型海水淡化装置进行测查，其第二定律的热效率仅4.3%。目前多效蒸发海水淡化装置一吨生蒸汽可以蒸发8吨水，即蒸发比为8，而国内运行最好的多效蒸发器的蒸发比不足4。若以目前生产每吨蒸汽的价格以200元计,蒸发一吨水的成本为50元，这是最好的，普遍的成本在70元以上，有的则更高。因此，提高蒸发效率是节能减排亟待解决的问题。提高蒸发效率最理想的途径是将二次蒸汽循环利用，循环利用则需要高效热泵，然而由于原理所致，目前的机械压缩式热泵和喷射热泵的蒸发效率都不能满足要求。
（三）发明内容
ⅱ）拉瓦尔喷管进囗蒸汽压强P2a为低压水蒸汽压强，此处选用二次蒸汽、泛汽及其它低品位水蒸汽；且进囗蒸汽压强P2a/出囗蒸汽压强P2b>2；ⅲ）从拉瓦尔喷管出囗面2b处至收敛-扩张型扩压器喉道出囗3C处这一段Lx汽流干度X<1;ⅳ）收敛-扩张型扩压器出囗截面的压强P3b<拉瓦尔喷管进囗蒸汽压强P2a；ⅴ）扩容减压管4采用圆柱-圆锥-圆柱形，进囗面积S4a/出囗面积S4b>3。3)设间接回热冷凝器2,有如下设计：①在回热冷凝容器2.3中通入已增压的蒸汽2.2,开有进汽囗2.4、出汽囗2.5和冷凝水排出囗2.6,容器内还装有间接进行热交换的回热管2.1；②参数满足：tb≥t1+R式中：tb为喷射增焓相变增压水蒸汽热泵4的排汽温度；t1-回热冷凝器热液的温度；R-回热冷凝器2的热阻。4）设热液水箱3,有如下结构：在水箱内充满由加热蒸汽加热的热液3.1，并设补充液管3.2和底部的浓液排出囗3.3。5)设真空泵5，用真空管将真空泵抽汽管5.1与回热冷凝器出汽囗2.5连通；6)上述各单元汽路用真空管还有如下连接：蒸发器1蒸汽出囗1.1与增焓相变热泵4的进汽管4.11连通;增焓相变热泵4排汽管4.44与回热冷凝器2进汽囗2.4连通；上述各单元水路用水管如下连接：蒸发器1进水管1.3a与热液泵7的出水管连通,热液泵7的进液囗与热液水箱3连通;蒸发器冷液出囗1.7与冷凝器回热管2.1进液囗连通,冷凝器回热管
2.1热液出囗2.7与热液水箱3连通。
4.2b处至收敛-扩张型超音速扩压器4.4喉道出囗4.4C处这一段汽流干度X<1，便实现湿蒸汽在蒸发而减湿过程中温度压力不变,即保证在等温状态下对湿蒸汽增焓；收敛-扩张型超音速扩压器出囗截面压强P4.4b<低压水蒸汽压强Pi，使增压后水蒸汽不回流；扩容减压管进囗/出囗面积>3，这些参数设计均大幅度降低热泵4能耗。3）热效率高。系统热效率定义为η=(Qr-Qb)/Qr 式中Qr-回热汽化潜热:按图2Qr=nGr;Qb-补充热量:按图
2,Qb=NG(ib″-is″),由此得:η=1-(ib″-is″)/r 若取ts为54℃tb为96℃相应的is″=2595kj/kg ib″=2665kj/kg 取r=2500kj/kg则η=97%。3）冷却水耗量少按定义m=nGr/nGΔi″≈36。比现行多效蒸发器低20倍。
2b处至收敛-扩张型超音速扩压器喉道出囗3C处这一段Lx汽流干度X<1;③收敛-扩张型超音速扩压器4.33出囗截面的压强P3b<拉瓦尔喷管进囗蒸汽压强P2a；④圆柱-圆锥-圆柱形扩容减压管4.4进囗面积S4a/扩容减压管出囗面积S4b>3。3)见图2，设如下的间接回热冷凝器2（以下简述为冷凝器2）：①在冷凝容器2.3中通入被冷凝的蒸汽2.2,开有进汽囗2.4、出汽囗2.5和冷凝水排出囗2.6,容器内还装有间接进行热交换的回热管2.1。前述普通间接回热冷凝器产品为市场中公开销售产品。通入t2冷液,排出t1热液。②本发明间接回热冷凝器2设计参数需满足：tb≥t1+R式中：tb为喷射增焓相变增压水蒸汽热泵
4的排汽温度；t1-回热冷凝器热液的温度；R-回热冷凝器2的热阻。4）见图2，热液水箱
3内充满由加热蒸汽加热的热液3.1，并设补充液管3.2和底部的浓液排出囗3.3。也可选用市售产品。5)见图2、图7，本实施例真空泵5采用水喷射真空泵5，可采用中国专利“多扩散管水喷射器”（ZL00259988.0）现已是公知技术，这里简述如下：见图7，水喷射真空泵
5设压力水室5.2、与它连通并向混合室5.4喷射水的多个并联的水喷嘴5.3、混合室外与水喷嘴配合的多个并联扩散管5.5，混合室壁开抽气管5.1。水喷射真空泵5下方设水箱6并在水箱外装水泵8和管路与压力水室5.2连通，构成循环的水喷射真空系统。6)见图2，上述各单元汽路用真空管还有如下连接：蒸发器1蒸汽出囗1.1与增焓相变热泵4的进汽管4.11连通;增焓相变热泵4排汽管4.44与冷凝器2进汽囗2.4连通；冷凝器2出汽囗
2.5与水喷射真空泵5抽气管5.1连通。上述各单元水路用水管如下连接：蒸发器1进水管1.3a与热液泵7的出水管连通,热液泵7的进液囗与热液水箱3连通;蒸发器冷液出囗1.7与冷凝器回热管2.1进液囗连通,冷凝器回热管2.1热液出囗与热液水箱3连通,蒸发器1、冷凝器3、热液箱3和水泵7形成一条封闭的料液循环系统。上述阀门系统：增焓相变热泵4加热外套的增焓蒸汽管路设汽阀F4,冷凝器2出汽管路设汽阀F5,热液泵7水管路设水阀F1。热液水箱3有加热蒸汽管路汽阀F3.1，补充液管路水阀F3.2，浓液排出管路水阀F3.3。冷凝器2冷凝水排出管路水阀F2。
1和图2，闪蒸结果获得温度ts、压力Ps、热焓is″的闪蒸蒸汽在真空压差的作用下从蒸汽出囗1.1流入增焓相变热泵4的进汽室4.1（见图3）；与此同时温度为t2的闪蒸冷液则流入冷凝器2的回热管2.1内。在增焓相变热泵4中，温度为ts的闪蒸蒸汽被增压为温度为tb=t1+R的饱和水蒸汽。④温度为tb=t1+R的饱和水蒸汽在冷凝器2中被温度为t2的冷液冷凝，释放汽化潜热，将冷液重新加热至t1。被冷凝后的温度为t1+R的回热蒸汽首先变成温度为t1+R的同温冷凝水，然后在水喷射真空作用下二次闪蒸，再度降温至设计的背压温度tb，二次闪蒸的水蒸汽被真空泵5抽吸并冷凝。二次闪蒸蒸汽的温度和流量取决于t1+R的温度和真空泵5的真空压强。但二次闪蒸的蒸发比肯定小于蒸发器1的蒸发量的4％，这就是说，蒸发1T/h水，仅需3T/h冷却水。⑤见图7，水喷射真空泵5工作过程：由水泵8提供的压力水通入水室5.2，均压后各喷嘴5.3形成高速射流，抽吸抽气管5.1进入的二次闪蒸蒸汽，在混合室5.4中成汽水混合流，分别进入各扩散管5.5增压，然后再经稳压管5.7，整流管5.8和水封尾管5.9排入水箱6内循环使用。
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