节能汽水换热器研究论文

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摘要：在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。

关键词：换热器激波加热器

二十一世纪，环境和能源成为人类面临的重要问题。为拨户环境和有效利用现有资源，节能使用资源显得尤其重要。对于用户来说，节约能源意味着减少支出、增加经济效益、增强企业的竞争力。

在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。

清华大学江亿院士指出：激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。

激波加热器由三段组成一蒸汽喷射段、汽水混合段、射流扩压段。它的工作原理：激波加热器是利用蒸汽和水直接混合进行供热或生活热水供应领域的高新技术产品。运行时汽、水瞬间混合，形成流态复杂的、具有超可压缩性（即压缩系数骤增）的汽水两相流体，混合后流体流速迅速由压音速转变为超音速却无需消耗机械能。在经过瞬间的热量与动量传递后，蒸汽完全凝结入水中共同形成高温高压的热水从该设备中输出，直接进行供热循环或热水供应。也就是说在一定条件下（如能提供一定要求的蒸汽压力）激波加热器运行时可以取代泵或减少泵的功率推动系统的循环。

图示：激波加热器三段构造及压力分布图

现在具体谈谈激波加热器三段的工作过程及原理：

蒸汽喷射段

主要是实现蒸汽压力能向动能的转化，。当具有一定压力，流速的蒸汽进入喷射段后，由于与进口水的作用压力降低，体积急剧增大，形成高速气流由喷管射出。

混合段

混合段完成热能传递和转换的场所。当高速蒸汽进入混合段后，与环隙喷入的水相遇凝结，在极短的时间内形成均匀的两相超音速流体，进而形成激波，推动热水进入扩压段。

扩压段

扩压段主要完成混合物动能向压力能的转化，实现混合物压力的剧增，当高温，高速的水流流入扩压段时，由于管径增大。水流流速逐渐减小至外界循环网的正常流速。这样部分动能转化为压力能，使压力升高，从而代替循环泵，实现系统的循环。

激波加热器有以下优点：

（1）换热效率高（节流）——由于汽水直接混合，蒸汽100％地进入系统循环，换热效率接近100％。另外相对于以前的汽水换热器，蒸汽进入量不受系统压力影响，并且压差很大，进入量大，供热能力强，节省蒸汽15%-30%.

（2）节电——激波加热器是换热器和泵的组合，其在系统中运行可以降低原循环泵的运行功率或者在一定条件下取代泵。因为激波加热器是汽水直接混合式换热器，其运行时系统补水量大大减小，因此也节约了补水泵的电耗，节电50%以上。

（3）改善系统循环——因为对于一般的供暖系统补水箱都不隔绝空气，因此补水中携带大量的氧气，不补水就意味着系统封闭，就能最大限度的减少系统的氧腐蚀，对于延长系统设备和管道的寿命这有着重大的意义。另外激波加热器运行时，多余的水是通过稳压装置排出，系统压力稳定，相对于间接式换热器亏水、补水水压不稳的状况，水力动态特性好，调整容易，相对节能。

（4）易维护——激波加热器器件完全采用不锈钢材料，耐腐蚀，可适用各种水质，使用寿命达10年以上，运行时汽水流速很快，内部不容易结垢，维修方便，每年可节省大量的维修费用。由于激波加热器运行时汽水流速很快，难以形成结垢底层，因此不易结垢。另外激波加热器体积小，没有运转部件，拆卸、检修非常方便。

（5）体积小，节省基建投资——激波加热器体积小，供热能力大，因此相对于间接式换热器无论是操作间空间和所需阀门管件口径都大幅降低，循环泵口径减小，节约大量基建投资。

（6）投资回报率快——与间接热交换器相比，激波加热器投入使用一年左右所节约的费用即可收回该热交换器的设备投资。

能源在中国已经成为一个社会问题。作为这个社会的个体，无论是企业还是个人都应当承担起解决这个问题的使命。而激波加热器以最简单、经济、可靠的解决汽水换热问题，是一种值得大力推广的新型高效节能换热器。