[实用新型]一种蒸汽喷射加热泵

说明书

本发明属于热能工程领域，涉及一种蒸汽喷射热交换增压装置。

蒸汽喷射加热泵是以蒸汽作为热媒和动力，加热和推动被引射流体进行工作的，在其工作过程中不消耗机械能，因此，在汽水热交换器和循环水泵的热水供暖系统及供应热水系统中，它可以取代热交换器和水泵，完成热交换及增压的任务，故具有以下特点：

(1)节约能源。在上述系统中，用蒸汽喷射加热泵代替热交换器和增压水泵，节约水泵所消耗的电能。

(2)结构简单，体积小，重量轻，可节省大量的金属材料，降低制造成本。

(3)无转动设备，运行可靠。维修工作简单，降低检修费用。

(4)属于混合式热交换器热效率高。

(5)占地面积小，并便于在系统中连接。

但是，现有的蒸汽喷射加热泵存在以下缺点：

(1)蒸汽喷射加热泵受其工作特性的限制，其调节范围较小，不能满足不同气候时的供暖要求。若采用间歇供暖，又难以保证供暖质量。

(2)蒸汽喷射加热泵的工作状况与进入喷射加热泵的工作蒸汽压力密切相关，蒸汽压力必须在一定的范围内才能正常工作，否则就会出现振动、噪声、甚至不能工作。《热通风设计手册》(陆耀庆主编，中国建筑工业出版社，1987)介绍的蒸汽喷射加热泵中，国家标准图CN202提供的系列化蒸汽喷射加热泵，其设计工作蒸汽压力为0.5MPa(绝对压力)。XDB型圆筒形蒸汽喷射加热泵设计的蒸汽压力按被引射水压力选择，当被引射水压力为0.11MPa～0.24MPa(六层楼时的回水压力在此范围内)时，蒸汽压力为0.5MPa(XDB型参数为表压)。在实际运行中汽源的压力很难保持这个数值，通常在气温最低时，各取暖用户的用汽量均增加，往往使汽源压力产生较大的降低，远远低于所需的蒸汽压力，使蒸汽喷射加热泵出力大大降低，造成供暖严重不足甚至中断。若按可能出现的最低蒸汽压力来设计喷射加热泵时，在气温较高时，为降低热负荷则必须将工作蒸汽节流到低于设计压力(此时已是最低蒸汽压力)，则可能使蒸汽推动被引射水的动能不足，不能保证蒸汽喷射加热泵正常工作。

由于现有的蒸汽喷射加热泵存在上述缺点〔特别是第(2)项〕，只能适用于工作蒸汽压力较高(通常在0.5MPa或以上)并要求蒸汽压力稳定的情况下，而大多数供热系统中的汽源，往往是气候越冷，蒸汽压力越低，很难满足上述条件，因而大多数用户不能使用，使其以节能为主的各种优越性不能发挥。

本发明的目的是提供一种可调整(调整蒸汽喷嘴喉部截面积及背压)的蒸汽喷射加热泵，它能适用于工作蒸汽压力较低及蒸汽压力不稳定的情况；并改善了其工作特性，调节范围大，能满足不同气候时的供暖要求。

本发明的蒸汽喷射加热泵(见图1)，包括喷嘴(2)、水喷嘴(3)、密封装置(5)、减振喉(6)、O型密封圈(7)，其特征在于吸入室(A)的进口设计成可调整出口截面积的水喷嘴(3)，并包括水喷嘴出口截面积的调整装置(4)和调整喷嘴喉部截面积的针型阀(1)。

吸入室的进口设计成可调整出口截面积的水喷嘴，使吸入室内的压力(近似等于喷嘴的背压)随水喷嘴出口截面积改变而改变，这样在因楼层较高回水压力也较高时，可选择较低的、恰当的背压来设计喷射蒸汽加热泵，喷嘴背压p₁按照既保证水不产生汽化，又具有足够的蒸汽动能的原则来确定。它与供、回水温度及工作蒸汽压力有关。供、回水温度较高时，p₁应取较高值；供、回水温度较低时p₁可取较低值。在供、回水温度分别为90℃、65℃时，p₁应大于0.12MPa。工作蒸汽压力p₀较低时，p₁应取较低值，使喷嘴压力比(ε=p₁/p₀)小于临界压力比(过热蒸汽ε＜0.546，饱和蒸汽ε＜0.577)，并具有一定的余量，使喷嘴保持在超临界状态下工作，获得超音速汽流。因此，工作蒸汽压力可以相应降低。例如用于六层楼房的热水供暖系统，回水压力约为0.3MPa，经过水喷嘴后可降至0.15MPa左右，则工作蒸汽压力在0.3MPa左右(均为绝对压力)，喷射加热泵仍可以正常工作，可以保证在气候最冷且蒸汽压力较低时，喷射加热泵仍可以满足最大热负荷的要求。水喷嘴的出口截面积可以在运行中手动或自动调整，使不同热负荷下喷嘴背压可保持在设计数值附近，这样，工作蒸汽压力不受回水压力的限制，可选用较低的数值，达到扩大喷射加热泵对蒸汽压力适应范围的目的。此时应使用我们推导出的具有水喷嘴的喷射加热泵特性方程进行设计。