新型文丘里式喷水减温器的入口型线设计.pdf

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1、新型文丘里式喷水减温器的入口型线设计口胡赤兵口陈宇口张育斌兰州理工大学机电工程学院兰州730050摘要：根据喷水减温器的工作原理，结合几种减温器的典型结构形式，设计了一种新型文丘里式喷水减温器。该减温器可容纳大范围的蒸汽流量，提高了减温效率：同时蒸汽经过喷嘴处会产生卡门涡街，增加了水粒在蒸汽中的停留时间，使气液两相换热更加充分，减小吸收距离，节约管材成本。利用文丘里流量测量计相似原理对减温器的入口型线做了理论设计研究，通过探讨和分析，论证了新型文丘里式喷水减温器的合理性和可行性。关键词：喷水减温器文丘里涡街吸收距离型线设计中图分类号：THI22；TQ05文献标识码：A文章编

2、号：1000—4998(2010)1l一0043—03减温器是化工、轻工、医药、食品加工业等一切用压力降低，在流道的孔径最小处(喉部)蒸汽流速达到蒸汽的生产工艺流程中必不可少的装置，如不采用减最大值。见图1冷凝水通过喷嘴进入过热蒸汽管道，在温器，各种工艺流程将遭到破坏，化学反应不能正常进喷嘴的表面冷凝水将形成一层薄膜，过热蒸汽的热动行，许多产品将由于过热而报废⋯。因此需要采取减温能破坏了薄膜的表面张力，在喷嘴上方形成一个圆锥措施使过热蒸汽变成饱和蒸汽后才可以应用。状的雾化水膜，在文丘里效应及其喷嘴的共同作用下，常用的减温方法是向过热蒸汽中注入适量的冷凝高流速的蒸汽产生振动，

3、强化了蒸汽与减温水之间的水，在过热蒸汽中冷凝水经过吸热、升温、汽化与蒸汽传热和对减温水的雾化效果。因此，喷入管道的冷凝水混合等过程来吸收过热蒸汽的显热，从而实现降低蒸全部汽化与蒸汽混合在～起，这样就无需在管道的下汽温度的目的。游安装任何的保护衬垫。而传统的文丘里喷水减温器处理的蒸汽流量范围2喷水量及加入过热蒸汽的冷凝水流速计算小，且减温所需的吸收距离长。本文将设计一种新型的文丘里式喷水减温器以改善以上的不足。2．1喷水量计算根据能量守恒定律可知在过热蒸汽和冷凝水混合1新型文丘里式喷水减温器工作原理的前后有下列等式成立：过热蒸汽流经减温器的渐缩部位时，其流速增加，1)质量守恒

4、：d+=M(1)式中：a——过热蒸汽的质量流量，kg／s——冷凝水的质量流量，kg／s。——减温后蒸汽的质量流量，kg／s2)热量守恒：Mdil+giJ=Mi2(2)式中：il——过热蒸汽的热焓，kJ／kg——冷凝水在进口的热焓，kJ／kgi2——减温后蒸汽的热焓，kJ／kg将式(1)、(2)联立可得到冷凝水的喷水量Mg-(3)2．2冷凝水被加入过热蒸汽的流速计算冷凝水能被加入过热蒸汽的流速取决于很多因素：=CAo~2gh(4)收稿日期：2OlO年5月机械制造48卷第555期2010／11回式中：p——冷凝水体积流量，In，／s将式(8)代入式(7)中有：c——喷嘴流出因数

5、St=iv／／M=／(1一)／QL(9)0——喷嘴面积，113式中：A——管道流通面积，m——重力加速度常数，9．8lm／sA——液相所占面积，mz^——通过喷嘴的压力降，i／1——截面含气率实验表明：C只是雷诺数Re的函数。根据文献【2】9——液相体积流量，Il／s知：c与Re的关系为：4容纳蒸汽流量范围C=盘一bRe—n(5)式中：。、6、n是不同形式文丘里喷嘴系数，根据使用的新型文丘里式减温器可以容纳的蒸汽流量范围取喉部雷诺数取值。决于现有的压力下降，冷凝水被高速流动的过热蒸汽Re=4q／(叮Tdolx)(6)所汽化。如果蒸汽流量从最高值下降到零的过程中，一式中：——

6、喷嘴内径，11定会出现某个时刻，此时蒸汽的能量不能把所有喷入——蒸汽在滞止条件下的动力黏度，kg·S／m的冷凝水汽化，这种动态能源与减温器的压降息息相qm～质量流量，kg／s关。研究和经验表明，为了确保将冷凝水汽化完全，减温器的压降至少是5kPa。蒸汽流量范围与压力P存在3影响吸收长度的因素一个近似的关系：3．1水滴尺寸(1o)喷入蒸汽中的冷凝水，水的面积质量比越大，传热率就越高。当水被直接喷人流动的过热蒸汽中时，水滴因此，在可用的最大压力为50kPa时，式(1o)为越小，换热需要的距离越短。0．5／0．05即近似为3：1。因此，在选用减温器时注意3．2管道内流体的流动状态

7、不同工况下的流量范围，特别是没有压力降的场合。管道内的流体流动越处于湍流状态，单个水粒在5入口型线设计减温器中的滞留时间越长，换热越充分。此外湍流可以加剧冷凝水和过热蒸汽的混合，加剧的湍流能缩短减在美国、意大利、德国等发达国家已经实现了减温温完成的距离。有两种方法可以产生湍流，一种是通过器入口型线的参数化设计技术，但由于技术封锁，国内喷嘴的压力降，使冷凝水产生更高的压力降可以增加目前还无法获得该项技术。流速和产生更剧烈的湍流。增加冷凝水和蒸汽混合的本文通过杭州某阀门厂提供的喷水减温器运行的整体速度，也可以加剧湍流的