[发明专利]蒸汽加热水用设备的直接加热器

说明书

本发明属于水加热设备装置技术领域。

目前以蒸汽为热源加热水的设备，仍普遍采用间接式的加热器，加热器即是安置在容器内设制成一定形状的加热管，如盘形管、管束等。蒸汽流经管内，把热量传给管壁，管壁再把热量传给管外的水，从而把水加热。如蒸汽热水炉和蒸汽开水炉均采用这种结构。间接加热器尽管普遍而广泛地使用在蒸汽加热水的设备中，但存在着许多十分突出的问题，其一是热效率低，并且随着加热管外壁面上的水垢增厚而降低;其二是加热器的体积庞大，占据容器大量有效空间，导致容器体积增大，钢材耗用量大;其三是传热管外壁面结垢严重，设备使用寿命短;其四是结构比较复杂，加工、安装维修工作量大。实践中有的用蒸汽管直接将蒸汽通入水中，这种方式的特点是热效率高，但噪音特别大、高达90分贝以上，严重污染环境。

本发明的目的旨在为以蒸汽为热源加热水的设备提供一种使蒸汽直接对水加热，而噪声低、结构简单、成本低、使用寿命长的直接加热器。

本发明的目的可以通过采取以下技术措施获得实现：加热器由连接管、阻性吸声环、外壳体、扩散体组成;阻性吸声环为带有喇叭口的圆柱筒，位于外壳体内，其中心轴线与圆柱筒状的外壳体的中心轴线基本一致，喇叭口与外壳体相接，其外壁面周围是环形空间，内壁面围成的空腔构成水流通道;连接管的管壁与外壳体的壁面垂直相接，其中心轴线穿过阻性吸声环的轴心区，管孔与环形空间相通;扩散体上开设有与环形空间相通的喷孔。

通过进一步采取以下技术措施，则有利于本发明的目的实现：连接管的中心轴线穿过阻性吸声环轴心区的中部，形环空间的轴向长度为连接管内孔直径的1.2至2倍，环形空间的横截面积不大于连接管的管孔截面积。如果把喷孔设计成其直径为1.8～2.5毫米，喷孔相互之间的距离不小于喷孔直径的4倍，喷孔的总面积为连接管的管孔截面积的7～11%，则更有利于本发明的目的实现。最好再把喷孔均衡地布置在扩散体端面内不同直径的两个圆周上，位于外圆周上的喷孔向外倾斜4°～10°，位于内圆周上的喷孔向内倾斜4°～10°。

本发明由于采取了一些特别技术措施，使得其运行时噪声低，热效率高。这些措施是，阻性吸声环位于蒸汽进入加热器的入口对面，和阻性吸声环的特殊结构形式，使得进入加热器的蒸汽缓慢地改变流动方向，降低流动速度，阻碍声波的传播。并且阻性吸声环能吸收撞击在其壁面上的声波，将声能转变为热能，而从阻性吸声环内壁面围成的空腔通过的水流将热量带走。这一结构形式，有效降低了噪声的强度，特别是对高频噪声的减弱作用更为明显。环形空间的轴向长度很短，容积很小，因此，在蒸汽进入加热器，流经环形空间分配到扩散体上喷孔的过程中，一般不会产生新的噪声。喷孔的直径很小，蒸汽从喷孔喷出进入水中时产生的涡流区也很小，使得汽流的声波向高频转移，并且小直径的喷孔对高频噪声具有声阻作用，因此喷孔不仅能有效的降低高频噪声，对降低噪声难度较大的中、低频噪声也有显著的效果。由于本发明采取了多种降低噪声的措施，因此本发明整体噪声较低。由于阻性吸声环将一部分声能转换为热能而被水接受，蒸汽从喷孔喷出与容器中的水混合直接进行热交换，蒸汽携带的热量全部被水吸收，因此本发明的热效率非常高。另外，由于本发明的独创结构形式，使得蒸汽凝结时无虹吸和水钟现象。

本发明可以采取整体铸造，也可以由金属胚件加工而成。当采取整体铸造时，材质最好采用在蒸汽、淡水、海水等条件下仍具有良好耐蚀性能和机械性能的铸造青铜。铸造胚件应无砂眼、气孔、缩松缺陷，表面无粘砂和杂质存在，并能承受不小于8公斤/厘米²压力而不渗漏。

本发明与已有技术相比，具有以下优点：

1.噪声低。由附图6中的曲线可知，本发明所产生的噪声均低于用蒸汽管直接将蒸汽通入水中所产生的噪声，噪声的最大值点不超过63分贝，远远低于用蒸汽管直接将蒸汽通入水中所产生的噪声最大值。

2.热效率高。由于本发明的独特的结构，在噪声比较低的情况下，能使蒸汽与水直接混合，进行高速度的热交换，热效率非常高，比传统的间接式加热器提高40%以上。

3.设备投资费用低。由于本发明的结构非常简单，体形小巧，使得采用本发明作为加热器的水加热设备，设备投资可以大大降低。以7^＃热水炉为例，设备的总重量为988公斤、其中盘管重260公斤，如采取本发明，在热水量产出一定的条件下，不但可省去260公斤重的盘管，盛水的容器的重量也有很大的降低，整个设备的投资费用可以降低53%以上。