一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于冷凝換熱強化的技術領域，具體涉及一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]冷凝換熱是許多工業換熱器和民用供暖、制冷設備常用的換熱方式，該換熱方式存在換熱效率高和換熱設備小型且緊湊的優點。然而，在蒸汽冷凝換熱過程中，將不可避免的混入不凝氣體，不凝氣體的存在是造成換熱器換熱性能下降的主要原因之一。此外，其他的一些工業應用將不可避免的涉及蒸汽在不凝氣體中冷凝的情況，比如從荒煤氣中冷凝煤焦油就屬于這種情況。因此，強化含不凝氣體的蒸汽冷凝效率是提高換熱器換熱效率的主要工作。
[0003]文丘里塔是工業部門重要的蒸汽冷凝回收設備之一，它的節能尤為重要。文丘里塔主要由收縮段、喉段和擴散段組成。蒸汽和循環冷卻水從文丘里塔頂部進入，在收縮段發生直接接觸冷凝，大部分蒸汽凝結，剩余蒸汽與循環冷卻水一起進入喉段，并從擴散段離開。現有文丘里塔的冷凝效率僅為60%_80%，蒸汽中含有不凝氣體是文丘里塔冷凝效率下降的主要原因之一，如與射流水柱接觸的蒸汽中含有1%的空氣能使冷凝換熱系數減小約50%。因此，有效促進蒸汽在不凝氣體中與下降水柱的接觸冷凝是使文丘里塔節能的重要關鍵。在文丘里塔的喉段，由于管徑變窄，壓力下降，極易使得此處的水流發生空化效應，如果能夠利用水流的空化效應來強化含不凝氣體的蒸汽接觸冷凝換熱。將大大促進文丘里塔的節能環保，然而，目前鮮有對空化效應強化冷凝換熱的研究。
【實用新型內容】
[0004]為了克服上述現有技術存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，該實驗裝置結構緊湊，節能環保，有較好的可測性。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案來實現：
[0006]本實用新型公開了一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，包括蒸發器和文丘里管，蒸發器和文丘里管通過混合管相連，在混合管上設有進風管;在文丘里管頂部設有進水管，在文丘里管喉部一側設有用于采集空化現象的高速攝像機。
[0007]在文丘里管的底部設有排水管，在該排水管上設有排水閥。
[0008]在文丘里管喉部下方一側的管壁上設有排出管，在該排出管上設有第一排氣閥。
[0009]在排出管上還依次設置第一流量計、第一壓力表及第一溫度計，排氣閥設置在第一流量計和文丘里管之間。
[0010]在蒸發器和文丘里管相連的混氣管管路上依次設置混氣閥、第二溫度計、第二流量計及第二壓力表。
[0011]進水管的末端設有調壓栗，且在文丘里管與調壓栗相連的進水管管路上依次設置進水閥、第三流量計、第三壓力表及第三溫度計。
[0012]在進風管上設有空氣閥，在進水管的末端設有風機，風機和空氣閥之間的管路上依次設有第四溫度計、第四壓力表及第四流量計。
[0013]在蒸發器頂部設有排氣管，排氣管上設有第二排氣閥;在蒸發器底部設有出水管，出水管上設有出水閥。
[0014]所述蒸發器通過電線與電源相連。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果：
[0016]本實用新型公開的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，是由蒸發器、文丘里管、進風管及進水管組成的系統，水通過進水管從文丘里管的頂部通入，經過喉段，發生空化，然后匯集在文丘里管的底部。蒸發器產生的蒸汽和進風管通入的空氣混合后形成混合氣體，該混合氣體被送入文丘里管中，在喉部與發生空化的水相接觸發生冷凝。由于水中的空氣泡使水產生漩渦和湍動，蒸汽的冷凝換熱被強化，在文丘里管喉部一側設有用于采集空化現象的高速攝像機，能夠記錄下空化現象的強弱。本實驗裝置結構緊湊，節能環保，有較好的可測性。
【附圖說明】
[0017]圖I為本實用新型的結構不意圖。
[0018]其中：1為電源;2為電線；3為蒸發器;4為排氣管；5為第二排氣閥；6為風機;7為進風管;8為第四溫度計;9為第四壓力表；10為第四流量計；11為空氣閥；12為混氣管；13為混氣閥；14為第二溫度計；15為第二流量計；16為第二壓力表；17為進水閥；18為第三流量計；19為第三壓力表;20為第三溫度計;21為進水管;22為調壓栗;23為第一溫度計;24為第一壓力表;25為第一流量劑；26為第一排氣閥；27為文丘里管；28為排水閥；29為排水管；30為高速攝像機;31為出水管;32為出水閥；33為排出管。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述：
[0020]參見圖I，本實用新型的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，包括蒸發器3和文丘里管27，所述蒸發器3通過電線2與電源I相連。蒸發器3和文丘里管27通過混合管12相連，在混合管12上設有進風管7，進風管7上設有空氣閥11;在文丘里管27頂部設有進水管21，在文丘里管27喉部一側設有用于采集空化現象的高速攝像機30;在文丘里管27的底部設有排水管29，在該排水管29上設有排水閥28。在文丘里管27喉部下方一側的管壁上設有排出管33，在該排出管33上設有第一排氣閥26。在蒸發器I頂部設有排氣管4，排氣管4上設有第二排氣閥5 ；在蒸發器I底部設有出水管31，出水管31上設有出水閥32。
[0021]在排出管33上還依次設置第一流量計25、第一壓力表24及第一溫度計23，排氣閥26設置在第一流量計25和文丘里管27之間。在蒸發器3和文丘里管27相連的混氣管12管路上依次設置混氣閥13、第二溫度計14、第二流量計15及第二壓力表16。進水管21的末端設有調壓栗22，且在文丘里管27與調壓栗22相連的進水管21管路上依次設置進水閥17、第三流量計18、第三壓力表19及第三溫度計20。進水管7的末端設有風機6，風機6和空氣閥11之間的管路上依次設有第四溫度計8、第四壓力表9及第四流量計10。
[0022]本實用新型的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，使用時：
[0023]工作前，將第二排氣閥5和出水閥32關閉，將電源I接通，為蒸發器3通電，使蒸發器3內部的熱水加熱到產生蒸汽。然后，將風機6打開，外界空氣被抽吸，并隨同蒸汽一起被送入到文丘里管27中。與此同時，文丘里管27抽取自來水，使其以一定流速和壓力被送入到文丘里管27中，從上到下噴淋在喉段中部，含不凝氣體的蒸汽流和冷卻水混合，直接接觸發生冷凝，調節冷卻水流速和喉部的直徑，令冷卻水在喉部發生空化，所產生的小氣泡會將液流撒碎，增大蒸汽和水的接觸面積，促進冷凝。在文丘里管27的右側，設有排出管33，用于將剩余氣體排出，通過測定氣體的溫度、壓力和流量，可獲得蒸汽冷凝量。通過調節文丘里管喉段尺寸和流體介質的參數，可促成文丘里管喉段中部發生空化，空化現象的強弱可用高速攝像機進行觀測。
【主權項】
1.一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，包括蒸發器(3)和文丘里管(27)，蒸發器(3)和文丘里管(27)通過混合管（12)相連，在混合管（12)上設有進風管(7);在文丘里管(27)頂部設有進水管(21)，在文丘里管(27)喉部一側設有用于采集空化現象的高速攝像機(30)。2.根據權利要求I所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在文丘里管(27)的底部設有排水管(29)，在該排水管(29)上設有排水閥（28)。3.根據權利要求I所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在文丘里管（27)喉部下方一側的管壁上設有排出管（33)，在該排出管（33)上設有第一排氣閥(26)。4.根據權利要求3所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在排出管（33)上還依次設置第一流量計（25)、第一壓力表(24)及第一溫度計(23)，排氣閥（26)設置在第一流量計(25)和文丘里管(27)之間。5.根據權利要求4所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在蒸發器(3)和文丘里管(27)相連的混氣管（12)管路上依次設置混氣閥（13)、第二溫度計（14)、第二流量計（15)及第二壓力表(16)。6.根據權利要求5所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，進水管(21)的末端設有調壓栗(22)，且在文丘里管(27)與調壓栗(22)相連的進水管(21)管路上依次設置進水閥（17)、第三流量計（18)、第三壓力表(19)及第三溫度計(20)。7.根據權利要求6所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在進風管(7)上設有空氣閥（11)，在進水管(7)的末端設有風機(6)，風機(6)和空氣閥（11)之間的管路上依次設有第四溫度計(8)、第四壓力表(9)及第四流量計(10)。8.根據權利要求I所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，在蒸發器(I)頂部設有排氣管(4)，排氣管(4)上設有第二排氣閥（5);在蒸發器(I)底部設有出水管(31)，出水管(31)上設有出水閥（32)。9.根據權利要求I所述的采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，其特征在于，所述蒸發器(3)通過電線(2)與電源（I)相連。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用空化效應強化蒸汽冷凝的實驗裝置，屬于冷凝換熱強化的技術領域。包括蒸發器和文丘里管，蒸發器和文丘里管通過混合管相連，在混合管上設有進風管，進風管上設有空氣閥；在文丘里管頂部設有進水管，在文丘里管喉部一側設有用于采集空化現象的高速攝像機。水通過進水系統從文丘里管的頂部通入，經過喉段，發生空化，然后匯集在文丘里管的底部。蒸汽和空氣的混合氣體被送入文丘里管中，在喉部與發生空化的水相接觸發生冷凝。由于水中的空氣泡使水產生漩渦和湍動，蒸汽的冷凝換熱被強化。該實驗裝置結構緊湊，節能環保，有較好的可測性。
【IPC分類】G01N25/20, G01N21/84
【公開號】CN205157478
【申請號】CN201520966406
【發明人】張俊霞, 劉曉峰, 周艷萍, 王彥平
【申請人】榆林學院
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月27日