供热系统中喷射式换热器的消音减振装置

大连海洋大学食品工程学院 张 琨 张殿光 田兴旺
中国人民解放军91550部队营房科      贺 翔
  
【摘 要】本文介绍了一种喷射式热交换装置的消音、减振及整流机构，由依次相互连通的补偿器、直管、柔性接头、弯管和消音止回阀组成。该机构连接在喷射式热交换装置的输出端，可以有效降低因两相流向单相流混合转变时产生的振动和噪音。
【关键词】喷射式换热器 消音 减振

1．喷射式换热器介绍
喷射式换热器是射流技术在传热领域的应用，它通过汽、水两相流体的直接混合来生产高温水。它利用外部提供的蒸汽能量通过喷射、收缩、扩散等过程使蒸汽与水直接混合进行热交换，换热损失较小。同质两相流向单相流转变时，在一定的状态下产生压力突变，该压力激波形成的高压推动系统循环流动，降低系统的驱动能耗，有显著的节能效果［1］。
在实际运行中，虽然自动控制系统的引入基本实现了系统的无人职守［2］，但喷射式换热器暴露出的噪音和振动比较大，流体流动不稳定，有时产生水力冲击等问题，限制了喷射式热交换装置的使用条件，阻碍了其更大范围的推广使用［3-5］。
2．喷射式换热器的消音减振装置
本文介绍一种与喷射式热交换装置配合使用，以降低噪音、减小振动、改善流体流动性为目的的消音、减振及整流机构，并获得国家实用新型专利［6］。
喷射式热交换装置的消音、减振及整流机构，由相互连通的补偿器、直管、柔性接头、弯管和消音止回阀组成。补偿器是由金属波纹管和设置在波纹管内的导流管构成，导流管与金属波纹管之间具有一定的间隙，靠入口端的导流管端部与波纹管连接成一体。
机构示意图如图1所示：
图1显示，消音、减振及整流机构是由依次相互连接的补偿器（1）、直管（2）、可曲挠双球柔性接头（3）、弯管（4）和消音止回阀（5）构成，各部件之间采用法兰连接。补偿器是由金属波纹管（6）和设在其内的导流管（9）组成，金属波纹管两端设有直管过渡段，直管过渡段的两端连接法兰盘（8），分别与喷射式热交换装置的出口法兰和直管法兰相连接，导流管与波纹管之间有一定的间隙，靠入口端的导流管端部与波纹管焊接成一体，出口端的导流管为自由端。补偿器的金属波纹管的外部可设有支撑架（7）。
补偿器的金属波纹管两端连接有法兰，设置在波纹管内的导流管，靠其入口端的导流管与波纹管连接成一体，导流管的另一端为非固定端。补偿器的前端与喷射式热交换装置相连接，后端依次连接有直管、柔性接头、弯管和消音止回阀。
进入喷射式热交换装置的流体由两相流向单相流转变时，系统中就会产生压力突变，即产生很强的压力激波，该压力激波使喷射式高效节能热交换装置产生很大的振动及噪音，混合流体本身处于不稳定流动状态，发生水力冲击现象。当流体进入补偿器后，流体从导流管后端进入与波纹管之间形成的缝隙中，受到流体的压力作用，波纹管就可能产生变形（轴向、横向变形及角位移），吸收了一部分冲击能量，起到了减振、消音和整流的作用。
流体进入直管段，压力会有一定的沿途损失，流体的两相流向单相流转变更加充分，流体流动逐渐趋于稳定。直管的长度是根据不同型号的喷射式热交换装置确定的，选择最佳值有利于减小沿途阻力损失，可进一步降低振动和噪音。在直管后设置的柔性接头，通过其变形（轴向、横向变形及角位移）吸收能量，起到缓冲作用。在柔性接头后连接的弯管、消音止回阀，方便安装和防止流体反向流动，不会产生振动和噪音。
3．消音减振装置的检测和应用
在喷射式热交换装置的输出端连接该消音减振装置，可以有效降低因两相流体向单相流体混合转变时产生的震动、噪音、以及流体扰动，使该装置在运行中的噪声低于规定的国家环保标准。
表1是该消音减振装置通过国家环保监测标准的检测结果。
装配有消音减震装置的喷射式热交换装置现已很好的服务于区域供热、工业供暖等领域，并取得用户满意的意见。图2是装有消音减振及整流机构的喷射式热交换装置的系统示意图，和应用在大连某供热站的现场图片。现场采用隔音材料包裹热交换设备，最外层用白钢板密封。在保证美观的同时，进一步降低振动和噪声。
消音减振及整流机构的使用，有效降低了装置运行时的振动和噪音，使喷射式热交换装置具有更好的产品适用性和竞争力，体现出更好的节能减排作用。

参考文献

［1］陆宏圻.喷射技术理论及应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2004.
［2］张琨，蔡志广，贺翔.自动控制喷射式换热器在供热系统中的应用［J］.区域供热，2010，已收录.
［3］李刚，袁益超，刘聿拯.汽液喷射器特性研究的进展与现状［J］.锅炉技术，2009，40（2）:10-13.
［4］严俊杰，刘继平，林万超，等. 汽—液两相流喷射升压装置的机理研究［J］.核动力工程，2001，22（6）: 490-493.
［5］G.Cattadoti，L.Galbiati，L.Mazzocchi，P.Vanini.A single-stage high pressure steam injector for next generation reactors: test results and analysis. International Journal of Multiphase Flow［J］， 1995（21）4: 591-606.
［6］张达，谷维忠，王世湖. 喷射式热交换装置的消音、减振及整流机构：中国，200520090736.9 ［P］. 2005-05-10.