汽水混合器.doc

汽水混合器的系统研究（论文）
长沙水泽加热设备制造有限公司 戴拓、谭学锋

摘要：
系统介绍汽水混合器——简介、定义、分类、特殊性、使用条件、结构、原理、优点、设计公式、关键缺陷、危害性、原因分析、发展动态、应用举例。
关键词：
汽水混合器、特殊性、最新专利产品、设计公式、关键缺陷、危害性、混合式加热设备、汽水混合加热器。
1、引言
A、汽水混合器的特殊性
汽水混合器具有特殊性，它看似简单，能做好它的却只有一两个厂家。因为蒸汽和水直接混合，汽泡爆炸产生冲击力而形成的锤击、振动和噪声问题，解决难度很大。所以“一不小心买废品，买回一试即闹心”。这是汽水混合器不同于其它任何产品的地方。
国内很多设计院、研究所、企业都曾尝试制造汽水混合器，都以失败而告终。当然，现在还在忽悠的企业也不少。
B、汽水混合器简介
汽水混合器是“汽水混合加热器”的简称。其常用名称有“汽水混合器”、“汽水混合加热器”、“管线型混合式加热设备（即最新一代汽水混合器，是长沙水泽加热设备制造有限公司的一个发明专利，发明名称：管线型混合式加热设备）”。其名称最早源自“国内第一台湖南长沙的QSH型汽水混合加热器”。
汽水混合器是一种应用非常广泛的混合式加热设备，在各行各业的工艺和生活用水中得到了广泛应用。
长沙水泽加热设备制造有限公司戴拓工程师等，依据自已的24年设计制造经验、设备使用现场的各种情况和多年的研究、开发新产品经验，在国内第一次对汽水混合器进行系统全面地介绍和总结。希望能够对设计选型和采购汽水混合器的朋友们有所帮助。同时希望大家对汽水混合器有一个全面的了解和认识。
特别指出：汽水混合器因其有两种极不同的安装方式而分为二种：
第一种是管线型，是安装在各种管道上，直接与进、出水管道和蒸汽管道相连，这一种常称为“汽水混合器”，也称为“汽水混合加热器”，称之为“管线型混合式加热设备”最适当，最科学。（最新科研成果是发明专利：管线型混合式加热设备）；
第二种是槽罐型，是安装在水箱或槽罐内的水中，常称为“浸没式汽水混合器”，也称为“浸没式汽水混合加热器”， 称之为“槽罐型混合式加热设备”最适当，最科学。（最新科研成果是新型专利：槽罐型混合式加热设备）。
两种汽水混合器最大区别：a.是否安装在水中；是否直接安装在水管道上。
2、定义、使用条件
A、定义：汽水混合器是一种利用蒸汽直接将水加热到所需要温度的设备。
B、使用条件：
a.在汽水混合器入口处，要求蒸汽压力≥进水压力+0.05MPa；
b.蒸汽只能允许水平方向或垂直向下进入汽水混合器内；
c.蒸汽直接加入到水（或液体）中，与水（或液体）混合凝结；
d.不适合粘性流体加热。
C、精准定义：汽水混合器，它利用蒸汽和水之间的压力差，将蒸汽压入（或喷入）水中，将水加热到所需要的温度，它是一种混合式加热设备。在本设备中，蒸汽和水直接混合凝结。从这个定义出发，所以汽水混合器，是不同于“蒸汽喷射器”和“蒸汽喷射加热器”的。同时汽水混合器与“蒸汽喷射液化器”也是不同的一个设备，后者专用于粘性流体。汽水混合器仅是众多“混合式加热设备——蒸汽和水直接混合加热设备”中的其中一种设备。
3、分类和常用名称
根据其是否直接与进、出水管连接，是否安装在水箱（或槽罐）内的水中，汽水混合器分为两种。
其中一种是管线型，直接与进、出水管道和蒸汽管道相连接，设备不是安装在水中。常用名称有：汽水混合器、汽水混合加热器、生水加热器（混合式），管线型混合式加热设备等。长沙水泽加热设备制造有限公司，把这类不是安装在水中的管线型设备，归类为“管线型混合式加热设备”，同时与“槽罐型混合式加热设备”相区别。简称为“汽水混合器”。追索历史，汽水混合器，最早被称之为“汽水混合加热器”。国内最早的一个新型专利是1987年长沙的QSH汽水混合加热器。因其存在一些锤击、振动、噪声等缺陷，长沙水泽加热设备制造有限公司戴工历时24年研究、改进，开发出了一个混合式加热设备，替代传统的“汽水混合器、汽水混合加热器、生水加热器”，并获得了国家发明专利，这是国内汽水混合器行业唯一的一个国家发明专利，彻底解决传统汽水混合器在实际运行中存在的各种缺陷，其技术和性能领先世界水平。
另一种是槽罐型，直接与蒸汽管道相连接，安装在水箱或槽罐内的水中。常用名称有：浸没式汽水混合器、浸没式汽水混合加热器，槽罐型混合式加热设备、涡旋式蒸汽加热器、蒸汽消音喷射器，长沙水泽加热设备制造有限公司把这类安装在水箱或槽罐内水中的浸没式汽水混合器，归类为“槽罐型混合式加热设备”。最新科研成果是长沙水泽加热设备制造有限公司申报的一个专利产品“槽罐型混合式加热设备”。
因此，通常讲的汽水混合器主要是指管线型的汽水混合器。
4、优点和特点
A.优点
a.蒸汽利用率百分之百，热交换效率高、节能，是其它任何间接式热交换器（例如板换等）无法相比的；
b.加热快捷、迅速、混合均匀，被加热水经过汽水混合器即达到所需要的温度；
c.产品体积小，占地少，投资小；
d.安装简单；
e.最新国家发明专利产品——长沙水泽加热设备制造有限公司的最新一代汽水混合器（管线型混合式加热设备）已彻底解决了传统汽水混合器普通存在的振动噪声等各种缺陷，其技术和性能领先世界水平。
在绝大部分时候，用长沙水泽加热设备制造有限公司的汽水混合器取代板换等间接式加热设备是最经济和最科学的方案。

B. 特点
蒸汽和水直接混合加热，是一种蒸汽直接加热设备，所以也称之为“混合式加热设备”。
它不是间接加热，因此不是间接式加热的热交换器。
5、结构和原理
㈠ 汽水混合器结构和原理
这里我们主要谈管线型的汽水混合器结构和原理。结构不同，原理有所不同。典型结构和原理有两种。
A、 管线型混合式加热设备——发明专利产品典型结构：
这是当今世界上最先进的汽水混合器。

是以长沙水泽加热设备制造有限公司的国家发明专利产品——管线型混合式加热设备为代表的一种全新结构。它由壳体、改良内芯(喷嘴)、防振装置、消音装置、防水击·汽击装置、网板、排污口等部分组成。这种结构第一次全面实现了汽水混合器的无缺陷运行。其原理是蒸汽通过小孔喷射加入改良内芯内的水流中。蒸汽和水直接混合过程中，因蒸汽汽泡破裂产生的冲击力而导致的锤击、振动、噪声由防振装置、消音装置、防水击·汽击装置进行吸收消化，全面解决了锤击、振动、噪声等问题。
“内芯”设计制造问题特别说明：
a.长沙水泽加热设备制造有限公司独创了五种“改良内芯”；
b.在设计制造方面，长沙水泽公司为保证汽水混合器性能和无缺陷运行，改良内芯采用了木模铸造方式，以确保形状和尺寸等要求，同时壁厚大于10mm以上；
c.这五种“改良内芯”和防振装置、消音装置、防水击·汽击装置一起实现了汽水混合器的无锤击、无振动、无噪声，安静稳定运行。
B、传统汽水混合器的典型结构：是传统的，也即现在常用的以“湖南长沙的QSH型汽水混合加热器”为代表的结构，即第一代汽水混合器结构。这种结构由壳体、文丘里式内芯(喷嘴)、法兰、网板、排污口和不锈钢丝网等部分组成。其原理是蒸汽通过小孔喷射进入内芯的水流中，以此实现减小噪音目的。从近三十年的运行实践结果观察，除极少数情况下，绝大多数时候，这种结构的汽水混合器不同程度存在着锤击、振动、噪声等关键缺陷。

特别指出：
传统的这种典型结构。其“文丘里式内芯”，又称为“拉伐尔内芯”，传统制造方法也是采用木模铸造方式，要求壁厚大于10mm以上。
非专业厂家采用卷板制造方式，不仅严重损害了汽水混合器的各项性能，而且严重损害了设备的使用寿命，给用户造成不必要的损失。
C、两种结构区别：我们明显地发现这两种结构和原理有着巨大差异，伴随着结构和原理差异，也明显表现出了性能差异。除这两种典型结构外，现在尚未发现其它典型结构。

㈡ 浸没式汽水混合器结构和原理
浸没式汽水混合器，它安装在水箱或槽罐内的水中，用于水箱、槽罐内液体的蒸汽直接加热。其结构多种多样，根据不同应用场合（例如污水、生活洗浴水、工艺用水、矿浆）等等。本文主要列举四种典型结构。
A、典型结构之一：是以长沙水泽加热设备制造有限公司申报的槽罐型混合式加热设备专利产品为代表，其结构最大特点是采用了多级混合装置，以彻底解决传统浸没式汽水混合加热器的堵塞、冒汽、振动和噪声问题。
B、典型结构之二：是以长沙水泽加热设备制造有限公司替代斯派萨克公司蒸汽喷射器为代表的蒸汽喷射器，其结构最大特点是采用了多管喷射，主要是解决堵塞、温度分层、振动和噪声问题。
C、典型结构之三：是以长沙水泽加热设备制造有限公司蒸汽喷射加热器（槽罐型）系列为代表，主要是解决料浆、矿浆、污水（混）等粘性流体的加热时易于出现的堵塞、冒汽、振动和噪声问题。
以长沙水泽加热设备制造有限公司为代表的这三种典型结构，其内部结构基本由蒸汽腔、多级混合腔、外壳、消音装置、消振装置等组成。
D、典型结构之四：是以长沙某公司专利产品为代表的浸没式汽水混合加热器，这个产品在汽压0.3MPa以下，加热水温在45℃以下效果也不错。其结构仅由蒸汽腔，混合室等组成。
以上工作原理各有不同。
另外请参阅浸没式汽水混合加热器的研究一文。
6、设计公式
C（t2－t1）×D1
对于不同型号的汽水混合器，为了加热不同温度的水，在额定流量D1（吨/时）下，所需蒸汽量D0（吨/时）可由下式计算：
i″0－ct2
D0= ———————— （吨/时）
式中：C—水的比热 （大卡/公斤·℃）
t1—进入加热器的水温 （℃） t2—加热后的水温 （℃）
i″—进入加热器压力P0下饱和蒸汽的热焓 （大卡/公斤）

7、关键缺陷、相关缺陷、危害性，缺陷发生的原因分析
无论是管线型还是槽罐型汽水混合器，不合格产品都存在以下缺陷。
A、关键缺陷：有“锤击、振动和噪声”三种。
B、相关缺陷：其它缺陷有“加不热、容易坏、堵塞、拆卸清洗困难，性能不稳定”等。槽罐型汽水混合器还可能存在“冒汽”、“温度分层”等缺陷。百余年来，即使欧美先进厂家也不同程度存在上述缺陷。这是一个世界性难题，解决难度颇大。历时24年长沙水泽加热设备制造有限公司才彻底解决各种缺陷。
C、危害性：损害设备和现场工人身心健康，影响企业安全生产，严重时停机停产，现场无人敢呆，甚至导致机毁人亡。
D、原因分析：
a.蒸汽遇水发生冷凝，压力急剧降低，泡沫膨胀破裂，形成爆炸冲击力。由此形成锤击、
振动和噪声；
b.蒸汽和水形成汽液二相流，极易发生振动和噪声；
c.上述两者相互叠加，故普遍存在锤击、振动和噪声缺陷。
市场上的汽水混合器，不合格产品很多，因为真正能做好汽水混合器的企业只有一两家。
8、国内外汽水混合器不好用、无法用的原因分析
A.蒸汽和水混合，本身易于存在各种缺陷，国外产品也存在缺陷，汽水混合器要做好，确实不容易；这就是汽水混合器的特殊性。世界上能做好汽水混合器这类设备的也仅有一两个企业。长沙水泽加热设备制造有限公司产品在技术和性能已领先世界水平。
B.非专业企业，仅靠仿造，忽悠，对汽水混合器缺少真正的了解和认识；
C.缺少设计制造经验和专业设计人员，汽水混合器作为一个传统产品，真正解决锤击 、振动和噪声问题，这是需要经验累积，需要专业设计人员专门研究；
D.不了解汽水混合器的特殊性和使用条件，汽水混合器是一个特殊的产品，他不同于其它任何产品；
E.内部结构不合理，导致出现锤击、振动和噪声等缺陷；
F.中国人爱贪便宜，买了不合格产品，买了非专业厂家产品；
G.中国很多厂家什么赚钱做什么，讲求关系而不讲究产品质量性能，一个企业做很多产品，不专不精，急于求成，急于发财，搞忽悠；企业不诚信和没责任心，欺骗宣传，导致真假难辨。
长沙水泽加热设备制造有限公司——24年经验、2个国家发明专利
长沙水泽加热设备制造有限公司——专做，也只做“蒸汽和水（或其它液体）直接混合加热设备”——汽水混合器、生水加热器、汽水混合加热器、蒸汽喷射加热器、蒸汽喷射液化器，蒸汽喷射器，浸没式汽水混合器这类混合式加热设备。
9、发展动态
A、往大型化方向发展，流量要求达到500吨/时或更多，有的要求1000吨/时；
B、要求快速拆卸清洗；
C、使用寿命要求8-12年以上；
D、对振动、噪声要求更严，不允许振动，噪声要求≤65dB；锤击当然是不允许的。
E、大多数时侯受场地限制，要求垂直（立式）安装。
汽水混合器的最新科研成果和相关文章：
A、长沙水泽加热设备制造有限公司的国家发明专利——管线型混合式加热设备，全面替代汽水混合器，彻底解决了传统汽水混合器普通存在的各种缺陷，最大流量已达到1000吨/时。
B、长沙水泽加热设备制造有限公司，同时研制出一种专利产品——槽罐型混合式加热设备，全面替代浸没式汽水混合器。
C、相关文章
a.关于蒸汽直接（混合）加热设备的研究；
b.汽水混合加热器的关键缺陷和危害性；
C.汽水混合器研究；
d.浸没式汽水混合加热器研究；
e.生水加热器研究；
f.汽水混合加热器研究；
g.蒸汽喷射加热器研究；
h.蒸汽喷射器研究；
i.蒸汽喷射液化器研究。 等等。
10、汽水混合器与“传统间接式加热设备”的经济性比较研究
汽水混合器与传统间接加热采用的板式换热器、管壳式热交换器等间接式热交换器相比较有以下独特优势，因而具有更广泛的经济性优势和使用推广价值。
A、汽水混合器，采用了蒸汽直接加热方式；蒸汽热能几乎百分之百的得到利用，而且加热更快捷，较之间接式加热的各种板换等设备，节省蒸汽量在30%以上，因而实现了节能目的。
B、汽水混合器体较小，造价较低，相比各种间接式加热设备，节省了占地面积和使用空间，即减少了企业投资和节约了土地。
C、汽水混合器较之各种间接式加热设备，拆卸、清洗、维护更加简便，可以极大地节省维护时间和维护成本。
特别指出：
A．因一些用户采购了不合格的汽水混合器，导致汽水混合器不能正常使用或很好地使用，因而对汽水混合器形成了一些错误看法和认识。同时使得一些汽水混合器市场受到损失。这是一件不应该发生的事。任何一个企业都应该站在用户立场，以专业精神做好产品，不要忽悠。
B．设计采购人员也应当从专业和技术的角度进行辨别。选择专业企业和具有经验和技术的企业的汽水混合器。
C．我们要改变传统的，“产品都差不多”，“谁做的都一样”，“爱贪便宜”的做法。因为汽水混合器具有特殊性，不合格产品是普通存在“锤击、振动和噪声”等缺陷，会导致无法正常生产和安全生产。
只有采用长沙水泽加热设备制造有限公司的最新一代汽水混合器，才能真正替代以板换为代表的间接式热交换器。
11、汽水混合器设计、订货应注意问题
设计订货时首先要弄清需要的是管线型汽水混合器还是槽罐型汽水混合器。
汽水混合器设计、订货须知之一：
A、在满足汽水混合器使用条件的前提下，如果对锤击、振动、噪声等要求不高，即允许存在一定程度的锤击、振动和噪声缺陷时，可选择以湖南长沙的QSH型汽水混合加热器为代表的各种汽水混合器。
B、在满足汽水混合器使用条件的前提下，如果对锤击、振动、噪声等要求严格，为确保企业安全、正常生产和工人身心健康，建议您采用长沙水泽加热设备制造有限公司的国家发明专利产品——混合式加热设备，替代传统的汽水混合器和QSH型汽水混合加热器。
C、在不满足汽水混合器使用条件时，建议选择长沙水泽加热设备制造有限公司的相关产品。长沙水泽公司均有相关产品可以满足不同的使用条件和使用要求。例如：a.水压高于汽压情况；b.被加热液体是污水情况；c.被加热液体是矿浆、纸浆、料浆；d.蒸汽是无压蒸汽或“负压”蒸汽。这些长沙水泽公司都能提供相应的专用设备。
汽水混合器设计、订货须知之二：
A．对锤击、振动要求；
B．对噪声要求；
C．对使用寿命要求、安全性、可靠性和稳定性要求；
D．是否要求快速拆卸、清洗要求；
E．是否配带温度自动控制系统。？
F．应提供技术参数和安装方式等。
浸没式汽水混合器设计订货须知：
a.对锤击、振动要求；
b.对噪声要求；
c.对冒汽、温度分层要求、堵塞结疤方面要求；
d.应提供技术参数。

12、“汽水混合器”的五个典型产品代表简介
第一个典型代表是SQS型汽水混合器，其实它是QSH型汽水混合加热器。
第二个典型代表是QSH型汽水混合加热器，以长沙为代表，可参考1988年专利（专利号：88 2 12607.5）。
上面两个产品，如果你仔细研究分析，它们是同一个产品，各个尺寸、数据一样。唯一的不同是法兰螺栓孔分别的位置的区别。论起源，都是来源于1987年研制成功的QSH型汽水混合加热器， SQS型汽水混合器复制了最早的QSH型汽水混合加热器样本。关于这一点我已作了详尽研究和资料对比。应该承认QSH型汽水混合加热器是中国第一个汽水混合器，同时也是中国第一个专利产品。可惜的是这两个产品都存在锤击、振动和噪声等。
第三个典型代表是长沙水泽加热设备制造有限公司的国家发明专利产品——混合式加热设备。这是最新一代汽水混合器。
它在QSH型汽水混合加热器上进行了至少四个发明创新，是中国汽水混合器领域的唯一一个国家发明专利。彻底解决锤击、振动和噪声等问题。是现今世界上性能最好的一个汽水混合器产品。
上面三种是管线型的汽水混合器典型代表。
下面例举两种浸没式汽水混合器典型代表。
第一个是90年代初期长沙某公司的新型专利产品——浸没式汽水混合加热器，实事求是地说，在0.3MPa汽压以下，温度45℃效果是不错的。
第二个是长沙水泽加热设备制造有限公司的新型专利——槽罐型型混合式加热设备。它的理论依据是蒸汽和水之凝结在混合室并没有全面完成，即多级混合理论。其性能是现今世界上最好的浸没式汽水混合器。

13、举例应用
1、汽水混合器的用途十分广泛，即可用于一次性加热，也可循环反复加热。在化工行业，食品制造行业，也可采用气液混合，液液混合形式。

2、用途示例

（A）单向开式系统（一次性加热）
通过加热器一次性加热后，热水直接送往浴池，澡堂及其他生活用水的场合，称为单向开式系统。如图一、图二。
单项开式系统中，在未通入蒸汽时，标准流量通过加热器的摩擦损失为5米水柱，通入蒸汽后，摩擦损失为零。
（B）循环系统
如图三~图六所示，反应罐液体加热，泳池循环加热等皆属于循环加热系统。
在循环加热系统中，循环水能加热到的最高温度，比相同压力下的饱和蒸汽的温度低10℃。循环水通过加热器时的摩擦损失最大为3米水柱。