空化熱能技術(shù)分析與探討

張強(qiáng)

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

空化熱能技術(shù)分析與探討

張強(qiáng)

（甘肅長風(fēng)電子科技有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070）

首先對空化熱能器的原理和產(chǎn)品特點(diǎn)做了簡單的介紹。然后通過相應(yīng)的計算分析，對各種采暖加熱器的性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，空化熱能器達(dá)到節(jié)能、增效、運(yùn)行成本低，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

空化；耗熱量；熱效率

1 概述

1.1 技術(shù)概述

空化熱能加熱器不需要任何加熱元件，單純利用液體的“空化現(xiàn)象”釋放巨大能量?？栈F(xiàn)象的原理是液體在動能作用下高速流經(jīng)“空化器”內(nèi)設(shè)置的節(jié)流孔板產(chǎn)生負(fù)壓，使液體達(dá)到沸點(diǎn)而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡，即空化泡，在周圍水壓的作用下，氣泡經(jīng)過撞擊，內(nèi)部急劇爆裂，相互摩擦，形成強(qiáng)大的沖擊波，釋放出巨大能量，從而使液體變熱，其熱效率可達(dá)96%，液體最高加熱溫度可達(dá)98℃［1］。

1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

安全環(huán)保性：空化熱能加熱器以電能作為動力，水為媒介，其污染物排放為零，并且該產(chǎn)品不屬于壓力容器，無需報批、年檢等繁雜程序。其安全性高，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，可直接在室外安裝使用；

經(jīng)濟(jì)性:通過對空化熱能加熱器的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)測及分析，得到其供暖季運(yùn)行成本為30元/m2，并與常用的燃煤、燃油、燃?xì)饧半婂仩t的運(yùn)行費(fèi)用分別是 28元/m2、45元/m2、15元/m2、37元/m2相比較，其運(yùn)行成本具有一定的優(yōu)越性；

高效性：該產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計，省去了外部循環(huán)設(shè)備，使產(chǎn)熱和熱媒輸送合二為一，系統(tǒng)簡化，能耗降低，熱效率高達(dá)94%，液體溫度可達(dá)到98℃，長期運(yùn)行熱效率不衰減；

不結(jié)垢：由于空化現(xiàn)象產(chǎn)生的沖擊波加劇了液體的振動，使其無法粘附于管道內(nèi)壁，不僅自身液體不結(jié)垢，而且對原有管道系統(tǒng)中的結(jié)垢成分進(jìn)行沖擊波清洗，完全結(jié)束了原有供熱系統(tǒng)中無法克服的結(jié)垢現(xiàn)象，節(jié)省了水處理設(shè)備、水處理原料，是液體管道的“清道夫”。

2 分析計算

2.1 耗熱量計算

采暖計算熱負(fù)荷包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量，利用下式計算：

式中：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量按照下式計算［2］：

其中，傳熱系數(shù)k的取值如下：370磚墻、外水泥砂漿、內(nèi)白灰粉刷外墻，取傳熱系數(shù)kw=1.5W/m2˙℃；240磚墻內(nèi)墻取傳熱系數(shù)kn=2.05W/m2˙℃；單層窗外窗取傳熱系數(shù)kc=5.04W/m2˙℃

測試樓層采暖房間耗熱量計算。

房間總散熱量及每個房間所需散熱器片數(shù)計算表格見表1。

建筑室內(nèi)暖通設(shè)備的換熱能力必須滿足建筑設(shè)計指標(biāo)，并不意味熱源系統(tǒng)按照這一指標(biāo)簡單疊加，關(guān)鍵是根據(jù)實(shí)際狀況選擇技術(shù)方案。例如采用分時供熱的辦公室，早8點(diǎn)上班時室內(nèi)供暖量可能需要60W/m2，9點(diǎn)時由于室內(nèi)已經(jīng)加熱，計算機(jī)和人流熱量也上升，采暖需求可能降到45W/m2；10點(diǎn)鐘由于日照因素，環(huán)境氣溫上升，單位采暖量繼續(xù)下降到20～30W/m2；中午12點(diǎn)人們就餐，供暖水平可以維持在10～20W/m2；下午4點(diǎn)以后由于環(huán)境溫度下降，供暖量需要逐漸增加直到下班之前。而下班以后，只需要維持室內(nèi)5℃，保持供暖管道不結(jié)凍。如果建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)好，利用余熱可以維持到第二天早晨，這樣9h平均需要的熱量在30～40W/m2左右。

表1 不同方案的性價比

2.2 供熱水熱量計算

空化器提供熱水的熱量按下式計算

式中，m為質(zhì)量流量，其中m=ρV，ρ為水的密度，V為體積流量 （廠家提供實(shí)測數(shù)據(jù)2.12m3/h）；cp為水的比熱容；Δt為溫度差 （廠家提供的供水溫度52℃，回水溫度48℃）。則：

Q=2.12×1000/3600×4.18×（52-48）=9.85kW

2.3 空化器熱效率計算［3-4］

空化器的熱效率η按下式計算：

式中，Qi為輸入功率 （根據(jù)廠家提供實(shí)測數(shù)據(jù)平均為10.28kW），Q為計算所得熱量。

則空化器的熱效率η=9.85/10.28=95.8%。

因空化器屬于液體動力加熱器，國家還未對此發(fā)布新的標(biāo)準(zhǔn)，所以參考《燃?xì)獠膳療崴疇t》GB25034-2010第6.7條，第7.7條，第7.8條規(guī)定燃?xì)獠膳療崴疇t的效率必須滿足84%，可見空化器效率滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 各種采暖加熱器的性能比較

對比燃煤、燃油、燃?xì)饧半娂訜徨仩t進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。

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