GB-T29464-2012兩相流噴射式熱交換器

兩相流噴射式熱交換器IGB/T29464—2012 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 24通則 5材料 66設(shè)計(jì) 77制造 8檢驗(yàn)與性能測(cè)定 附錄A(規(guī)范性附錄)附屬件、安裝、運(yùn)行及維護(hù) Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC262)提出并歸口。IV1兩相流噴射式熱交換器1范圍1.1本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩相流噴射式熱交換器(以下簡(jiǎn)稱噴射器)的材料、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收及安裝使用等技術(shù)要求。1.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于集中供熱、空調(diào)、生活及生產(chǎn)工藝熱水等系統(tǒng)使用的噴射器。1.3壓力和溫度適用范圍：a)進(jìn)汽壓力及進(jìn)水壓力不大于1.0MPa;b)出水壓力不大于1.5MPa;c)進(jìn)水溫度范圍為0℃~90℃;d)加熱溫升為15℃~60℃。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB150.1壓力容器第1部分：通用要求GB150.4壓力容器第4部分：制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T699優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T700碳素結(jié)構(gòu)鋼GB/T983不銹鋼焊條GB/T1221耐熱鋼棒GB/T1226一般壓力表GB/T3768聲學(xué)聲壓法測(cè)定噪聲源聲功率級(jí)反射面上方采用包絡(luò)測(cè)量表面的簡(jiǎn)易法GB/T3985石棉橡膠板GB/T4237不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶GB/T4622(所有部分)纏繞式墊片GB/T5117碳鋼焊條GB/T5118低合金鋼焊條GB/T5231加工銅及銅合金化學(xué)成分和產(chǎn)品形狀GB/T5574工業(yè)用橡膠板GB/T8163輸送流體用無(wú)縫鋼管GB/T12232通用閥門法蘭連接鐵制閘閥GB/T12233通用閥門鐵制截止閥與升降式止回閥GB/T12238法蘭和對(duì)夾連接彈性密封蝶閥GB/T12712蒸汽供熱系統(tǒng)凝結(jié)水回收及蒸汽疏水閥技術(shù)管理要求GB13296鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管GB/T13384機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件2GB/T14976流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管JB/T4726承壓設(shè)備用碳素鋼和合金鋼鍛件JB4728壓力容器用不銹鋼鋼鍛件JB/T8803雙金屬溫度計(jì)3術(shù)語(yǔ)和定義GB150.1界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。兩相流噴射式熱交換器steam-drivenjetheatexchanger兩相流噴射式熱交換器是汽液兩相直接接觸式的換熱裝置。如圖1所示，蒸汽作為加熱流體，水作為被加熱流體，蒸汽在噴嘴內(nèi)膨脹形成高速汽流后與水充分混合形成超音速汽液兩相流，在變截面通道內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)激波，蒸汽全部凝結(jié)成水，使出水溫度和壓力同時(shí)升高。圖1兩相流噴射式熱交換器工作原理圖最高工作溫度maximumworkingtemperature噴射器工作中出現(xiàn)的最高溫度，℃。最高進(jìn)水溫度maximuminletwatertemperatureTwmax在給定的進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度及進(jìn)水壓力下，當(dāng)進(jìn)水溫度升到噴射器喪失升壓能力時(shí)的臨界溫最小加熱溫升minimumheatingtemperaturerise在給定的進(jìn)水壓力及進(jìn)水溫度下，當(dāng)進(jìn)汽流量下降時(shí)，加熱溫升也下降，當(dāng)加熱溫升下降到噴射器喪失升壓能力時(shí)的臨界溫升，℃。3GB/T29464—2012設(shè)計(jì)溫度designtemperat噴射器在正常工作情況下，設(shè)定的元件的溫度。設(shè)計(jì)溫度與設(shè)計(jì)壓力一起作為設(shè)計(jì)載荷條件，℃。壓力pressure在正常工作條件下，噴射可能出現(xiàn)的最高壓力。設(shè)計(jì)壓力designpressure設(shè)定的噴射器的最高壓力，與相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度一起作為基本設(shè)計(jì)載荷條件，其值不低于工作壓最低進(jìn)汽壓力minimuminletsteampressure在給定的進(jìn)水壓力及進(jìn)水溫度下，噴射器喪失升壓能力時(shí)的進(jìn)汽壓力，MPa。噴射器熱效率heatefficiencyofsteam-drivenjetheatexchangerη噴射器熱效率按(1)式計(jì)算：……………c。——水的定壓比熱，單位為千焦?fàn)柮壳Э藬z氏度[kJ/(kg·℃)];hs——進(jìn)汽焓值，單位為千焦每千克(kJ/kg);W;——進(jìn)汽流量，單位為千克每秒(kg/s);Ww——進(jìn)水流量，單位為千克每秒(kg/s);Twi——進(jìn)水溫度，單位為攝氏度(℃);Two——出水溫度，單位為攝氏度(℃)。升壓系數(shù)pressureliftingcoefficient表征噴射器升壓性能的參數(shù)，按公式(2)計(jì)算：P?——噴射器出水壓力，單位為兆帕(MPa);Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，單位為兆?MPa);P?——噴射器進(jìn)汽壓力，單位為兆帕(MPa)。3.12最大升壓系數(shù)maximumpressureliftingcoefficient在給定的進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度及進(jìn)水壓力下，噴射器出水壓力達(dá)到最大時(shí)的升壓系數(shù)T。43.13引射系數(shù)entrainmentcoefficient9反映噴射器引射性能的參數(shù)，為裝置進(jìn)水流量與蒸汽流量之比，按公式(3)計(jì)算： (3)Ww——進(jìn)水流量，單位為千克每秒(kg/s);W?——進(jìn)汽流量，單位為千克每秒(kg/s)。運(yùn)行噪聲performancenoiseN噴射器運(yùn)行時(shí)距側(cè)面1m處的噪聲值，dB。4.1基本要求4.1.1噴射器的設(shè)計(jì)、制造應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家有關(guān)法規(guī)的規(guī)定；制造還應(yīng)符合圖樣的要求。4.1.2噴射器的設(shè)計(jì)、制造單位應(yīng)具備健全的質(zhì)量保證體系。4.1.3設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力應(yīng)按GB150.1的有關(guān)規(guī)定確定。4.2噴射器界定范圍熱蒸汽管道、進(jìn)水管道及出水管道的第一個(gè)連接斷面之內(nèi)。4.3結(jié)構(gòu)型式4.3.1噴射器分為中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水及中心進(jìn)水/環(huán)周進(jìn)汽兩種結(jié)構(gòu)型式。4.3.2噴射器工作過(guò)程應(yīng)具有蒸汽與水充分混合形成超音速汽液兩相混合物、超音速汽液兩相混合物在變截面通道內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)激波、出口熱水壓力超過(guò)進(jìn)水及蒸汽壓力三個(gè)主要特征。4.4部件名稱噴射器的零部件名稱見(jiàn)圖2、圖3及表1,其中噴嘴與混合腔組成噴射器的內(nèi)芯，裝于殼體與延伸管組成的外殼之中。5圖2中心進(jìn)汽、環(huán)周進(jìn)水的噴射器零部件名稱1噴嘴形成高速汽流及水流2混合腔使汽液兩相充分混合，形成激波3殼體固定噴嘴及混合腔，并與延伸管4組成外殼4延伸管與殼體3組成噴射器的外殼5調(diào)節(jié)墊片調(diào)節(jié)噴嘴與混合腔的間距65材料5.1一般規(guī)定5.1.1噴射器用材料應(yīng)考慮其使用條件(如設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)流速、介質(zhì)特性等)、材料的焊接性能、加工性能及經(jīng)濟(jì)合理性。5.1.2噴射器內(nèi)芯、外殼、法蘭、緊固件等主要部件用材料及承壓的焊縫用焊接材料應(yīng)具備質(zhì)量證明書；噴射器制造單位從非材料生產(chǎn)單位獲得材料時(shí)，應(yīng)同時(shí)取得材料質(zhì)量證明書原件或加蓋供應(yīng)材料單位檢驗(yàn)公章和經(jīng)辦人章的有效復(fù)印件。5.2外殼及內(nèi)芯5.2.1噴射器的外殼及內(nèi)芯材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣的要求，宜根據(jù)工藝所使用的水質(zhì)、工作環(huán)境、防腐等級(jí)選取材料。5.2.2噴射器所選用的材料應(yīng)符合表2的規(guī)定。5.3焊接材料噴射器用焊接材料應(yīng)符合GB/T983或GB/T5117或GB/T5118的規(guī)定。5.4.1法蘭采用碳素鋼、低合金鋼鍛件及不銹鋼鍛件時(shí)，按JB/T4726、JB4728的規(guī)定選用，并在圖樣上注明鍛件級(jí)別。5.4.2法蘭采用鋼板材料加工時(shí)，鋼板應(yīng)符合GB/T700或GB/T699的規(guī)定。5.5墊片噴射器本體內(nèi)部及外部連接的法蘭墊片應(yīng)符合表2的規(guī)定。5.6零部件及銘牌5.6.1噴射器所用零部件的機(jī)械性能等級(jí)應(yīng)能滿足試驗(yàn)壓力的要求。5.6.2噴射器所有銘牌應(yīng)采用適合使用環(huán)境的金屬材料制作。主要零部件名稱材料牌號(hào)或材料名稱1內(nèi)芯7主要零部件名稱材料牌號(hào)或材料名稱2外殼0Cr18Ni90Cr18Nil0Ti3法蘭Q235BQ235C06Cr19Nil0GB/T423706Cr18NillTi4墊片硫化橡膠板纏繞式墊片GB/T4622.1～4622.3石棉橡膠板5調(diào)節(jié)墊片Q235A黃銅6設(shè)計(jì)A?——蒸汽噴嘴喉部面積，m2;Ag——蒸汽噴嘴出口面積，m2;Ay——混合腔喉部截面積，m2;Aw——進(jìn)水通道出口面積，m2;D?——蒸汽噴嘴進(jìn)口直徑，m;D?——蒸汽噴嘴喉部直徑，m;D?——蒸汽噴嘴出口直徑，m;D?——混合腔喉部直徑，m;hes——等熵膨脹時(shí)蒸汽噴嘴的出口焓值，kJ/kg;hcs——蒸汽噴嘴的實(shí)際出口焓值，kJ/kg;l——混合腔進(jìn)口段斜度；ly——混合腔喉部平直段長(zhǎng)度，m;8lx——噴嘴出口與混合腔喉部的距離，m;△l——噴嘴出口邊緣的厚度，m;n——噴射器內(nèi)的噴射換熱單元數(shù)；Pgo——蒸汽噴嘴出口壓力，MPa;Pm——混合腔喉部壓力，MPa;Po——進(jìn)水通道出口壓力，MPa;Sy——混合腔喉部截面周長(zhǎng)，m;Tw——混合腔喉部壓力Pw所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，℃;Two——出水溫度，℃;Tw——進(jìn)水溫度，℃;△T——計(jì)算混合腔喉部壓力的修正溫差，℃;Ww——進(jìn)口水質(zhì)量流量，kg/s;uco——蒸汽噴嘴出口流速，m/s;uwo——進(jìn)水通道出口流速，m/svs——蒸汽進(jìn)口比容，m3/kg;ψ——蒸汽噴嘴的壓比；ξ——混合腔收縮比；Sw——進(jìn)水通道阻力系數(shù)；β——確定混合腔喉部平直段長(zhǎng)度的修正系數(shù)；ns——蒸汽噴嘴效率，%μc——蒸汽噴嘴的流量系數(shù)，取0.9～0.996.2蒸汽噴嘴6.2.1噴射器蒸汽流量噴射器的蒸汽流量按式(4)計(jì)算，η的取值為0.99～0.998。6.2.2噴嘴喉部通流面積……蒸汽噴嘴采用縮放形的拉瓦爾噴嘴，如圖4所示。其喉部通流面積按式(5)計(jì)算?！?圖4蒸汽噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖6.2.3噴嘴喉部通流直徑拉瓦爾蒸汽噴嘴喉部直徑按式(6)計(jì)算：6.2.4出口直徑蒸汽噴嘴出口直徑按式(7)計(jì)算：6.2.5蒸汽噴嘴壓比值蒸汽噴嘴的壓比值按式(8)計(jì)算：蒸汽噴嘴的設(shè)計(jì)壓比值取值范圍為0.05～0.4。6.2.6混合腔喉部壓力所對(duì)應(yīng)的蒸汽飽和溫度按式(9)計(jì)算：式中的修正溫差△Ty的范圍為0℃~40℃,其具體數(shù)值根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。6.2.7出口流速蒸汽噴嘴的出口流速按式(10)計(jì)算：6.2.8出口截面積蒸汽噴嘴的出口截面積按式(11)計(jì)算：GB/T29464—20126.2.9蒸汽噴嘴流動(dòng)通道的幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足蒸汽膨脹為超音速流的需要。對(duì)圖4的蒸汽噴嘴，其進(jìn)口收縮段斜度為1/3～1/10,出口擴(kuò)散段斜度為1/5～1/30,流動(dòng)通道應(yīng)光滑；蒸汽噴嘴進(jìn)口直徑D,宜大于其喉部直徑D?的2倍以上。對(duì)中心進(jìn)汽/環(huán)周進(jìn)水型的噴射器，其進(jìn)水通道為圖2所示的噴嘴1出口外表面與混合腔2進(jìn)口內(nèi)表面所組成的通道。進(jìn)水通道為收縮形通道，其出口面積為：進(jìn)水通道出口水的流速按照式(13)計(jì)算： 進(jìn)水通道阻力系數(shù)根據(jù)試驗(yàn)確定，與進(jìn)水通道的幾何結(jié)構(gòu)及進(jìn)水流量有關(guān)。6.4混合腔設(shè)計(jì)6.4.1流動(dòng)通道喉部面積混合腔內(nèi)的流動(dòng)通道為縮放形，如圖5所示。其喉部面積Ay按式(14)計(jì)算：式中混合腔收縮比ξ一般為0.1～1.5,按照噴射器的性能要求選取。圖5混合腔結(jié)構(gòu)示意圖6.4.2流動(dòng)通道喉部直徑混合腔內(nèi)的流動(dòng)通道喉部直徑按式(15)計(jì)算：式中通流面積系數(shù)a一般為0.8～1.5,按照噴射器的性能要求選取。GB/T29464—20126.4.3流動(dòng)平直段混合腔幾何結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足高速蒸汽與水流混合及升壓的要求，其入口收縮段斜度為1/3~1/15;出口擴(kuò)散段斜度為1/5～1/30,流動(dòng)通道應(yīng)光滑。6.5噴嘴與混合腔距離6.5.2噴嘴與混合腔的距離l、通過(guò)噴嘴、混合腔及殼體的配合來(lái)保證。噴射器應(yīng)設(shè)計(jì)調(diào)整墊片以對(duì)6.6運(yùn)行參數(shù)6.6.1噴射器設(shè)計(jì)工作升壓系數(shù)不應(yīng)超過(guò)最大升壓系數(shù)的80%。不高于75℃;用于生活熱水加熱的噴射器最高進(jìn)水溫度應(yīng)不低于60℃;用于其他行業(yè)的噴射器最高進(jìn)水溫度應(yīng)比用戶要求的最高進(jìn)水溫度高5℃以上。7.1.1外殼與內(nèi)芯的尺寸配合精度宜滿足零部件拆卸和更換的要求。7.1.2法蘭密封面應(yīng)與介質(zhì)流動(dòng)軸線方向垂直。7.3.1噴射器應(yīng)按產(chǎn)品組裝工藝圖(卡片)進(jìn)行。7.3.4噴射器的碳素鋼零部件外露表面應(yīng)采取涂油(脂)防銹措施。7.3.6組裝過(guò)程中嚴(yán)禁對(duì)零部件進(jìn)行敲撞擊。GB/T29464—20127.4.1噴射器的外表面防腐應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境選取防腐等級(jí)及防腐方式。8檢驗(yàn)與性能測(cè)定8.1一般要求8.2耐壓試驗(yàn)含量不大于25mg/L。注：當(dāng)計(jì)算的試驗(yàn)壓力P?≤1.258.2.4液壓試驗(yàn)時(shí)必須使用兩個(gè)量程相同且標(biāo)定合格的壓力表，壓力表精度等級(jí)不低于1.5級(jí)；壓力表的量程應(yīng)為最高工作壓力的2至3倍，表盤直徑不小于100mm;壓力表安裝的位置應(yīng)便于讀數(shù)和續(xù)加壓或擰緊緊固螺栓以維持壓力不變的做法。b)各密封面和焊縫沒(méi)有任何水珠和水霧的痕跡；8.3噪聲檢測(cè)噴射器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，距噴射器1m處噪聲不得大于80dB,噪聲測(cè)量方法應(yīng)符合GB/T3768的8.4.1升壓系數(shù)與被加熱水流量測(cè)量8.4.1.1開(kāi)機(jī)前觀察冷熱介質(zhì)壓力、溫度是否正常，測(cè)定環(huán)境溫度應(yīng)大于5℃。開(kāi)啟噴射器上冷水管后穩(wěn)定時(shí)間不得少于2min,然后才能再次測(cè)量。8.4.3噴射器出口流量范圍的推薦數(shù)值見(jiàn)表3。規(guī)格(蒸汽進(jìn)口公稱直徑)DN25DN40DN50DN65DN80出口流量/t/h3.6～9.09.0～1425～36規(guī)格(蒸汽進(jìn)口公稱直徑)DN100DN125DN150DN200DN250出口流量/t/h36～5656～8888～126220～350注：流量偏差為±10%。8.4.5噴射器在設(shè)計(jì)工況下，運(yùn)行升壓系數(shù)偏差應(yīng)不大于士10%。8.5檢驗(yàn)規(guī)則8.5.2出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目及技術(shù)要求應(yīng)符合表4的規(guī)定。檢驗(yàn)分類技術(shù)要求出廠檢驗(yàn)批量檢驗(yàn)型式試驗(yàn)外觀尺寸檢驗(yàn)√√條款8.1.1外觀質(zhì)量檢驗(yàn)√√條款8.1.2耐壓試驗(yàn)√√條款8.2表4(續(xù))檢驗(yàn)分類技術(shù)要求出廠檢驗(yàn)批量檢驗(yàn)型式試驗(yàn)噪聲檢測(cè)√√條款8.3升壓系統(tǒng)檢驗(yàn)√√條款8.4出口流量檢驗(yàn)√√條款8.48.5.4出廠檢驗(yàn)和批量檢驗(yàn)項(xiàng)目按表4的規(guī)定，批量檢驗(yàn)的樣品應(yīng)按批次從出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取2臺(tái)，若此批次為2臺(tái)以下者，則抽取1臺(tái)。c)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式試驗(yàn)的要9.1.1供方應(yīng)提供噴射器外形圖及配置附件安裝流程圖。外形圖及配置附件安裝流程圖應(yīng)至少包括9.2隨機(jī)技術(shù)文件9.2.2產(chǎn)品質(zhì)量證明書至少應(yīng)包含下列內(nèi)容：c)液壓試驗(yàn)檢驗(yàn)報(bào)告9.2.3產(chǎn)品使用說(shuō)明書至少應(yīng)包含下列內(nèi)容：c)常見(jiàn)故障分析及排除方法。9.3.1每臺(tái)噴射器在明顯的位置上應(yīng)裝有產(chǎn)品銘牌，銘牌上的字跡應(yīng)清晰、無(wú)誤。其內(nèi)容包括以下b)介質(zhì)流向。9.4包裝9.4.2產(chǎn)品在運(yùn)輸中的包裝運(yùn)輸標(biāo)志應(yīng)符合GB/T9.5運(yùn)輸9.6.1應(yīng)按產(chǎn)品型號(hào)或生產(chǎn)批