空化热能技术分析与探讨

张强

（甘肃长风电子科技有限责任公司，甘肃 兰州 730070）

空化热能技术分析与探讨

张强

（甘肃长风电子科技有限责任公司，甘肃 兰州 730070）

首先对空化热能器的原理和产品特点做了简单的介绍。然后通过相应的计算分析，对各种采暖加热器的性能进行了比较。结果表明，空化热能器达到节能、增效、运行成本低，具有广泛的经济与社会效益。

空化；耗热量；热效率

1 概述

1.1 技术概述

空化热能加热器不需要任何加热元件，单纯利用液体的“空化现象”释放巨大能量。空化现象的原理是液体在动能作用下高速流经“空化器”内设置的节流孔板产生负压，使液体达到沸点而产生数以万计的微小气泡，即空化泡，在周围水压的作用下，气泡经过撞击，内部急剧爆裂，相互摩擦，形成强大的冲击波，释放出巨大能量，从而使液体变热，其热效率可达96%，液体最高加热温度可达98℃［1］。

1.2 产品特点

安全环保性：空化热能加热器以电能作为动力，水为媒介，其污染物排放为零，并且该产品不属于压力容器，无需报批、年检等繁杂程序。其安全性高，设备结构紧凑，可直接在室外安装使用；

经济性:通过对空化热能加热器的运行情况进行实测及分析，得到其供暖季运行成本为30元/m2，并与常用的燃煤、燃油、燃气及电锅炉的运行费用分别是 28元/m2、45元/m2、15元/m2、37元/m2相比较，其运行成本具有一定的优越性；

高效性：该产品优化设计，省去了外部循环设备，使产热和热媒输送合二为一，系统简化，能耗降低，热效率高达94%，液体温度可达到98℃，长期运行热效率不衰减；

不结垢：由于空化现象产生的冲击波加剧了液体的振动，使其无法粘附于管道内壁，不仅自身液体不结垢，而且对原有管道系统中的结垢成分进行冲击波清洗，完全结束了原有供热系统中无法克服的结垢现象，节省了水处理设备、水处理原料，是液体管道的“清道夫”。

2 分析计算

2.1 耗热量计算

采暖计算热负荷包括围护结构的基本耗热量和围护结构的附加耗热量，利用下式计算：

式中：

围护结构基本耗热量按照下式计算［2］：

其中，传热系数k的取值如下：370砖墙、外水泥砂浆、内白灰粉刷外墙，取传热系数kw=1.5W/m2˙℃；240砖墙内墙取传热系数kn=2.05W/m2˙℃；单层窗外窗取传热系数kc=5.04W/m2˙℃

测试楼层采暖房间耗热量计算。

房间总散热量及每个房间所需散热器片数计算表格见表1。

建筑室内暖通设备的换热能力必须满足建筑设计指标，并不意味热源系统按照这一指标简单叠加，关键是根据实际状况选择技术方案。例如采用分时供热的办公室，早8点上班时室内供暖量可能需要60W/m2，9点时由于室内已经加热，计算机和人流热量也上升，采暖需求可能降到45W/m2；10点钟由于日照因素，环境气温上升，单位采暖量继续下降到20～30W/m2；中午12点人们就餐，供暖水平可以维持在10～20W/m2；下午4点以后由于环境温度下降，供暖量需要逐渐增加直到下班之前。而下班以后，只需要维持室内5℃，保持供暖管道不结冻。如果建筑节能结构好，利用余热可以维持到第二天早晨，这样9h平均需要的热量在30～40W/m2左右。

表1 不同方案的性价比

2.2 供热水热量计算

空化器提供热水的热量按下式计算

式中，m为质量流量，其中m=ρV，ρ为水的密度，V为体积流量 （厂家提供实测数据2.12m3/h）；cp为水的比热容；Δt为温度差 （厂家提供的供水温度52℃，回水温度48℃）。则：

Q=2.12×1000/3600×4.18×（52-48）=9.85kW

2.3 空化器热效率计算［3-4］

空化器的热效率η按下式计算：

式中，Qi为输入功率 （根据厂家提供实测数据平均为10.28kW），Q为计算所得热量。

则空化器的热效率η=9.85/10.28=95.8%。

因空化器属于液体动力加热器，国家还未对此发布新的标准，所以参考《燃气采暖热水炉》GB25034-2010第6.7条，第7.7条，第7.8条规定燃气采暖热水炉的效率必须满足84%，可见空化器效率满足国家标准要求。

3 各种采暖加热器的性能比较

对比燃煤、燃油、燃气及电加热锅炉进行分析，结果见表2。

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