蒸汽蓄熱器是以水為載熱體直接儲(chǔ)蓄蒸汽的蓄熱設(shè)備,屬于壓力容器范疇。蓄熱器中的水既是蒸汽和水進(jìn)行熱交換的傳熱介質(zhì),又是儲(chǔ)蓄熱能的載熱體。
蒸汽蓄熱器的蓄熱機(jī)理,是在壓力容器中預(yù)先貯存約占總?cè)莘e80%~90%的水,將高壓飽和蒸汽或過熱蒸汽通入這水中加熱水,即傳輸熱能與水,使蒸汽蓄熱器內(nèi)水的溫度和壓力升高,形成具有必定壓力的飽和水。然后在蒸汽蓄熱器內(nèi)壓力下降的條件下,飽和水成為過熱水,立即沸騰而自蒸發(fā),產(chǎn)生蒸汽。
常見的臥式蒸汽蓄熱器的核心結(jié)構(gòu),是在鋼制圓柱形壓力容器內(nèi)部裝有用于充蒸汽的分配總管,以及按必定要求分布朝下安裝的支管,支管結(jié)尾裝有蒸汽噴頭(或稱噴嘴),蒸汽噴頭外圍裝有水流循環(huán)筒(或稱換流管),這些總稱為加熱裝置。
蒸汽蓄熱器內(nèi)的蒸汽噴頭上開有數(shù)個(gè)開口向上的小孔,水流循環(huán)筒罩在蒸汽噴頭上。水流循環(huán)筒的作用是,當(dāng)蒸汽通過噴頭連續(xù)噴入水中時(shí),使水流循環(huán)筒內(nèi)的水和汽向上流出筒的上口后擴(kuò)散在水中并凝結(jié)為水,同時(shí)釋放出熱量以加熱附近的水。
這是伴隨著相變的混合式熱交換過程,也是傳熱和傳質(zhì)的熱力過程。與此同時(shí),因水流循環(huán)筒內(nèi)上部汽水混合物流出后部分壓力下降,使得筒的下口附近外部的水流入筒內(nèi)。如此不斷循環(huán)對(duì)流,使得蒸汽蓄熱器內(nèi)上下各部位的水溫趨于挨近。這時(shí),蒸汽蓄熱器內(nèi)的壓力和水溫均升高,水位也會(huì)因?yàn)榱魅氲恼羝Y(jié)為水而升高。水的焓值提高到與壓力容器內(nèi)壓力相對(duì)應(yīng)的飽和水焓值。
以上便是蒸汽蓄熱器的充熱過程。