空化熱能技術分析與探討

張強

（甘肅長風電子科技有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

空化熱能技術分析與探討

張強

（甘肅長風電子科技有限責任公司，甘肅 蘭州 730070）

首先對空化熱能器的原理和產品特點做了簡單的介紹。然后通過相應的計算分析，對各種采暖加熱器的性能進行了比較。結果表明，空化熱能器達到節(jié)能、增效、運行成本低，具有廣泛的經濟與社會效益。

空化；耗熱量；熱效率

1 概述

1.1 技術概述

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

1.2 產品特點

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，設備結構緊湊，可直接在室外安裝使用；

經濟性:通過對空化熱能加熱器的運行情況進行實測及分析，得到其供暖季運行成本為30元/m2，并與常用的燃煤、燃油、燃氣及電鍋爐的運行費用分別是 28元/m2、45元/m2、15元/m2、37元/m2相比較，其運行成本具有一定的優(yōu)越性；

高效性：該產品優(yōu)化設計，省去了外部循環(huán)設備，使產熱和熱媒輸送合二為一，系統(tǒng)簡化，能耗降低，熱效率高達94%，液體溫度可達到98℃，長期運行熱效率不衰減；

不結垢：由于空化現象產生的沖擊波加劇了液體的振動，使其無法粘附于管道內壁，不僅自身液體不結垢，而且對原有管道系統(tǒng)中的結垢成分進行沖擊波清洗，完全結束了原有供熱系統(tǒng)中無法克服的結垢現象，節(jié)省了水處理設備、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

采暖計算熱負荷包括圍護結構的基本耗熱量和圍護結構的附加耗熱量，利用下式計算：

式中：

圍護結構基本耗熱量按照下式計算［2］：

其中，傳熱系數k的取值如下：370磚墻、外水泥砂漿、內白灰粉刷外墻，取傳熱系數kw=1.5W/m2˙℃；240磚墻內墻取傳熱系數kn=2.05W/m2˙℃；單層窗外窗取傳熱系數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計算表格見表1。

建筑室內暖通設備的換熱能力必須滿足建筑設計指標，并不意味熱源系統(tǒng)按照這一指標簡單疊加，關鍵是根據實際狀況選擇技術方案。例如采用分時供熱的辦公室，早8點上班時室內供暖量可能需要60W/m2，9點時由于室內已經加熱，計算機和人流熱量也上升，采暖需求可能降到45W/m2；10點鐘由于日照因素，環(huán)境氣溫上升，單位采暖量繼續(xù)下降到20～30W/m2；中午12點人們就餐，供暖水平可以維持在10～20W/m2；下午4點以后由于環(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5℃，保持供暖管道不結凍。如果建筑節(jié)能結構好，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為質量流量，其中m=ρV，ρ為水的密度，V為體積流量 （廠家提供實測數據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 （根據廠家提供實測數據平均為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)布新的標準，所以參考《燃氣采暖熱水爐》GB25034-2010第6.7條，第7.7條，第7.8條規(guī)定燃氣采暖熱水爐的效率必須滿足84%，可見空化器效率滿足國家標準要求。

3 各種采暖加熱器的性能比較

對比燃煤、燃油、燃氣及電加熱鍋爐進行分析，結果見表2。

TV131