浅析喷射技术与蒸汽锤节能
摘要：本文分析了蒸汽的热能分布及蒸汽锤排放废蒸汽的剩余热能，介绍了喷射器的工作原理，从理论上分析了废蒸汽热态增压予以重新利用的途径及经济价值。
关键词：蒸汽锤，蒸汽，喷射器，节能
蒸汽锤是一种耗能极高的，古老的锻压设备。由于它尚有一些其它锻压设备难以替代的特点：（无下死点，结构简单，打击能量易调节等）因而现阶段在我国的大多数中小型企业里仍在广泛应用。但是，无法回避的一个事实是：蒸汽锤最多只能将蒸汽所携带的5%的热能转换为有用功，而如何利用那剩余的95%的热能？显然这是一个十分有趣而又棘手的课题。目前有的部门将此废气通过冷却管交换热能于温水中（水温可达80°C）使之用于职工福利。本文所要探讨的则是利用喷射技术将此废气简单增压后，再予利用的另一种途径。
一， 蒸汽的热能分布
锅炉设备中，水的受热沸腾与蒸发过程都是在定压下进行的。在不同的压力下，水的沸点温度不同；而在不同的压力下，蒸汽（饱和蒸汽）所携带的热能（含汽化热和比热两部分）也是不同的。兹列表如下加以比较。
饱和蒸汽性质 表一
绝对压力 Kg/cm2 | 沸点（饱和温度）°C | 汽化热 千卡/公斤 | 水含热能 千卡/公斤 | 蒸气总热能 千卡/公斤 |
2 | 119.62 | 526.4 | 119.94 | 646.3 |
4 | 142．92 | 510.2 | 143.7 | 653.9 |
8 | 169．61 | 489.9 | 171.4 | 61.2 |
10 | 179．04 | 482.1 | 181.3 | 663.3 |
20 | 211．38 | 452.6 | 215.9 | 668.5 |
25 | 222．90 | 440.7 | 228.6 | 669.3 |
有上表可以看出，将水加热成不同压力的饱和蒸汽，大部分热能（4/5~2/3）被用于水的汽化。而且，绝对压力为
二， 蒸汽锤的排汽压力及温度
由前所述，循环使用蒸汽，将蒸汽锤排出之废汽回收再用，能大幅度提高热能利用率。问题在于，此废汽的压力究竟有多大？此压力值与哪些因素有关？增压回用此蒸汽后，蒸汽锤的作功是否受到损失或损失有多大？得失想当否？为此，必须进行理论上的计算和实际测量。根据有关标准，兹以一吨和三吨蒸汽锤为例加以分析。（1） 一吨蒸汽锤：当锻件高度为δ Hm =
P进与P01的关系。 （表二）
G Kg | P进 kg/cm2 | P1 kg/cm2 | P01 | Tk |
1000 | 7 9 | 2.85 5.25 | 1.9 3.5 | 118 138 |
3000 | 7 9 | 2.4 4.5 | 1.6 3 | 112 133 |
注：G---落下部分重量；P进----上部气缸进汽压力；P1-----下部气缸排汽压力；P01----排汽管压力（取P1P0 = 1.5）；Tk---排汽管温度。
由表二可以看出，在满足一定打击能量的前提下，排汽管废汽压力P01 与蒸汽锤进汽压力P进成正比。一般认为P01在绝对大气压以下，故不易利用。若将进汽压力P进适当提高（如达9绝对大气压），则 P01可达3~4大气压。但P进不宜提高过多（以不超过12大气压为宜），以免因密封性能不佳而引起泄漏。改善气缸与排汽管间的连接方式，减小弯头及排汽管的压降损失，也可以适当提高P01。此外，也许损害一部分打击功也可提高P01。此法影响了蒸汽锤的正常工作，不宜提倡。需要指出的是，蒸汽锤在气缸内作功的过程是相当复杂的，他虽然近似的复合绝热过程，但还与其它一些因素相关。一般来说，蒸汽作功后，蒸汽湿度将降低，其排汽管温度基本上符合表二，性质上接近饱和蒸汽。
三， P01的喷射增压
近年来，喷射压缩器（亦有称热增压器）已逐渐被许多部门采用，取得了良好的技术经济效益。此一技术也使得蒸汽锤废汽的增压回用有了良好的发展前景。有关喷射技术的报道已有很多，这里仅将与本文有关的动作原理作一简单说明。
在喷射压缩器里（简称喷射器，以下同）。首先，工作流体（高压蒸汽，见图一）的势能（压力能）或热能转变为动能，此动能的一部分传给引射流体（低压蒸汽）。在沿喷射器流动的过程中，温合流体的速度渐趋均匀，然后进入扩散器，动能再变为势能或热能（即低压蒸汽P01被增压）。
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图一：喷射器工作原理图
注：A--- 工作喷嘴；B---接受室；C---混合室；D---扩散器；
前述，蒸汽锤排出的废汽P1或P01约3~4大气压。现取引射流体P01为3大气压，工作流体P0为30大气压，则喷射系数（指引射流体与工作流体的流量比）U与输出流体（压缩流体）Pc的关系如表三。
U与Pc的关系 （表三）