ARF-X 系列 · 首台试制

不接空压机、不接气源
用管路里已有的压力做空化

X4C 是 ARF-X 静态旁流系列(X13 / X60 / X260 / X500)的最新一支。在售型号用文丘里狭缝,X4C 换成多级径向腰形直缝板组:不注气、不接空压机、没有电气件,靠水流经过缩径时压力跌破饱和蒸气压产生空化,溃灭时同时产生纳米气泡、羟基自由基与微射流。
按 1:1 接口对标进口 ANG80 设计,设计旁流处理量 12.5 m³/h(200 m³ 循环水池的 5% 旁流),目前处于首台试制。

0
台空压机 / 制氧机
0
个运动部件与电气件
12.5
设计旁流处理量 m³/h
0.03–0.04
压降折算增量电耗 kWh/m³

它和注气式是什么关系

X4C 不属于那 5 个注气式系列,它接的是 ARF-X 静态旁流这条线。两条线不是升级关系,是分工关系:需要可控气氛(空气 / 氧气 / 臭氧)时用注气式;需要免气源、免停机改造、旁路串管时用 ARF-X。

注气式(现有 5 个系列,在售)

CRP / FRY / NEO / CLW / LOT,共 25 款
  • 气体来源:外部空气、氧气或臭氧,经 20 nm SiC 膜切割成气泡
  • 浓度与气氛可控:要纯氧、要臭氧氧化,只有这条线能做
  • 代价:需要气源与空压机、需要占地、多一个耗能环节
  • 典型场合:厌氧气浮、臭氧氧化、养殖增氧、膜前减污

ARF-X 静态旁流(本页讲最新构型)

在售 X13 / X60 / X260 / X500 · 在研 X4C
  • 气体来源:水中已有的溶解气与微气核,空化时析出并稳定为纳米气泡
  • 免气源:接旁路就能跑,不用空压机、不用储气罐、改造不停机
  • 代价:压降要由系统泵补;气氛不可选,只做空气/自身溶解气;硬垢剥离慢
  • 典型场合:循环水与热水系统抑垢除垢、存量系统旁路改造
  • 在售系列页:ARF-X 静态旁流发生器(含 4 个在售型号与价格区间)→
一个容易被说错的点:不注气 ≠ 不需要气体

空化泡不是凭空产生的,它来自水体里的气核与溶解气体。所以正确的说法是"不需要外部气源、不需要空压机",而不是"不需要气体"。同样,"零能耗"这个词我们不用——压降要泵来补,这部分电耗真实存在,见下面第四节。

水流自己完成四步

整个过程没有外加能量输入,只有管路里本来就有的压差被消耗掉。这也是为什么它适合旁路改造,而不适合当作主泵。

STEP 01
局部缩径水流经过缝板或缩径腔,流速抬升到 12 m/s 量级,静压下降。
STEP 02
压力跌破阈值局部静压低于该温度下的饱和蒸气压,空化泡成核。这一步由几何决定,不靠电。
STEP 03
恢复区溃灭进入下游扩压段,压力回升,空化泡在微秒级溃灭,产生微射流、冲击波与羟基自由基。
STEP 04
留下纳米气泡溃灭后部分气体以纳米级气泡形式稳定存在,随水流进入换热器、膜面或池体。

要说明的是:第 3 步的"自由基"在文献里有争议,量级随水质、气液界面与空化强度变化很大,我们目前没有自己的自由基实测数据。第 4 步的"稳定存在"也不是永久——纳米气泡在高温、高盐、高剪切下的衰减速度,是本平台最大的未知项之一。

ARF-NBG80-X4C
已知参数,和它们的口径

X4C 与在售的 X13 / X60 / X260 / X500 差别在内部:单级文丘里狭缝换成 4 级缝板组,相邻板错开半个节距让射流对撞混合,缝宽可换垫片调整。下面这些数字分三类:几何与结构是图纸定稿值;压降与浓度是流体计算值;台架与现场数据还没有。表格右列逐条注明来源,不做混用。

项目数值口径
缝型 / 数量径向腰形直缝,N = 16,均布 22.5°图纸定稿
缝宽 w0.50 mm(±0.005),换垫片可在 0.38–0.60 mm 调整图纸定稿
缝长 / 板厚 / 板间距34.0 / 16.00 / 4.00 mm图纸定稿
级数与错开角设计 4 级;首台试验装 3 级;相邻板错开 11.25°(半节距)图纸定稿
混合方式错开叠装使射流对撞,腔内强制混合,不设独立混合器图纸定稿
外形 / 接口φ108 × 948 mm(设计值);接口按进口同规格 1:1 设计图纸定稿,实物未测
过流材质缝板组 2507 双相不锈钢;其余过流件按水质另定图纸定稿
设计处理量12.5 m³/h(200 m³ 循环水池的 5% 旁流)设计输入
总压降设计 4 级 94.0 kPa;试验 3 级 70.5 kPa流体计算值,未台架复核
设计压降上限103.4 kPa(4 级余量 9.1%,3 级余量 31.8%)设计输入(硬约束)
设计气泡浓度4 级 7.9×10⁸ 个/mL;3 级 6.0×10⁸ 个/mL模型计算中值,不是实测
目标气泡粒径约 100 nm设计目标,未实测
前置过滤80 目(0.18 mm)图纸定稿
为什么把"计算值"和"定稿值"分得这么细

因为这两类数字的可信度完全不同:几何参数错了,装配就装不上,所以图纸值必须准;而浓度 7.9×10⁸ 个/mL 是从单事件增量与系统放大因子推出来的模型结果,中间两个关键系数(成核率与界面张力)本身带 ±50% 到 ±1000% 的不确定度,必须靠第一级单槽空化试验回归。在拿到台架数据之前,这个浓度只能当设计目标看,不能当承诺。

"低能耗"要能算给客户看

设备本体没有电机、没有电气件,电表上确实不走字。但它消耗的是压力——压降由系统泵补回来,这部分电耗要按流量和泵效折算。下面这个算法你可以直接用在自己的系统上核对。

P水力 = Q × Δp  →  P轴功率 = Q × Δp ÷ η泵
Q = 12.5 m³/h = 3.472×10⁻³ m³/s | Δp = 94.0 kPa | η泵 = 0.65
P水力 = 3.472×10⁻³ × 94 010 = 326 W → P轴功率 = 326 ÷ 0.65 = 约 0.50 kW
单方水增量电耗 = 0.50 kW ÷ 12.5 m³/h = 0.040 kWh/m³
运行状态压降 kPa水力功率 W轴功率 W(η=0.65)增量电耗 kWh/m³
首台试验 3 级70.52453770.030
设计 4 级94.03265020.040

按 100% 处理水量走旁路计算;若实际旁流比例低于 5%,单方水增量电耗按比例下降。泵效取 0.65,实际以现场泵曲线为准。

这个数能说明什么

  • 旁路只走 5% 水量,压降损失摊到全池水量上很小
  • 去掉了空压机这一环,少了整机的启停与维护
  • 能耗随流量线性变化,低负荷时不会因空压机空转而浪费

这个数不能说明什么

  • 不能直接和站内注气式的 0.18 kWh/m³(实测整机)相减——口径不同,一个只算压降增量,一个含泵与制气
  • 不能推导出"零能耗":泵的轴功率是真实发生的
  • 不能用来宣传省电比例:没有同工况的对照电表读数

六件我们还答不上来的事

这一节写得比前面几节都长,因为它是决定"该不该买"的部分。以下每一条都不是谦虚,是目前真实的空缺。

  • 硬垢剥离速度慢。空化的强项是抑垢(不让新垢附着)、软垢剥离、粘泥与生物膜氧化。已经结成致密碳酸钙的换热面,靠物理冲击只能慢慢来。正确做法是配合软化或电脉冲,而不是指望单台设备把老垢冲掉。
  • 高温工况的浓度衰减没测。60–90 ℃ 下气体溶解度下降、气泡稳定性变差,纳米气泡寿命会明显缩短。这个衰减曲线直接决定热水场景的效果,目前只有设计推演,没有实测。
  • 空化侵蚀 vs 材料寿命没闭环。空化只发生在设备腔体内,不作用于管道——这是结构决定的。但腔体自身(尤其内衬与焊缝)的侵蚀速率需要挂片失重数据,现在没有。
  • 自由基会降解水处理药剂。系统里原本加了阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂的,空化产生的自由基可能把它们分解。要么减药重做水质方案,要么先做药剂兼容测试,这一步不做,现场一定出问题。
  • 噪音在民用场景是变量。酒店、住宅、医院的热水机房对噪音敏感,空化噪音的分贝数还没有实测,隔声设计也无从谈起。
  • 合规与专利都还在前面。接触生活热水的材料需符合 GB/T 17219 等卫生安全要求,涉饮用水还要办涉水产品卫生许可批件;空化是专利密集区,FTO(自由实施)检索尚未完成,权利要求也未提交。

哪一项有数据,哪一项还没有

把证据状态摊开,比把参数写漂亮更有用。这张表会随试验进展更新,缺的那几行暂时就是缺的。

证据项当前状态说明
几何与结构图纸定稿缝型、缝宽、板厚、间距、级数、错开角均已定稿,可制造
压降计算值94.0 kPa(4 级)/ 70.5 kPa(3 级),待台架复核
气泡浓度模型计算7.9×10⁸ 个/mL 为模型中值,关键系数待试验回归
气泡粒径无实测目标约 100 nm,尚未上机检测
台架运行未开始首台按 3 级装配,单级单槽空化试验为第一步
第三方检测无粒径/浓度需 NTA 或 ZetaView;本页不引用任何未出的报告
现场对照运行无计划 ≥30 天,测端差、燃气/电耗、垢厚三项
材料挂片失重无腔体材料与系统铜管、焊缝的侵蚀数据待做
噪音 dB无民用场景落地的前置条件
FTO 与专利未完成水力和空化反应器领域在先专利密集,上市前必须检索

和进口同规格产品放在一张表里

客户最常问的是"美国 Armstrong 那台和你们有什么不一样"。下面是能公开核对的差异,左列只写它官方与分销商公开的资料,右列只写我们自己的设计状态。两边都不做超出资料的推断。

维度进口同类(公开资料)ARF-NBG80-X4C(我方)
工作原理静态、侧流安装,把水中原有气泡破碎为纳米气泡;专利技术多级缝板节流空化 + 错开射流对撞混合,不注气
能量来源水流压差,无额外电源水流压差,无电机与电气件
运动部件无无,纯水力结构
接口 / 外形φ108 mm,长 1346 mm(ANG80 公开尺寸)φ108 × 948 mm,按 1:1 接口设计
缝宽可调性出厂设定,不可现场调整(公开资料未提可调)换垫片可在 0.38–0.60 mm 调整,用于适配不同水质
维护方式宣称免维护;备件依赖原厂无运动部件,日常免维护;但空化腔建议每年检查侵蚀,备件可自制
公开案例大学、医院等商用热水系统(Western Michigan University、Memorial Healthcare 等)0 个。工业循环水有运行案例,热水场景尚无公开项目
专利已授权(具体权利要求未公开)未申请,FTO 未做
浓度 / 压降数据公开资料未披露计算值:7.9×10⁸ 个/mL、94.0 kPa;无实测
适用水质常规商用热水(硬度中等)可做高硬、高盐、含油——SiC 与双相钢路线本来就是为这个准备的

结论不绕:如果客户的水质温和、要求长期零维护、并且希望有现成案例可查,进口那台更稳,我们不会硬推。如果水质更狠(硬度高、含盐、含油、生物膜严重)、需要本地备件与可调缝宽、预算敏感,我们有机会——但这个"有机会"必须靠同一系统、同一垢样、同一温度的 30–90 天对照来兑现。在这组数据出来之前,我们不宣称"更强"。

先做一个 30 天的对照

在研阶段我们只接一种合作方式:拿你的系统做对照运行,三项指标摆出来再谈采购。

要测的三项

同一系统、加装前后各一段
  • 换热端差与传热系数恢复——判断除垢是否真的发生
  • 燃气或电耗单耗——换算成年费用的唯一硬指标
  • 垢厚(拆管或称重)——试验前后各一次,不看感觉看厚度

同时要留的记录

这些决定数据能不能用
  • 水质:硬度、碱度、氯离子、pH、溶氧、铁铜离子
  • 运行:流量、进出口压差、水温、药剂投加量
  • 材料:铜 / 不锈钢 / 焊缝挂片失重,试验前后各一次
  • 噪音:机房边界 dB(A)
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