蒸汽产生系统的制作方法_3

文档序号:9730938阅读:来源:国知局
产生模块16的横截面视图,蒸汽产生模块16设置有蒸汽模块元件20,蒸汽模块元件20各自具有主表面22。
[0074]图3是蒸汽产生模块16沿纵向轴线18的横截面视图。图2中的视图为沿A-A截取的视图。
[0075]图4是从蒸汽产生元件上方观察的视图,图4示出了开口28。
[0076]图5和图6示出了处于两个不同状态下的模块。在图6所示的热空气状态下,热空气流由箭头示出。
[0077]图9中示出了蒸汽产生模块的不同视图。向左,示出了沿模块的右上侧视图中的线B-B截取的横截面视图。右上视图示出了模块的侧视图,右下视图示出了从模块上方观察的视图。
[0078]现将参照图10至图14进一步讨论本发明的有利的实施例。这些图示出蒸汽产生元件20的不同表面结构。
[0079]那些实施例具体涉及以彼此间隔一预定距离的方式平行地设置在彼此上方的蒸汽产生元件20,并且特别涉及蒸汽产生元件20的由至少两个表面层构成的主表面,至少两个表面层为上表面层30和第一下表面层32。
[0080]图10至图12示出根据不同实施例的蒸汽产生元件的横截面视图。
[0081]要注意的是,与蒸汽产生元件的主表面的结构有关的不同实施例可以与上述任意的实施例结合。
[0082]通过设置主表面的两个或多个表面层,实现了改进的蒸发过程。
[0083]随后,当水供应至主表面时,上表面层上的立即蒸发导致在水下形成气泡。这将迫使水向上从表面离开。下表面层也将对水进行加热,并且需要使水升起的气体压力增大并且蒸发速度增大。
[0084]不同的表面层通过将凹槽或凹痕设置在主表面上来构造,蒸发气体可以在凹槽或凹痕处泄出从而不使气体陷住。这会迫使持续的蒸发,直到能量不足以使水保持在表面上方为止。水将蒸发,直到表面与周围达到平衡状态为止,这取决于压力、温度和湿度。
[0085]主构思是提供不同的表面层以便改善蒸发过程。这可以以许多不同方式实现并且在以下的一些示例中示出,以下的一些示例不应被理解为限制由所附权利要求所限定的保护的范围。
[0086]通常,第一下表面由制成在主表面中的凹槽网格的凹槽34限定,第一下表面层32由所述凹槽34的底部限定。参见图10至图12。
[0087 ] 有利地,凹槽34相对于彼此基本垂直,这由图13和图14示出。
[0088]在由图10所示的示例中,上表面层30通过由凹槽网格形成的立方体的上表面36来限定。该实施例也在图13中由俯视图示出。上表面的正方形的侧边大约在0.5至2.5mm的范围内。
[0089]在由图11所示的示例中,上表面层通过由凹槽网格形成的截棱锥的上表面38来限定。
[0090]在由图12所示的示例中,上表面层通过由凹槽网格形成的上平坦圆形表面40来限定。该实施例也在图14中由俯视图示出。
[0091]结构还可以描述为:下表面层32由主表面中的凹痕构成。
[0092]对于文中所描述的所有不同结构,上表面层30具有面积A,第一下表面层32具有面积B。关系Α/B可以用于限定主表面的性质。
[0093]不同试验已示出:当A与B之间的关系小于0.5时实现有利的结果。
[0094]在图13所示的实施例中,Α/B为大约0.25,这已被证明导致有利的蒸发过程。
[0095]上表面层30与第一下表面层32之间的距离cU为蒸汽产生元件的厚度的大约0.3至
0.7。距离cU在图10至图12中被指示。
[0096]取决于蒸汽产生元件的总厚度(这(参见上文)为大约4至8mm),上表面层(30)与第一下表面层(32)之间的距离为0.5至3.0mm的区间内。
[0097]图15和图16示出根据本发明的另一些实施例的蒸汽模块元件的俯视图。
[0098]图15示出蒸汽模块元件20的俯视图,蒸汽模块元件20例如由铬钢制成并且设置有侧边为16mm的二次贯通开口 28。在该图的顶部处还示出蒸汽模块元件20的横截面视图。
[0099]图16示出由设置有侧边为10mm的二次贯通开口28的铬钢制成的蒸汽模块元件20的俯视图。
[0100]在本发明的由权利要求限定的范围内,圆形的、椭圆形的或其它形状的开口也是可能的。
[0101]贯通开口以预定图案分布在蒸汽模块元件上;优选地,开口均匀地分布。优选地,开口的数目在25至100的区间内。
[0102]在两个示出的实施例中,开口28沿相对于元件的侧边成大约30至60度(例如,45度)的角度V的线(一个线在图中以虚线示出)对准。
[0103]图17至图19分别示出根据本发明的又一实施例的蒸汽模块元件的透视图、横截面视图和俯视图。
[0104]在该实施例中,蒸汽模块元件20在主表面中沿元件的纵向轴线设置有凹槽(凹痕)34。
[0105]图18示出沿图19的线A-A截取的横截面视图。
[0106]通常,凹槽34由上表面层30限定,第一下表面层32由凹槽34的底部限定。在该实施例中,设置了许多贯通开口28,在图中示出四个开口。贯通开口具有例如矩形的长形形状并且沿蒸汽产生元件的纵向对称线布置。
[0107]为了进一步增进对本发明的理解,以下给出关于莱顿弗罗斯特效应的附加信息。
[0108]莱顿弗罗斯特效应是以下的现象:其中,与显著高于液体的沸点的质量块接近接触的液体产生防止液体迅速沸腾的绝缘蒸汽层。这在烹饪时最常见;一个人将水滴撒在平底锅中以估量其温度,如果平底锅的温度为莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point)或在莱顿弗罗斯特点以上,则水掠过金属,且与平底锅在沸点温度以上但在莱顿弗罗斯特点的温度以下的情况相比,花费更长时间蒸发。该效应也是液氮掠过底板的能力的原因。这也在一些潜在危险演示中使用,例如将湿润的手指浸入到熔铅中或停吹一口液氮,两者均在不伤害演示者的情况下发生。后者可能致命,尤其一个人可能意外地吞咽液氮。
[0109]该效应可以在水滴随平底锅升温而多次撒到平底锅上时看到。起初,因为平底锅的温度低于100°C,水仅变平且缓慢蒸发。随着平底锅的温度高于100°C,水滴在接触平底锅时发出嘘声且迅速蒸发。稍后,随着温度超过莱顿弗罗斯特点,莱顿弗罗斯特效应开始起作用。在与平底锅接触时,水滴聚团成小水球且在周围蹦跳,与当平底锅的温度较低时相比维持较长时间。该效应一直作用,直到更高的温度引起任何另外的水滴蒸发太快而不能产生该效应为止。
[0110]这是由于:在莱顿弗罗斯特点以上的温度处,水滴的底部在与热板接触时立即蒸发。产生的气体使其正上方剩余的水滴悬浮,从而防止液体水与热板之间的任何另外直接接触。由于蒸汽具有更弱的导热性,平底锅与液滴之间的其他热传递显著地变慢。这也导致液滴能够在其正下方的气体层上在平底锅周围滑动。产生的气体经由由于表面性质建立的气体压力来保持气泡。这是上升行进的液体气泡的情况。根据本发明,表面设置成使得:当水泡被加热时,气体在下面形成,且气泡会开始在不平整表面上上升行进,从而在其行进时迫使液体进一步蒸发。随着蒸汽模块元件冷却,元件将在液体经由孔向下行进至下方相邻元件之前对液体预热,而不是使液体沸腾。
[0111]开始出现莱顿弗罗斯特效应的温度不容易预测。即使液滴的体积维持相同,莱顿弗罗斯特点可能大不相同,这复杂地取决于表面的性质以及液体中的任何杂质。已对系统的理论模型进行了一些研究,但仍相当复杂。作为非常粗略的估计,对于
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