干蒸汽发生装置的制作方法

文档序号:15630209发布日期:2018-10-12 20:24阅读:684来源:国知局

本发明涉及干蒸汽制备技术领域,具体是一种干蒸汽发生装置。



背景技术:

干蒸汽具有很多优点,比如利用潜热快速,均匀加热,通过控制压力就可以控制温度,传热系数高等,因此在生物制药、食品、医疗等方面有着十分广泛地应用。所以如何供给高质量和高效益的干蒸汽成为了关键,现阶段存在的干蒸汽发生装置效率较低,不能满足生产和生活的需要,因此急切需要对这些干蒸汽发生器进行优化改进,提高干蒸汽生成效率和质量,降低对能源的消耗。

现如今干蒸汽发生装置,主要存在如下问题:

1.干蒸汽发生装置中的加热装置与工质之间接触不均,换热面积小,换热系数低,换热效果不佳,需要消耗更多的能源来产生相应要求的干蒸汽。

2.产生的湿蒸汽需要进行二次加热才能变成干蒸汽,但在二次加热的工程中,由于再热器结构的原因,湿蒸汽受热不均,产生干蒸汽的效率和质量普遍不高。

3.蒸汽一般是在汽化核心处产生,现阶段的干蒸汽发生器在利用汽化核心强化蒸汽生成方面还有所不足。

4.现有的干蒸汽发生器结构较为复杂,体积较大,控制不便。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供了一种通过改进结构增加汽化核心数,提高干蒸汽生成效率和质量的干蒸汽发生装置。

针对上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

一种干蒸汽发生装置,包括上下端开口的箱体、底座和再热片,所述底座位于所述箱体的下端开口处,所述再热片位于所述箱体的上端开口处,其特征在于:所述底座包括加热底板和位于加热底板上的多孔泡沫金属三维结构,所述多孔泡沫金属三维结构位于箱体内;所述再热片具有蜂窝结构的蒸汽流出通道,经所述多孔泡沫金属三维结构生成的蒸汽从所述蒸汽流出通道流出。

所述多孔泡沫金属三维结构呈阵列式分布,由n个柱状立体结构组成,16≤n≤64;每个柱状立体结构的孔隙率≥90%;每个柱状立体结构上有孔径大小不同的金属通孔,孔径d服从泊松分布,孔径d的概率密度公式为孔径d的均值为λ,方差为λ,1mm≤λ≤3mm。

所述金属通孔的弧面形状为内凹的弧线型。

每个所述柱状立体结构底面的边长为4-8mm,

所述蜂窝结构的每个单元都为正六边形立体结构;每个正六边形立体结构包括一个外正六边形和一个内正六边形,其中内正六边形固定在外正六边形的中心且每条边与外正六边形的边平行;在内正六边形和外正六边形之间以及内正六边形内形成所述蒸汽流出通道。

每个所述正六边形立体结构还包括六个连接臂,六个连接臂连接在内正六边形和外正六边形对应的角边处。

所述蜂窝结构有a行,b列,其中,11≤a≤22,12≤b≤24。

所述再热片为方形结构。

本发明一种干蒸汽发生装置,采用多孔泡沫金属阵列立体结构来增加汽化核心数,多孔泡沫金属三维结构的孔隙率为90%以上,利用多孔泡沫金属三维结构对工质进行间接加热,与工质的接触面积大。能够对蒸汽进行二次加热的再热片上的蒸汽流出通道采用了蜂窝结构,使得蒸汽流出通道的分布更加均匀,能够提高干蒸汽的生成质量和再热片的加热效率,从而产生更多的干蒸汽。

电加热底板为平板状,采用的是具有高导电、高导热和耐腐蚀性能的材料,在高温状态下不易发生变形,抗腐蚀性能优越。加热过程中工作面的温度分布均匀,升温迅速且均匀稳定,操作方式简单,使用安全稳定。电加热板上有正负电极与外接电路相连,实现加热目的。

多孔泡沫金属三维结构,由高导热和高导电的金属材料制成,如铜、铝合金等。多孔泡沫金属三维结构的孔隙率达到90%以上,呈阵列式分布,为柱状立体结构,与外界工质的接触面积大,可以为蒸汽的生成提供大量的汽化核心。

多孔泡沫金属三维结构与电加热底板连接成一个整体。电路通过布置在电加热底板上的电极对多孔泡沫金属三维结构与电加热底板连接成的整体进行加热,通过这个整体将热量传递给箱体内的工质介质,使工作介质受热蒸发生成湿蒸汽。

箱体由保温性能良好的材料制成,上下面为开口结构,在箱体的下侧有一工质进口,产生的蒸汽经过顶部出口输送到再热片进行二次加热,使湿蒸汽变成干蒸汽。

箱体与再热片通过绝缘材料连接在一起。

再热片和加热电路通过正负电极连接,首先将热量传递给再热片,然后再将热量传递给湿蒸汽,进行二次加热。再热片上的蜂窝结构使得湿蒸汽出口空间和加热空间更加紧凑均匀,湿蒸汽的二次加热也更稳定均匀。

有益效果

本发明干蒸汽发生装置。多孔泡沫金属三维结构和电加热底板连接,多孔泡沫金属三维结构具有工作介质接触面积大以及能够提供大量汽化核心的优点,该结构能够有效提高蒸汽的生成效率。再热片上的蒸汽流出通道采用蜂窝结构,通过对产生的湿蒸汽进行二次加热得到所需要的干蒸汽,有效提高了干蒸汽的生成质量。采用蜂窝结构使得湿蒸汽与再热片的接触更加充分均匀,提高了干蒸汽的产生质量,强化了干蒸汽的产生过程。由于多孔泡沫金属三维结构和具有蜂窝结构的再热片在干蒸汽生成方面的优越性,使得该发明达到了换热高效、节约能源和结构简单的目的。

附图说明

图1为本发明的蜂窝结构的干蒸汽发生装置立体结构示意图。

图2为本发明的具有蜂窝结构的蒸汽流出通道的再热片的局部加热示意图。

图3为本发明的具有蜂窝结构的蒸汽流出通道的再热片的二维结构示意图。

图4为本发明单个蜂窝结构的二维结构示意图。

图5为本发明的电加热底板和多孔泡沫金属三维结构整体加热示意图。

图6为本发明的多孔泡沫金属三维结构的立体结构示意图。

图中,1.电加热底板;2.多孔泡沫金属阵列结构;3;箱体;4.再热片;5.干蒸汽出口方向;6.热量传递方向,7.工质进口。

具体实施方式

下面结合附图说明进行更进一步的详细说明:

图1为蜂窝结构的干蒸汽发生装置的立体结构示意图。一种蜂窝结构的干蒸汽发生装置由电加热底板1、多孔泡沫金属三维结构2、箱体3、再热片4和工质组成。多孔泡沫金属三维结构2的孔隙率大于90%,多孔泡沫金属三维结构2和电加热底板1连接成一个整体,布置在该装置的下部;箱体3为方形结构,由保温性能良好的金属材料制成,放置在电加热底板1和多孔泡沫金属三维结构形成的整体的上方,并紧密连接,箱体3通过工质进口引入工质,箱体3上部为开口结构,和再热片通过绝缘材料连接密封。

系统原理为:工质通过箱体3的工质进口7进入箱体3内,由电加热底板1和多孔泡沫金属三维结构2构成的整体加热后生成湿蒸汽,湿蒸汽从箱体3的上部流出,在箱体3上部布置有再热片4,湿蒸汽经过再热片4被二次加热,使得湿蒸汽转化为干蒸汽。

图2为具有蜂窝结构的蒸汽流出通道的再热片的局部加热示意图。蒸汽流出通道采用蜂窝结构,蜂窝结构的每个单元都为正六边形立体结构。再热片通过电极和电路相连接,通过再热片将热量传递给湿蒸汽进行二次加热,从而产生干蒸汽,干蒸汽从干蒸汽出口部位流出。蜂窝结构使得湿蒸汽的二次加热更加充分均匀。

图3为具有蜂窝结构的蒸汽流出通道的再热片的二维结构示意图。蜂窝结构有a(11≤a≤22)行,b(12≤b≤24)列。

图4为单个蜂窝结构的立体结构示意图。蜂窝结构的每个单元都为正六边形立体结构,每个正六边形立体结构单元中都内嵌有一个相似的正六边形立体结构,两个正六边形立体结构对应的角边连接在一起,构成一个整体结构。

图5为电加热底板和多孔泡沫金属三维结构整体加热示意图。电路通过电极将热量传递给电加热底板和多孔泡沫金属三维结构组成的整体,然后再将热量传递给工质,产生蒸汽。

图6为多孔泡沫金属三维结构的立体结构示意图。多孔泡沫金属三维结构呈阵列式分布,由n(16≤n≤64)个柱状立体结构组成,每个柱状立体结构底面的边长为4-8mm,每个立体结构上有孔径大小不同的金属通孔。孔径d服从泊松分布,孔径d的概率密度公式为孔径d的均值为λ,方差为λ(1mm≤λ≤3mm)。通孔的弧面形状为内凹的弧线型轨迹。柱状立体结构之间的间隙可以保证工质能够顺利和及时地供应到加热壁面。金属通孔的存在可以起到增加汽化核心数和提高热传导效率的作用,通孔的弧面形状为内凹的弧线型轨迹,这样可以强化毛细作用,减小流体的流动阻力,并且内凹的结构可以将工质有效地限制在通孔之中,从而强化换热的效果。

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