专利名称：带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体蒸发装置，尤其是涉及一种带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置。
背景技术：
在化工、医药等很多领域，都需要进行高温气体之间的反应，比如醇类重整制氢反应，而这些高温气体之间的化学反应中，需要一个高效的蒸发装置先将醇类等液体反应物进行气化。不仅如此，蒸发器在其他方面的应用也很广泛，比如医院利用蒸发器对麻醉剂进行蒸发，患者吸入麻醉剂，达到麻醉效果；冰箱和空调中的蒸发器是制冷系统的一个重要组成部分；生活中，人们利用蒸发式加湿器对空气进行加湿，除尘效果更佳。蒸发器的种类很多，按溶液在蒸发器中的运动状况分有①循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。②单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。③直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。虽然种类很多，但是现有的蒸发器通常很难在液体流量一定的情况下，得到平稳、 均勻的蒸汽流量，同时又能精确控制温度。而且现有的蒸发器为了能完全蒸发液体，常常需要较长的蒸发路径，使得蒸发器的体积较大，且浪费能量。中国发明专利(申请号200780037553. 2)公开了一种液体蒸发元件，该蒸发元件包括第一蓄水器、第二蓄水器和开口元件，第一蓄水器用于储存要被蒸发的液体，第一蓄水器与第二蓄水器之间由薄膜隔开，第二蓄水器具有与待蒸发液体接触时发生放热化学反应的试剂，而开口元件被启动时，会在所述薄膜上打孔，从而使反应试剂与待蒸发的液体接触。通过使液体本身与反应试剂(例如氧化钙)接触来加热待蒸发的液体。通过启动开口元件，在将待蒸发液体与所述反应试剂隔开的薄膜上开孔，从而使所述液体与所述反应试剂发生反应并释放热，释放的热量就使得所述液体蒸发。但是，这种蒸发器需要不断更换试剂，不环保，不利于长时间工作，而且更不能控制温度。中国发明专利(申请号200910080173. 8)公开了一种电热式蒸汽加湿器。电热式蒸汽加湿器中，当加热元件的温度超过预设温度阈值时，控制开关断开供电模块与加热元件的电连接，使加热元件停止工作，温度降低，能够保证加热元件不过热，消除了由于过热带来的安全隐患。这种蒸汽加湿器虽然具有温度控制，但其可控范围小，而且蒸发效率不高，应用范围小。此外，利用超声振动将液体雾化为微米级的水滴，形成液雾的技术已经比较常见， 如空气加湿器、医用雾化器等。超声雾化器可分为两大类流体动力型和电声换能型。流体动力型超声雾化利用高速气体或液体激发共振腔而产生超声，水、有机液体、熔融金属等液体介质的超声雾化常采用这种形式。电声换能器型超声雾化利用换能器将高频电磁振荡转化为液体的机械振荡，使液体破碎成雾。电声换能器型雾化器比流体动力型雾化器的体积小，而且结构简单、紧凑，操作方便。
超声振动雾化的优点是见效快、强度大、效率高并且节能、省电；缺点是对水质有一定的要求，当水质较硬时，水雾蒸发后留下的碳酸钙和碳酸锐的微粒散落沉积在蒸发装置的周围，形成"白粉"现象。
发明内容
本发明的目的在于提供超声雾化可以增大传热面积、提高蒸发效率的一种带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置。本发明采用的技术方案是本发明包括蒸发部件和超声雾化部件；超声雾化部件通过固定架安装在蒸发部件的盖板上；其中1)蒸发部件包括腔体、盖板、热电偶和电加热器；在腔体上端面开有多条相嵌槽组成的流道，流道的一端与盖板一侧的蒸发部件的入口连通，流道的另一端与盖板另一侧的蒸发部件出口连通，多条相嵌的流道的下端设置电加热器，电加热器与多条相嵌槽相垂直，在蒸发部件的入口和出口处分别设置与多条相嵌槽平行的热电偶；2)超声雾化部件包括前盖板、后盖板、压电陶瓷和微孔雾化板；后盖板的小端面设置微孔雾化板并用螺纹与前盖板的一端孔内相贴合，后盖板的大端面设置圆环形压电陶瓷并与前盖板的一端面相贴合，前盖板和后盖板同轴开有流道，微孔雾化板两侧形成雾化腔，前盖板出口通过软管与蒸发部件的入口连通。所述微孔雾化板是在不同直径的圆周上均开有多个微孔，同一圆周上的微孔等分分布；微孔直径为5 50微米；微孔雾化板的厚度为50 100微米。本发明具有的有益效果是本发明引入超声雾化，将液体雾化为微液滴，使液体在进入蒸发腔时，表面积增大，提高传热效率，促进液体蒸发，从而减小蒸发器体积。蒸发腔中的长条形突起结构使内部表面积增大，并在不增加体积的前提下，腔体内流动路径增加，提高了流体在内部的停留时间。增加了温度控制系统，可精确控温，并节省能源。本发明蒸发效率高，流量平稳，可用于化工、医药、机械等领域，在生活中，也可用作蒸汽加湿器。
图1是本发明的结构立体图。图2是本发明的局部剖视图。图3是本发明的微孔雾化板结构图。图4是本发明的蒸发部件腔体及腔体内气液方向图。图5是图4的右视图。图6是图5的E-E剖视图。图中1、后盖板，2、压电陶瓷，3、前盖板，4、微孔雾化板，5、盖板，6、腔体，7、电加热器，8、热电偶，9、入口，10、连接管，11、出口，12、固定架。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明包括蒸发部件和超声雾化部件；超声雾化部件通过固定架安装在蒸发部件的盖板上；其中1)蒸发部件包括腔体6、盖板5、热电偶8和电加热器7 ；在腔体6上端面开有多条相嵌槽组成的流道，流道的一端与盖板5—侧的蒸发部件的入口连通，流道的另一端与盖板5另一侧的蒸发部件出口 11连通，流道的下端设置四个电加热器7，两个为一组对称布置，四个电加热器7与多条相嵌槽相垂直，在蒸发部件的入口和出口 11处分别设置与多条相嵌槽平行的热电偶8。盖板5与腔体6可根据不同材料选择不同的连接方式，比如不锈钢材料可以直接焊接，铝材不易焊接可通过螺栓连接，中间加密封层。电加热器7安装在腔体6中，可根据不同需要，选择功率大小及数量。热电偶8安装在腔体6的进出口附近，测量温度。所述蒸发部件的腔体6，表面积大，流动路径长，可保证蒸发完全。由电加热器7加热，加热功率高，升温快。蒸发部件的入口与出口 11设置热电偶8，以便对温度进行控制，得到设定温度的蒸汽，并节省能源。2)超声雾化部件包括前盖板3、后盖板1、压电陶瓷2和微孔雾化板4 ；后盖板1 的小端面设置微孔雾化板4并用螺纹与前盖板3的一端孔内相贴合，后盖板1的大端面设置圆环形压电陶瓷2并与前盖板3的一端面相贴合，前盖板3和后盖板1同轴开有流道，微孔雾化板4两侧形成雾化腔，前盖板3出口通过软管10与蒸发部件的入口连通。利用超声雾化部件对液体进行雾化。超声雾化可以产生微米级的液滴。所述超声雾化部件通过超声发生器驱动。对于不同的应用场合，可选用不同功率、频率以及材料的超声雾化部件。比如在液体流量较小时，可选用功率小的超声雾化部件；在液体流量较大时，可选用功率大的超声雾化部件；而当要求雾化液滴较小时，可选用频率高的超声雾化部件；当雾化液滴尺寸要求不高时，可选用较低频率的超声雾化部件。如图1所示，超声雾化部件与蒸发部件的连接管10可用耐高温软管，也可根据需要用金属管。超声雾化部件入口 9和蒸发部件出口 11根据前后设备要求选择连接方式。如图3所示，所述的微孔雾化板4是在不同直径的圆周上均开有多个微孔，同一圆周上的微孔等分分布；微孔直径为5 50微米；微孔雾化板4的厚度为50 100微米。对液体进行雾化时，可改变孔的多少来改变雾化量，改变孔的大小来改变雾滴尺寸。如图5所示，腔体内气液的流动如箭头所示，从蒸发部件入口流入，从蒸发部件的出口 11流出。本发明所提出的超声雾化蒸发装置的具体使用方法如下(1)先接通电加热器7对蒸发部件腔体6进行加热，用热电偶8对蒸发部件腔体6 温度进行实时监测。热电偶8采集到的信号输入温度显示控制仪后，可显示当前温度，并输出控制信号，控制电加热器7的通断。(2)待蒸发部件腔体6的温度达到设定值后，开启超声发生器，产生高频振荡电信号，输入到压电陶瓷2，产生高频机械振动，使超声雾化部件产生超声振动，此时，微孔雾化板4也随超声雾化部件振动。(3)在超声雾化部件入口 9处通入一定流量的液体，当液体进入到雾化腔，并与微孔雾化板4接触时，液体被雾化成液雾，并从超声雾化部件与蒸发部件的连接管10进入蒸发部件蒸发。此时，热电偶8及温度控制仪在不断的采集温度信号，并控制电加热器7通断，使蒸发部件腔体6保持在设定温度。 (4)第( 步不断进行直到液体蒸发完毕，关闭超声发生器，电加热器7，蒸发部件空冷到常温。
权利要求
1.一种带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置，其特征在于包括蒸发部件和超声雾化部件；超声雾化部件通过固定架安装在蒸发部件的盖板上；其中1)蒸发部件包括腔体(6)、盖板(5)、热电偶和电加热器；在腔体(6)上端面开有多条相嵌槽组成的流道，流道的一端与盖板( 一侧的蒸发部件的入口连通，流道的另一端与盖板(5)另一侧的蒸发部件出口(11)连通，多条相嵌的流道的下端设置电加热器，电加热器与多条相嵌槽相垂直，在蒸发部件的入口和出口(11)处分别设置与多条相嵌槽平行的热电偶；2)超声雾化部件包括前盖板(3)、后盖板(1)、压电陶瓷( 和微孔雾化板(4)；后盖板(1)的小端面设置微孔雾化板(4)并用螺纹与前盖板C3)的一端孔内相贴合，后盖板(1) 的大端面设置圆环形压电陶瓷( 并与前盖板(3)的一端面相贴合，前盖板C3)和后盖板 (1)同轴开有流道，微孔雾化板(4)两侧形成雾化腔，前盖板(3)出口通过软管(10与蒸发部件的入口连通。
2.根据权利要求1所述的一种带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置，其特征在于 所述的微孔雾化板(4)是在不同直径的圆周上均开有多个微孔，同一圆周上的微孔等分分布；微孔直径为5 50微米；微孔雾化板(4)的厚度为50 100微米。
全文摘要
本发明公开了一种带超声雾化及温度控制的液体蒸发装置。超声雾化部件安装在蒸发部件上；其中蒸发部件在腔体上端面开有相嵌槽组成的流道，流道的一端与蒸发部件的入口连通，流道的另一端与蒸发部件出口连通，流道的下端设置电加热器，在蒸发部件的入口和出口处分别设置热电偶；超声雾化部件后盖板的小端面设置微孔雾化板与前盖板的一端孔内相贴合，后盖板的大端面设置圆环形压电陶瓷并与前盖板的一端面相贴合，前、后盖板开有流道形成雾化腔，前盖板出口与蒸发部件入口连通。本发明引入超声雾化，使液体表面积增大，提高传热效率，促进液体蒸发。蒸发腔中的流道使内部表面积增大流动路径增加，增加了温度控制系统，可精确控温，并节省能源。
文档编号B01D1/30GK102210936SQ20111015135
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者施庆波, 梅德庆, 钱淼, 陈子辰 申请人:浙江大学