CN106556163A - 一种蒸汽发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种蒸汽发生器，包括罐体以及太阳能外热管，罐体的侧壁上开有进液管，在罐体的顶端侧壁上开有两个相互对称的出气管，在两个出气管内壁上转动设置有喷嘴，在喷嘴内壁上安装有多个螺旋凸起，在罐体的内壁上开有与出气管连通的纵向移动槽，在纵向移动槽内通过滚珠滑动设置有导流板，出气管的轴线正对该弯曲的外锥面，太阳能内热管通过法兰盘固定在太阳能外热管内。在水蒸汽排至罐体内后，罐体的顶部设置有中部向下凸起形成倒锥形的导流板，且该倒锥形的外锥面沿其中心线向内弯曲，即该倒锥形的纵截面为倒置的山脊形，导流板为水蒸汽的运动提供一个曲面的路线指引，防止水蒸汽在罐体顶部堆积而导致部分水汽相互融合后自由下降。

Description

一种蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，具体是指一种蒸汽发生器。

背景技术

利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。

在太阳热能在与介质进行热交换后，在通过热机带动发电机发电，但在热能转化过程中，局部介质蒸汽在进入热机前聚集成水滴在导管内堆积，使得热能的传递在导管内出现较大的损失，进而减小热机的发电效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸汽发生器，减小太阳热能在介质发生形态转换以及传递过程中的损失，提高热机的发电效率。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种蒸汽发生器，包括罐体以及太阳能外热管，所述罐体的底部通过导管与太阳能外热管的底部连通，罐体的中部通过导管与太阳能外热管的顶部连通，所述罐体的侧壁上开有进液管，且在罐体的顶端侧壁上开有两个相互对称的出气管，在两个所述出气管内壁上转动设置有喷嘴，且在喷嘴内壁上安装有多个螺旋凸起，在罐体的顶端固定有导流板，所述导流板的中部向下突出形成一个倒锥形，且该倒锥的外锥面沿其中心线向内弯曲，所述出气管的轴线正对该弯曲的外锥面，还包括多个太阳能内热管，所述太阳能内热管通过法兰盘固定在太阳能外热管内。本发明工作时，通过水泵向进液管中注入一定量的原料水，原料水通过导管进入到太阳能内热管中，向太阳能外热管与太阳能内热管之间注满热交换介质，利用太阳能聚集产生的热量开始对热交换介质进行加热，而原料水在由太阳能内热管向罐体内运动过程中，被加热到高温状态下的太阳能内热管直接汽化，形成的水蒸汽被牵引入罐体内，最后由出气管中排至热机中以进行发电，整个过程中原料水至水蒸汽的转变只在太阳能外热管与罐体之间进行，大大优化了设备的空间布局，同时利用太阳能进行热交换达到了生成物以及中间产物的无害排放，符合绿色节能环保的宗旨；并且在罐体内，随着水蒸汽热能的减少，部分水汽会相互融合且在其自身重力因素的作用下下滑至罐体的底部，与泵入的原料水一起重新输送至太阳能外热管中，进而实现原料水的循环利用，同时减小罐体内部压力以降低外部水泵的工作负荷；

其中在水蒸汽排至罐体内后，罐体的顶部设置有中部向下凸起形成倒锥形的导流板，且该倒锥形的外锥面沿其中心线向内弯曲，即该倒锥形的纵截面为倒置的山脊形，即导流板为水蒸汽的运动提供一个曲面的路线指引，加快水蒸汽排出的同时，防止水蒸汽在罐体顶部堆积而导致部分水汽相互融合后自由下降，并且罐体的两侧外壁对称设置两个出气管，而在出气管的内壁上转动设置喷嘴，且喷嘴内壁固定有多个螺旋凸起，蒸汽进入喷嘴后与螺旋凸起相互作用，带动喷嘴自由转动，即增大了蒸汽在出气管内的动能，同时将分散状的蒸汽汇聚成一个蒸汽喷射柱，使其快速注入热机内，可进一步提高水蒸汽的外排效率，提高热机的发电效率；并且在蒸汽进入到罐体内部后，罐体内部的压强逐步升高，而通过出气管的外排可在一定程度上减小罐体内的压力，但随着更多的蒸汽注入，罐体内的压强升高较快使得罐体下端的进液管内的原料水注入的难度加大，即间接增加了外界水泵的工作负荷，本发明在罐体内壁上开设有与出气管连通的纵向移动槽，导流板通过滚珠滑动设置在纵向移动槽内，即当罐体内部压强增大时，导流板可在罐体体积膨胀时受到作用应力垂直上升一定的距离，以缓冲罐体内部的压力；当罐体内压强减小或是蒸汽刚进入到罐体内部时，导流板的初始位置位于刚好将出气管遮挡，防止少量蒸汽在进入热机前的热能流失严重，达不到热机工作发电的要求。

进一步地，还包括调节阀，所述调节阀设置在罐体与太阳能外热管之间的导管上。在太阳能内热管中，热交换介质的放热量与原料水的吸热量需保持一致以实现原料水汽化的最佳效果，然而在实际操作中，原料水的通过量往往超过等量热交换中的热交换介质的放热量，即出现部分原料水未被完全汽化则直接被牵引至罐体内，增加了原料水形态转化的无用功，本发明在罐体与太阳能外热管之间设置调节阀，对原料水在进行热交换前实行间歇性调节排放，进而满足太阳能外热管与太阳能内热管之间的等量热交换，以提高罐体内水蒸汽注入的效率。

进一步地，多个所述太阳能内热管呈环形且阵列分布在法兰盘上。多个太阳能内热管呈环形分布，即使得太阳能内热管与太阳能外热管内的热交换介质充分接触，保证原料水的充分受热，提高太阳能内热管中的水蒸气的生成量。

进一步地，所述出气管的纵截面为直角梯形，且出气管的内径沿其轴线向外递减。经过喷嘴内螺旋凸起的旋转加速，蒸汽柱进入到出气管中，作为优选将出气管的内径设置为沿其轴线向外递减，使得蒸汽柱的运动速度在出气管中进一步加速，避免由喷嘴中流出的蒸汽柱形成雾状后直接与出气管发生大面积的碰撞，降低出气管的磨损。

进一步地，还包括圆形的挡板，所述挡板固定在导流板的底端。在大量蒸汽进入罐体内部后，罐体内因体积膨胀产生的作用力推动导流板上升，导流板上升过程中会因为罐体内体积变化不稳定而导致其上下位移不稳定，即骤升骤降，使得出气管处的蒸汽通过量不稳定，而固定在导流板底端的挡板可对罐体内蒸汽体积变化起到微调的功能，即控制蒸汽与导流板的外锥面的接触面积，将罐体内新增的蒸汽量顺沿其底面排至靠近纵向移动槽处的位置，以防止导流板出现骤升骤降的现象。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明在水蒸汽排至罐体内后，罐体的顶部设置有中部向下凸起形成倒锥形的导流板，且该倒锥形的外锥面沿其中心线向内弯曲，即该倒锥形的纵截面为倒置的山脊形，即导流板为水蒸汽的运动提供一个曲面的路线指引，加快水蒸汽排出的同时，防止水蒸汽在罐体顶部堆积而导致部分水汽相互融合后自由下降，并且罐体的两侧外壁对称设置两个出气管，可进一步提高水蒸汽的外排效率，提高热机的发电效率；

2、本发明在罐体与太阳能外热管之间设置调节阀，对原料水在进行热交换前实行间歇性调节排放，进而满足太阳能外热管与太阳能内热管之间的等量热交换，以提高罐体内水蒸汽注入的效率；

3、本发明中多个太阳能内热管呈环形分布，即使得太阳能内热管与太阳能外热管内的热交换介质充分接触，保证原料水的充分受热，提高太阳能内热管中的水蒸气的生成量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为喷嘴的结构示意图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1-太阳能外热管、2-太阳能内热管、3-导流板、4-出气管、5-罐体、6-进气管、7-调节阀、8-进液管、9-喷嘴、10-螺旋凸起、11-纵向移动槽、12-滚珠、13-挡板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括罐体5以及太阳能外热管1，所述罐体5的底部通过导管与太阳能外热管1的底部连通，罐体5的中部通过导管与太阳能外热管1的顶部连通，所述罐体5的侧壁上开有进液管8，且在罐体5的顶端侧壁上开有两个相互对称的出气管4，在两个所述出气管4内壁上转动设置有喷嘴9，且在喷嘴9内壁上安装有多个螺旋凸起10，在罐体5的顶端固定有导流板3，所述导流板3的中部向下突出形成一个倒锥形，且该倒锥的外锥面沿其中心线向内弯曲，所述出气管4的轴线正对该弯曲的外锥面，还包括多个太阳能内热管2，所述太阳能内热管2通过法兰盘固定在太阳能外热管1内。

本发明工作时，通过水泵向进液管8中注入一定量的原料水，原料水通过导管进入到太阳能内热管2中，向太阳能外热管1与太阳能内热管2之间注满热交换介质，利用太阳能聚集产生的热量开始对热交换介质进行加热，而原料水在由太阳能内热管2向罐体5内运动过程中，被加热到高温状态下的太阳能内热管2直接汽化，形成的水蒸汽被牵引入罐体5内，最后由出气管4中排至热机中以进行发电，整个过程中原料水至水蒸汽的转变只在太阳能外热管1与罐体5之间进行，大大优化了设备的空间布局，同时利用太阳能进行热交换达到了生成物以及中间产物的无害排放，符合绿色节能环保的宗旨；并且在罐体5内，随着水蒸汽热能的减少，部分水汽会相互融合且在其自身重力因素的作用下下滑至罐体5的底部，与泵入的原料水一起重新输送至太阳能外热管1中，进而实现原料水的循环利用，同时减小罐体5内部压力以降低外部水泵的工作负荷；其中在水蒸汽通过进气管6排至罐体5内后，罐体5的顶部设置有中部向下凸起形成倒锥形的导流板3，且该倒锥形的外锥面沿其中心线向内弯曲，即该倒锥形的纵截面为倒置的山脊形，即导流板3为水蒸汽的运动提供一个曲面的路线指引，加快水蒸汽排出的同时，防止水蒸汽在罐体5顶部堆积而导致部分水汽相互融合后自由下降，并且罐体5的两侧外壁对称设置两个出气管4，而在出气管4的内壁上转动设置喷嘴9，且喷嘴9内壁固定有多个螺旋凸起10，蒸汽进入喷嘴9后与螺旋凸起10相互作用，带动喷嘴9自由转动，即增大了蒸汽在出气管4内的动能，同时将分散状的蒸汽汇聚成一个蒸汽喷射柱，使其快速注入热机内，可进一步提高水蒸汽的外排效率，提高热机的发电效率；

并且在蒸汽进入到罐体5内部后，罐体5内部的压强逐步升高，而通过出气管4的外排可在一定程度上减小罐体5内的压力，但随着更多的蒸汽注入，罐体5内的压强升高较快使得罐体5下端的进液管8内的原料水注入的难度加大，即间接增加了外界水泵的工作负荷，本发明在罐体5内壁上开设有与出气管4连通的纵向移动槽11，导流板3通过滚珠12滑动设置在纵向移动槽11内，即当罐体5内部压强增大时，导流板3可在罐体5体积膨胀时受到作用应力垂直上升一定的距离，以缓冲罐体5内部的压力；当罐体5内压强减小或是蒸汽刚进入到罐体5内部时，导流板3的初始位置位于刚好将出气管4遮挡，防止少量蒸汽在进入热机前的热能流失严重，达不到热机工作发电的要求。

还包括调节阀7，所述调节阀7设置在罐体5与太阳能外热管1之间的导管上。在太阳能内热管2中，热交换介质的放热量与原料水的吸热量需保持一致以实现原料水汽化的最佳效果，然而在实际操作中，原料水的通过量往往超过等量热交换中的热交换介质的放热量，即出现部分原料水未被完全汽化则直接被牵引至罐体5内，增加了原料水形态转化的无用功，本发明在罐体5与太阳能外热管1之间设置调节阀7，对原料水在进行热交换前实行间歇性调节排放，进而满足太阳能外热管1与太阳能内热管2之间的等量热交换，以提高罐体5内水蒸汽注入的效率。

作为优选，多个太阳能内热管2呈环形分布，即使得太阳能内热管2与太阳能外热管1内的热交换介质充分接触，保证原料水的充分受热，提高太阳能内热管2中的水蒸气的生成量。

作为优选，经过喷嘴9内螺旋凸起10的旋转加速，蒸汽柱进入到出气管4中，将出气管4的内径设置为沿其轴线向外递减，使得蒸汽柱的运动速度在出气管4中进一步加速，避免由喷嘴9中流出的蒸汽柱形成雾状后直接与出气管4发生大面积的碰撞，降低出气管4的磨损。

还包括圆形的挡板13，所述挡板13固定在导流板3的底端。在大量蒸汽进入罐体5内部后，罐体5内因体积膨胀产生的作用力推动导流板3上升，导流板3上升过程中会因为罐体5内体积变化不稳定而导致其上下位移不稳定，即骤升骤降，使得出气管4处的蒸汽通过量不稳定，而固定在导流板3底端的挡板13可对罐体5内蒸汽体积变化起到微调的功能，即控制蒸汽与导流板3的外锥面的接触面积，将罐体3内新增的蒸汽量顺沿其底面排至靠近纵向移动槽11处的位置，以防止导流板3出现骤升骤降的现象。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蒸汽发生器，包括罐体（5）以及太阳能外热管（1），所述罐体（5）的底部通过导管与太阳能外热管（1）的底部连通，罐体（5）的中部通过导管与太阳能外热管（1）的顶部连通，其特征在于：所述罐体（5）的侧壁上开有进液管（8），且在罐体（5）的顶端侧壁上开有两个相互对称的出气管（4），在两个所述出气管（4）内壁上转动设置有喷嘴（9），且在喷嘴（9）内壁上安装有多个螺旋凸起（10），在罐体（5）的内壁上开有与出气管（4）连通的纵向移动槽（11），在纵向移动槽（11）内通过滚珠（12）滑动设置有导流板（3），所述导流板（3）的中部向下突出形成一个倒锥形，且该倒锥的外锥面沿其中心线向内弯曲，所述出气管（4）的轴线正对该弯曲的外锥面，还包括多个太阳能内热管（2），所述太阳能内热管（2）通过法兰盘固定在太阳能外热管（1）内。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：还包括调节阀（7），所述调节阀（7）设置在罐体（5）与太阳能外热管（1）之间的导管上。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：多个所述太阳能内热管（2）呈环形且阵列分布在法兰盘上。

4.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器，其特征在于：所述出气管（4）的纵截面为直角梯形，且出气管（4）的内径沿其轴线向外递减。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热发电用热机动能生成装置，其特征在于：还包括圆形的挡板（13），所述挡板（13）固定在导流板（3）的底端。