CN110513666B

CN110513666B - 一种太阳能蒸汽发生器

Info

Publication number: CN110513666B
Application number: CN201810731237.5A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Anhui Taiji Computer Co Ltd
Current assignee: Anhui Taiji Computer Co., Ltd
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: CN110513666A

Abstract

本发明提供了一种太阳能蒸汽发生器，包括反射镜和汽包，所述汽包位于反射镜的焦点位置，所述反射镜将太阳能反射给汽包用于加热汽包中的水，汽包内部设置热管，所述热管包括集箱和散热端，所述集箱设置在汽包的底部，所述散热端与集箱连通，所述散热端从集箱上部开始向上延伸，所述散热端内设置分离装置，所述分离装置是片状结构。本发明进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。

Description

一种太阳能蒸汽发生器

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器技术，尤其涉及一种新式结构的热管的蒸汽发生器。

背景技术

热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。

热管技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器获得满意的换热效果，开辟了散热行业新天地。目前热管广泛的应用于各种换热设备，其中包括电力领域，例如电厂的余热利用等。

蒸汽发生器是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为蒸汽的机械设备。蒸汽发生器应用领域广泛，广泛适用于制衣厂，干洗店，饭店，馍店，食堂，餐厅，厂矿，豆制品厂等场所。目前的蒸汽发生器也广泛应用于各种疾病的治疗中，尤其是应用于对肌肉、韧带等因为老化和老损引起的慢性病的治疗，例如CN2167709Y专利，但是目前的现有技术中，例如CN2167709Y专利，因为直接通过加热来产生蒸汽，会导致产生的蒸汽温度过高，而且会导致产生的蒸汽中水分过多，而药物因为是颗粒所以可能会出现沉积在下部，所以喷出的蒸汽中有效成分含量过低，而且温度过高，而且现有技术中智能化程度不高，无法进行有效的智能化操作。

背景技术中，当利用太阳能加热蒸汽发生器，太阳能或者直接加热汽包，或者通过二次换热产生蒸汽，尤其是直接加热汽包，利用汽包内部的对流换热来进行汽包上部和下部的流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体自然对流到上部，换热效率低。

此外，热管在换热中换热流体都是汽水混合物。热管在蒸发过程中，不可避免的会携带液体到蒸汽端内，同时因为冷凝端的放热冷凝，从而使得冷凝端中存在液体，液体也不可避免的与蒸汽混合，从而使得热管内的流体是汽液混合物，汽液混合物存在导致汽体混成一团，与液体之间换热能力下降，大大的影响了换热的效率。

针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的结构的太阳能蒸汽发生器，充分利用热源，降低能耗，提高燃烧效果。

发明内容

针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的热管结构蒸汽发生器，以实现太阳能的充分利用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种太阳能蒸汽发生器，包括反射镜和汽包，所述汽包位于反射镜的焦点位置，所述反射镜将太阳能反射给汽包用于加热汽包中的水，汽包内部设置热管，所述热管包括集箱和散热端，所述集箱设置在汽包的底部，所述散热端与集箱连通，所述散热端从集箱上部开始向上延伸，所述散热端内设置分离装置，所述分离装置是片状结构，所述片状结构在集热管的横截面上设置；所述分离装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边。

作为优选，所述散热端为多根，所述集箱的底部连接在汽包的内壁上。

一种太阳能蒸汽发生器，包括反射镜和汽包，所述汽包位于反射镜的焦点位置，所述反射镜将太阳能反射给汽包用于加热汽包中的水，其特征在于，汽包内部设置热管，所述热管包括集箱和散热端，所述集箱设置在汽包的底部，所述散热端与集箱连通，所述散热端从集箱上部开始向上延伸，所述散热端为多根，所述集箱的底部连接在汽包的内壁上。

作为优选，所述集箱的底部是汽包的内壁。

作为优选，至少两根相邻的热管之间设置连通管。

作为优选，所述汽包和热管是一体化制造。

作为优选，所述集箱的下壁面是汽包的底部的面。

作为优选，所述热管围绕集箱上部壁面中心点环形多层分布。

作为优选，沿着集箱上部壁面中心点设置多层热管，每层热管的轴线与中心点的距离相同，从而形成以集箱上部壁面中心点为圆心的圆弧结构。

作为优选，在水平面投影上，散热端3正方形截面的边长为B2，同一层的相邻的散热端圆心之间的距离为L，散热端的圆心与相邻排的临近的两个散热端圆心构成等腰三角形的顶角为N，同一层所在圆的直径D2，相邻内层的圆的直径D1，则满足下面要求：

Sin(N)＝a-b*S²－c*S,S＝d*B2/(D2-D1)，a,b,c是参数，满足如下要求：

0.846<a<0.848,0.529<b<0.530,0.846<c<0.848；1.128<d<1.129；

作为优选，a＝0.847，b＝0.5292，c＝0.847,d＝1.1286。

0.33<B2/L<0.6。

作为优选，随着B2/L的逐渐变小，a越来越大,b越来越小，c越来越大。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1)本发明对太阳能蒸汽发生器进行了改进，通过在汽包底部设置热管，通过热管传热速度快的特点，快速的将太阳能传递到汽包的上部，提高对太阳能的热传输速度，能够进一步满足热量的吸收能力。

2)本发明提供了一种新式正方形通孔和正八边形通孔相结合的新式结构的分离装置的太阳能集热器，通过正方形和正八边形，使得形成的正方形孔和正八边形孔的边形成的夹角都是大于等于90度，从而使得流体能够充分流过每个孔的每个位置，避免或者减少流体流动的短路。本发明通过新式结构的分离装置将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，提高换热效果。相对于现有技术中的分离装置，进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。

3)本发明通过合理的布局，使得正方形和正八边形通孔分布均匀，从而使得整体上的横街面上的流体分割均匀，避免了现有技术中的环形结构沿着周向的分割不均匀问题。

4)本发明通过正方形孔和正八边形孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的分离装置的大孔和小孔的位置变化，使得分隔效果更好。

5)本发明通过设置分离装置为片状结构，使得分离装置结构简单，成本降低。

6)本发明通过在吸热管高度方向上设置相邻分离装置之间的距离、分离装置的孔的边长、吸热管的管径、管间距等参数大小的规律变化，研究了上述参数的最佳的关系尺寸，从而进一步达到稳流效果，降低噪音，提高换热效果。

7)本发明通过对分离装置各个参数的变化导致的换热规律进行了广泛的研究，在满足流动阻力情况下，实现换热效果的最佳关系式。

8)提供了一种新式结构的太阳能集热器，通过在集热管之间设置衡压管，保证了各个集热管中压力的均匀，流体流量的分配均匀以及流体运动阻力的分配均匀。

附图说明

图1是本发明太阳能蒸汽发生器结构示意图。

图2是本发明蒸汽发生器设置连通管的结构示意图。

图3为本发明热管水平面投影结构示意图。

图4为本发明控制结构示意图。

图5本发明分离装置横截面结构示意图；

图6本发明分离装置另一个横截面结构示意图；

图7是本发明分离装置在集热管内布置示意图；

图8是本发明分离装置在集热管内布置横截面示意图；

图中：1-反光镜，2-汽包，3–热管，4-分离装置，41正方形通孔，42正八边形通孔，43边，5-蒸汽出口,6-连通管，7-中央控制器，8-集箱,9-水进口

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。

如图1-4公开了一种利用热管的太阳能蒸汽发生器，所述蒸汽发生器包括反射镜1和汽包2，所述汽包2位于反射镜1的焦点位置，所述反射镜1将太阳能反射给汽包2用于加热汽包2中的水，所述蒸汽发生器还包括设置在汽包2内的热管，如图1所示，所述热管设置在汽包2内部，所述热管包括集箱8和散热端3，所述集箱8设置在汽包2的底部，所述散热端3与集箱8连通，所述散热端3从集箱8上部壁面开始向上延伸，所述散热端3为多根，所述集箱8的底部连接在汽包2的内壁上。

传统的太阳能蒸汽发生器都是通过太阳光直接照射汽包产生蒸汽，利用汽包内部的对流换热来进行汽包上部和下部的流体对流换热，但是此种情况下需要下部热流体自然对流到上部，换热效率低，本发明通过在汽包底部设置热管，因为热管受热后里面的气体立刻蒸发上升的热管的上部的蒸发端，在上部进行换热，这样热量就快速的传递到汽包上部，可以快速的提高换热效率，提高太阳能的热利用率。

本发明通过在下端设置集箱，将热量先集中在集箱中，然后传递给热管散热端，可以快速将热量传递出去。

作为优选，所述集箱8的底部是汽包2的内壁。这样使得热管和汽包可以作为一个整体，将汽包的内壁作为热管的下端壁面，减少接触热阻，使得整体结构紧凑、

作为优选，所述汽包和热管是一体化制造。

热管中因为吸收太阳能，使得热管出现汽液两相流，从而使得热管内的流体是汽液混合物。因此本发明采取了新的结构，来分割汽相和液相，使得换热加强。

热管内设置分离装置4，所述分离装置4的结构如图5、6所示。所述分离装置4是片状结构，所述片状结构在热管3的横截面上设置；所述分离装置4为正方形和正八边形结构组成，从而形成正方形通孔41和正八边形通孔42。如图5所述正方形通孔41的边长等于正八边形通孔42的边长，所述正方形通孔的四个边43分别是四个不同的正八边形通孔的边43，正八变形通孔的四个互相间隔的边43分别是四个不同的正方形通孔的边43。

本发明采用新式结构的分离装置，具有如下优点：

1)本发明提供了一种新式正方形通孔和正八边形通孔相结合的新式结构的分离装置，通过正方形和正八边形，使得形成的正方形孔和正八边形孔的边形成的夹角都是大于等于90度，从而使得流体能够充分流过每个孔的每个位置，避免或者减少流体流动的短路。本发明通过新式结构的分离装置将两相流体分离成液相和气相，将液相分割成小液团，将气相分割成小气泡，抑制液相的回流，促使气相顺畅流动，起到稳定流量的作用，具有减振降噪的效果，提高换热效果。相对于现有技术中的分离装置，进一步提高稳流效果，强化传热，而且制造简单。

2)本发明通过合理的布局，使得正方形和正八边形通孔分布均匀，从而使得整体上的横街面上的流体分割均匀，避免了现有技术中的环形结构沿着周向的分割不均匀问题。

3)本发明通过正方形孔和正八边形通孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的分离装置的大孔和小孔的位置变化，使得分隔效果更好。

4)本发明通过设置分离装置为片状结构，使得分离装置结构简单，成本降低。

本发明通过设置正方形孔和正八边形分离装置，相当于在换热管内增加了内换热面积，强化了换热，提高了换热效果。

本发明因为将气液两相在换热管的所有横截面位置进行了分割，从而在整个换热管截面上实现气液界面以及气相边界层的分割与冷却壁面的接触面积并增强扰动，大大的降低了噪音和震动，强化了传热。

作为优选，所述分离装置包括两种类型，如图5,6所示，第一种类型是正方形中心分离装置，正方形位于热管或者冷凝管的中心，如图6所示。第二种是正八边形中心分离装置，正八边形位于热管的中心，如图5所示。作为一个优选，上述两种类型的分离装置相邻设置，即相邻设置的分离装置类型不同。即与正方形中心分离装置相邻的是正八边形中心分离装置，与正八边形中心分离装置相邻的是正方形中心分离装置。本发明通过正方形孔和正八边形孔的间隔均匀分布，从而使得大孔和小孔在整体横截面上分布均匀，而且通过相邻的分离装置的大孔和小孔的位置变化，使得通过大孔的流体接下来通过小孔，通过小孔的流体接下来通过大孔，进一步进行分隔，促进汽液的混合，使得分隔和换热效果更好。

作为优选，所述散热端3的横截面是正方形或者圆形。

作为优选，散热端3内设置多个分离装置，沿着散热端3下部向上部方向，分离装置之间的间距不断变小。设距离散热端3的入口的距离为H，相邻分离装置之间的间距为S，S＝F₁(H)，即S是以高度H为变量的函数，S’是S的一次导数，满足如下要求：

S’<0；

主要原因是因为热管内液体不断受热产生蒸汽，在上升过程中，蒸汽不断的越来越多，导致气液两相流中的汽体越来越多，因为汽液两相流中的汽相越来越多，热管内的换热能力会随着汽相增多而相对减弱，震动及其噪音也会随着汽相增加而不断的增加。因此需要设置的相邻分离装置之间的距离越来越短。

通过实验发现，通过上述的设置，既可以最大程度上减少震动和噪音，同时可以提高换热效果。

进一步优选沿着散热端3下部向上部方向，相邻分离装置之间的距离越来越短的幅度不断增加。即S”是S的二次导数，满足如下要求：

S”>0；

通过实验发现，通过如此设置，能够进一步降低7％左右的震动和噪音，同时提高8％左右的换热效果。

作为优选，沿着散热端3下部向上部方向，正方形的边长越来越小。距离热管的下端的距离为H，正方形的边长为C，C＝F₂(H)，C’是C的一次导数，满足如下要求：

C’<0；

进一步优选,沿着散热端3下部向上部方向，正方形的边长越来越小的幅度不断的增加。C”是C的二次导数，满足如下要求：

C”>0。

具体理由参见前面分离装置间距变化。

作为优选，相邻分离装置之间的距离保持不变。

作为优选，所述热管内壁设置缝隙，所述分离装置的外端设置在缝隙内。

作为优选，热管为多段结构焊接而成，多段结构的连接处设置分离装置。

通过分析以及实验得知，分离装置之间的间距不能过大，过大的话导致减震降噪以及分隔的效果不好，同时也不能过小，过小的话导致阻力过大，同理，正方形的边长也不能过大或者过小，也会导致减震降噪的效果不好或者阻力过大，因此本发明通过大量的实验，在优先满足正常的流动阻力(总承压为2.5Mpa以下，或者单根热管的沿程阻力小于等于5Pa/M)的情况下，使得减震降噪达到最优化，整理了各个参数最佳的关系。

作为优选，相邻分离装置之间的距离为M1，正方形通孔的边长为B1，散热端3为正方形截面，散热端3正方形截面的边长为B2，满足如下要求：

M1/B2＝a*Ln(B1/B2)+b

其中a,b是参数，其中1.739<a<1.740,5.00<b<5.10；

11<B2<46mm；

1.9<B1<3.2mm；

18<M1<27mm。

20°<A<60°。

作为优选，30°<A<50°。

进一步优选，随着B1/B2的增加，a越来越小，b越来越大。

作为优选，a＝1.7395，b＝5.05；

作为优选，正方形通孔的边长B1是正方形通孔内边长和外边长的平均值，热管正方形截面的边长B2是热管内边长和外边长的平均值。

作为优选，正方形通孔的外边长等于热管正方形截面的内边长。

进一步优选，随着B1/B2的增加，a越来越小，b越来越大。

作为优选，随着B2的增加，B1也不断增加。但是随着B2的增加，B1不断增加的幅度越来越小。此规律变化是通过大量的数值模拟和实验得到的，通过上述规律的变化，能够进一步提高换热效果，降低噪音。

作为优选，随着B2的增加，M1不断减小。但是随着B2的增加，M1不断减小的幅度越来越小。此规律变化是通过大量的数值模拟和实验得到的，通过上述规律的变化，能够进一步提高换热效果，降低噪音。

通过分析以及实验得知，散热端3的间距也要满足一定要求，例如不能过大或者过小，无论过大或者过小都会导致换热效果不好，而且因为本申请热管内设置了分离装置，因此分离装置也对热管间距有一定要求。因此本发明通过大量的实验，在优先满足正常的流动阻力(总承压为2.5Mpa以下，或者单根热管的沿程阻力小于等于5Pa/M)的情况下，使得减震降噪达到最优化，整理了各个参数最佳的关系。

相邻分离装置之间的距离为M1，正方形的边长为B1，热管为正方形截面，散热端3的边长为B2，相邻散热端3中心之间的间距为M2满足如下要求：

M2/B2＝d*(M1/B2)²+e-f*(M1/B2)³-h*(M1/B2)；

其中d,e,f,h是参数，

1.239<d<1.240,1.544<e<1.545,0.37<f<0.38,0.991<h<0.992；11<B2<46mm；

1.9<B1<3.2mm；

18<M1<27mm。

16<M2<76mm。

相邻热管中心之间的间距为M2是指热管中心线之间的距离。

进一步优选，d＝1.2393,e＝1.5445,f＝0.3722，h＝0.9912；

作为优选，随着M1/B2的增加，d，e,f越来越大，h越来越小。

作为优选，随着B2的增加，M2不断增加，但是随着B2的增加，M2不断增加的幅度越来越小。此规律变化是通过大量的数值模拟和实验得到的，通过上述规律的变化，能够进一步提高换热效果。

作为优选，散热端3长度为800－1200mm之间。进一步优选，1000mm。

作为优选，至少两个相邻的散热端3之间设置连通管6。例如如图2所示，互相靠近的两个散热端3之间设置连通管6。当然，图2仅仅是示意图，虽然只展示了两根热管，但是并不表明只有两根热管。通过设置连通管6，可以避免散热端3之间受热不均匀，实现热管之间的压力均衡，避免不同热管之间的受热不均匀导致的缺陷。

作为优选，从散热端3下部向散热端3上部，相邻连通管6之间的距离不断增加。因为热管在底部吸收太阳能，然后在汽包内放热。随着热管竖直部分流体的向上流动，流体不断的放热，随着流体不断的放热，不同热管内的压力逐渐降低，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡，节约连通管数量，节能材料。

作为优选，从散热端3下部向散热端3上部，相邻连通管6之间的距离不断增加的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。

作为优选，从散热端3下部向散热端3上部，连通管6的直径不断减小。此目的是为了设置保证更大的连通面积，因为随着流体的向上流动，流体不断的放热，随着流体不断的放热，不同热管内的压力越来越小，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。

作为优选，从散热端3下部向散热端3上部，连通管6的直径不断减小的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。

作为优选，汽包的中心位于反射镜的焦点位置。通过汽包中心位于反射镜焦点位置，可以保证汽包全方位加热均匀。

作为优选，所述汽包中设置药液。所述蒸汽发生器是一种药物熏洗治疗功能的蒸汽发生器。

作为优选，汽包包括水进口4和蒸汽出口5，产生的蒸汽直接从蒸汽出口5出去。

作为另一个选择，所述蒸汽发生器还包括药液蒸发箱，所述药液蒸发箱通过管路与汽包3连通，所述药液蒸发箱内设置雾化器，所述药液蒸发箱设置蒸汽出口。

所述的所述汽包内设置药物，所述药物浸泡在水中，使用时，在汽包内通过热管加热水，通过水来加热药物，从而在汽包2内产生药液。产生的药液通过管路进入药液蒸发箱内，并在药液蒸发箱内进行雾化，然后通过蒸汽出口排出。蒸汽出口可以直接对着患者的生病位置排放，用于治疗。

所述的散热端3为多个，沿着集箱上部壁面中心点向外的径向方向，所述散热端3的分布密度越来越小。在数值模拟和实验中发现，沿着汽包底部的中心向外的径向方向，热管的受热量越来越小，而且不同位置的热管的温度也不同，从而造成局部受热不均匀。因为越靠近中心，聚焦的太阳能越多，受热量越来越大，导致换热能力也在增加，因此，本发明通过在汽包底部的不同位置设置散热端3的密度不同，从而使的整体热管温度保持基本相同，从而提高整体的换热效率，节约材料，避免温度不均匀造成的局部损坏，延长散热端3的使用寿命。

作为优选，沿着集箱上部壁面中心点向外的径向方向，所述散热端3的分布密度越来越小的幅度不断的增加。作为散热端3分布密度的变化，本发明进行了大量的数值模拟和实验，从而得到上述的散热端3分布密度的变化规律。通过上述的变化规律，能够节约材料，同时还能够提高9％左右的换热效率。

作为优选，所述每个散热端3的直径和长度都相同。

作为优选，所述的散热端3为多个，沿着集箱上部壁面中心点向外的径向方向，所述散热端3的管径越来越小。具体原因与前面热管分布密度的原因相同。

作为优选，沿着集箱上部壁面中心点向外的径向方向，所述散热端3的管径越来越小的幅度不断的增加。具体原因与前面散热端3分布密度的原因相同。

作为优选，所有散热端3的分布密度和长度都相同。

作为优选，如图3所示，从上部向下观察，或者在水平面投影上，所述散热端3围绕集箱上部壁面中心点环形多层分布。

作为优选，中心点位置设置散热端3，沿着中心点设置多层散热端3，每层散热端3的轴线与中心点的距离相同，从而形成以汽包底部的中心点为圆心的圆弧结构。

作为优选，所述正方形散热端的相对边的中点的连线延伸经过圆心。

通过数值模拟和实验发现，散热端3之间的距离，包括同一直径位置处的距离和相邻层之间的距离不能过小，过小会导致散热端3分布过多，导致每根散热端3的吸热量不足，过大会导致散热端3分布太少，导致散热端3过热，因此本申请通过大量的数值模拟和实验，总结出来散热端3分布的最优化的分布，使得热管既不能吸热量不足，又不能吸热量过大。

如图3所示，所述的集箱上部壁面的直径为D，散热端3正方形截面的边长为B2，同一层的相邻的热管中心轴线的圆弧为N，同一层的相邻的热管圆心之间的距离为L，所述圆弧的圆心是蓄热器的中心轴线，同一层所在圆的直径D2，相邻内层的圆的直径D1，则满足下面要求：

0.846<a<0.848,0.529<b<0.530,0.846<c<0.848；1.128<d<1.129；

作为优选，a＝0.847，b＝0.5292，c＝0.847,d＝1.1286。

作为优选，随着D2/D的逐渐变小，a越来越大,b,c越来越小。

作为优选，0°<N<120°。

作为优选，10°<N<70°。

上述经验公式是通过大量数值模拟和实验得到，而且经过试验验证，误差基本上在3％以内。

作为优选，热管的吸热能力900－1100W，进一步优选为1000W；

D为900－1100毫米，进一步优选为1000毫米。

当然，图3仅仅展示了3层热管，实际上可以多于三层。图3的D2、D1也仅仅是一个举例，实际上可以将中心轴线的热管作为D1所在的层，即D1＝0，将目前的D1作为D2所在的层。

图3仅仅展示了一半，另一半与之对称，就不再详细描述。

作为优选，所述汽包3中设置温度传感器，用于测量汽包3中水的温度。

作为优选，所述的汽包3内设置水位传感器，用于测量汽包内的水位。

作为优选，所述汽包3上部设置压力传感器，用于测量汽包3中压力。

作为优选，所述蒸汽出口5上设置流量传感器，用于测量单位时间产出的蒸汽流量。

作为优选，所述蒸汽出口5上设置温度传感器，用于测量出口的蒸汽温度。

作为优选，所述温度传感器、水位传感器、压力传感器、流量传感器与控制器7数据连接。

作为优选，所述汽包内设置电加热器，避免太阳能不足的情况下用于补充加热。

(一)出口蒸汽温度控制

所述蒸汽出口位置设置温度传感器7，用于测量蒸汽出口的温度；所述温度传感器、电加热器与控制器7数据连接，所述控制器根据温度传感器测量的温度来自动控制电加热装置的加热功率，如果温度传感器测量的温度低于一定的温度，则控制器控制电加热装置启动加热；如果温度传感器测量的温度高于一定的温度，控制器控制电加热装置停止加热。

作为优选，如果温度传感器测量的温度数据低于第一数值，则控制器自动提高电加热装置的加热功率，如果温度传感器测量的温度数据高于第二数值，则控制器自动降低电加热装置的加热功率，所述第二数值大于第一数值。

作为优选，当测量的温度低于第一温度时，电加热装置启动加热，并以第一功率进行加热；当测量的温度低于比第一温度低的第二温度时，电加热装置以高于第一功率的第二功率进行加热；当测量的温度低于比第二温度低的第三温度时，电加热装置以高于第二功率的第三功率进行加热；当测量的温度低于比第三温度低的第四温度时，电加热装置以高于第三功率的第四功率进行加热；当测量的温度低于比第四温度低的第五温度时，电加热装置以高于第四功率的第五功率进行加热。

作为优选，第一温度大于第二温度8-10摄氏度，第二温度大于第三温度8-10摄氏度，第三温度大于第四温度8-10摄氏度，第四温度大于第五温度8-10摄氏度。

作为优选，第一温度大于第二温度9摄氏度，第二温度大于第三温度9摄氏度，第三温度大于第四温度9摄氏度，第四温度大于第五温度9摄氏度。

作为优选，第五功率是第四功率的1.1-1.3倍，第四功率是第三功率的1.1-1.3倍，第三功率是第二功率的1.1-1.3倍，第二功率是第一功率的1.1-1.3倍。

作为优选，第五功率是第四功率的1.1-1.15倍，第四功率是第三功率的1.15-1.2倍，第三功率是第二功率的1.2-1.25倍，第二功率是第一功率的1.25-1.3倍。

通过智能控制电加热器加热功率，从而保证在太阳能不足的情况下输出的蒸汽温度满足需要，可以进一步提高系统的智能化。

(二)热水温度控制

作为优选，所述汽包3中设置温度传感器，用于测量汽包3中水的温度。所述温度传感器、电加热器与控制器7数据连接，所述控制器7根据温度传感器测量的温度来自动控制电加热装置的加热功率，如果温度传感器测量的温度低于一定的温度，则控制器7控制电加热装置启动加热；如果温度传感器测量的温度高于一定的温度，控制器7控制电加热装置停止加热。

所述控制器7根据温度传感器测量的温度来自动控制电加热装置的加热功率。

作为优选，如果温度传感器测量的温度低于一定的温度，则控制器控制电加热装置启动加热。如果温度传感器测量的温度高于一定的温度，例如高于危险的临界温度，则为了避免过热，控制器控制电加热装置停止加热。

作为优选，如果检测温度数据低于第一数值，则控制器7自动提高电加热装置的加热功率，如果测量的温度数据高于第二数值，则控制器7自动降低电加热装置的加热功率，所述第二数值大于第一数值。

作为优选，第一温度大于第二温度4-6摄氏度，第二温度大于第三温度4-6摄氏度，第三温度大于第四温度4-6摄氏度，第四温度大于第五温度4-6摄氏度。

进一步优选，第一温度大于第二温度5.5-6摄氏度，第二温度大于第三温度5-5.5摄氏度，第三温度大于第四温度4.5-5摄氏度，第四温度大于第五温度4-4.5摄氏度。

通过上述温度和功率的优选，尤其是通过差别化的加热功率和温差的设定，可以进一步提高加热效率，节省时间。通过实验发现，能够提高10－15％左右的加热效率。

作为优选，所述温度传感器设置在汽包的底壁上。

作为优选，所述温度传感器为多个，所述控制器依据的温度数据是多个温度传感器测量的温度，来控制蒸汽发生器的运行。

通过智能控制电加热器加热功率，从而保证在太阳能不足的情况下热水温度满足需要，从而进一步保证输出的蒸汽温度满足要求，可以进一步提高系统的智能化。

(三)水位控制

作为优选，所述的汽包3内设置水位传感器，所述水位传感器、水泵与控制器7数据连接，所述控制器7根据测量的汽包3内的水位自动控制水泵的功率。作为优选，如果水位下降，控制器则通过控制提高水泵的功率来增加进入汽包3的水的流量，如果水位过高，则通过降低水泵的功率或者关闭水泵来减少进入汽包3内水流量或者停止向汽包3内供水。

通过上述的设置，一方面避免了水位过低造成的蒸汽产出率过低以及电加热装置的干烧，造成电加热装置的损坏以及产生安全事故，另一方面，避免了因为水位过高而造成的水量过大，实现水位的智能控制。

作为优选，当测量的水位低于第一水位时，控制器7控制水泵以第一功率进行供水；当测量的水位低于比第一水位低的第二水位时，控制器7控制水泵以高于第一功率的第二功率进行供水；当测量的水位低于比第二水位低的第三水位时，控制器7控制水泵以高于第二功率的第三功率进行供水；当测量的水位低于比第三水位低的第四水位时，控制器7控制水泵以高于第三功率的第四功率进行供水；当测量的水位低于比第四水位低的第五水位时，控制器7控制水泵以高于第四功率的第五功率进行供水。

作为优选，第一水位是第二水位的1.1-1.3倍，第二水位是第三水位的1.1-1.3倍，第三水位是第四水位的1.1-1.3倍，第四水位是第五水位的1.1-1.3倍。

作为优选，第一水位是第二水位的1.1-1.15倍，第二水位是第三水位的1.15-1.2倍，第三水位是第四水位的1.2-1.25倍，第四水位是第五水位的1.25-1.3倍。

作为优选，第五功率是第四功率的1.7-1.9倍，第四功率是第三功率的1.6-1.8倍，第三功率是第二功率的1.5-1.7倍，第二功率是第一功率的1.3-1.5倍。

通过上述水位和水泵功率的优选，尤其是通过差别化的水位和水泵功率的设定，可以快速的实现水位的恒定，提高蒸汽产出率，节省时间。通过实验发现，能够提高12－16％左右的蒸汽产出。

通过智能控制水泵的功率，从而保证在水位满足要求，避免过高或者过低，可以进一步提高系统的智能化。

(四)根据水位对加热功率的控制

作为优选，所述的汽包3内设置水位传感器，所述水位传感器、电加热器与控制器7数据连接，所述控制器7根据测量的汽包3内的水位自动控制电加热器的加热功率。作为优选，如果水位过低，控制器则通过控制降低电加热器的功率或者直接关闭电加热器的加热，从而避免因为加热功率过高造成的蒸汽产出过大，造成水位的进一步降低，如果水位过高，则通过增加电加热器的加热功率，提高蒸汽产出，从而降低水位。

通过上述的设置，一方面避免了水位过低造成电加热装置的干烧，造成电加热装置的损坏以及产生安全事故，另一方面，避免了因为水位过高而造成的汽包内的水量过大。

作为优选，当测量的水位低于第一水位时，控制器7控制电加热装置以第一功率进行加热；当测量的水位低于比第一水位低的第二水位时，控制器7控制电加热装置以低于第一功率的第二功率进行加热；当测量的水位低于比第二水位低的第三水位时，控制器7控制电加热装置以低于第二功率的第三功率进行加热；当测量的水位低于比第三水位低的第四水位时，控制器7控制电加热装置以低于第三功率的第四功率进行加热；当测量的水位低于比第四水位低的第五水位时，控制器7控制电加热装置以低于第四功率的第五功率进行加热；当测量的水位低于比第五水位低的第六水位时，控制器7控制电加热装置停止加热。

作为优选，第一功率是第二功率的1.6-1.7倍，第二功率是第三功率的1.5-1.6倍，第三功率是第四功率的1.4-1.5倍，第四功率是第五功率的1.3-1.4倍。

通过上述水位和电加热装置的功率的优选，尤其是通过差别化的水位和电加热装置的功率的设定，可以快速的实现水位的在预定的安全位置，而且水位过高的时候能够保证蒸汽产出率，节省时间。

(五)压力控制

作为优选，所述汽包3上部设置压力传感器，用于测量汽包3中压力。所述压力传感器、电加热装置与控制器7数据连接，所述控制器7根据压力传感器测量的压力来自动控制电加热装置的加热功率。作为优选，如果压力传感器测量的压力低于一定的压力，则控制器7控制电加热装置启动加热。如果压力传感器测量的温度高于上限压力，则为了避免压力过大产生危险，控制器控制电加热装置停止加热。

通过如此设置，可以根据汽包3内的压力来调节加热功率，从而保证在最大化蒸汽产出的情况下，保证蒸汽发生器的安全。

作为优选，如果压力传感器测量的压力低于某一数值，则控制器7控制电加热装置提高加热功率。如果压力传感器测量的温度高于一定数值，则为了避免压力过大产生危险，控制器控制电加热装置降低加热功率。

作为优选，当测量的压力高于第一压力时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低到第一功率进行加热；当测量的压力高于比第一压力高的第二压力时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第一功率低的第二功率进行加热；当测量的压力高于比第二压力高的第三压力时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第二功率低的第三功率进行加热；当测量的压力高于比第三压力高的第四压力时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第三功率高的第四功率进行加热；当测量的压力高于比第四压力高的第五压力时，控制器7停止电加热装置的加热。

作为优选，第四功率是第三功率的0.4-0.6倍，第三功率是第二功率的0.6-0.8倍，第二功率是第一功率的0.7-0.9倍。

进一步优选，作为优选，第四功率是第三功率的0.5倍，第三功率是第二功率的0.7倍，第二功率是第一功率的0.8倍。

所述第五压力就是上限压力。

所述压力传感器设置在汽包的上部位置。

作为优选，所述压力传感器为多个，所述控制器依据的压力数据是多个压力传感器测量的温度，来控制蒸汽发生器的运行。

(六)蒸汽流量控制

作为优选，所述蒸汽出口管路上设置流量传感器，用于测量单位时间产出的蒸汽流量，所述流量传感器、电加热器与控制器7数据连接。所述控制器7根据传感器测量的单位时间产出的蒸汽流量数据来自动控制电加热装置的加热功率。作为优选，如果测量的蒸汽流量低于一定的数值，则控制器7控制电加热装置进行加热或者增加加热功率。如果压力传感器测量的温度高于一定的数值，控制器控制电加热装置降低加热功率或者停止加热。

通过如此设置，可以根据蒸汽发生器产生的蒸汽数量来调节加热功率，保证蒸汽产出数量的恒定，避免数量过大或者过小，造成蒸汽数量不足或者浪费。

作为优选，当测量的流量高于第一流量时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低到第一功率进行加热；当测量的流量高于比第一流量高的第二流量时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第一功率低的第二功率进行加热；当测量的流量高于比第二流量高的第三流量时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第二功率低的第三功率进行加热；当测量的流量高于比第三流量高的第四流量时，控制器7控制电加热装置的加热功率降低至比第三功率高的第四功率进行加热；当测量的流量高于比第四流量高的第五流量时，控制器7停止电加热装置的加热。

进一步优选，第五流量是第四流量的1.1-1.2倍，第四流量是第三流量的1.2-1.3倍，第三流量是第二流量的1.3-1.4倍，第二流量是第一流量的1.4-1.5倍。

通过上述流量和电加热装置的功率的优选，尤其是通过差别化的流量和电加热装置的功率的设定，可以快速的实现流量的恒定，节省时间。

通过如此设置，可以根据蒸汽发生器产生的蒸汽数量来调节电加热量，保证蒸汽产出数量的恒定，避免数量过大或者过小，造成蒸汽数量不足或者浪费，同时可以节约余热能源。

本发明还可以实现根据阀门智能控制蒸汽发生器。

1.实施例一

作为一个改进，所述的汽包3内设置温度传感器，用于测量汽包3内的蒸汽的温度。汽包3的进水管4和蒸汽出口5上分别设置进水阀门和蒸汽阀门，所述温度传感器、进水阀门和蒸汽阀门与中央控制器7数据连接。中央控制器7根据温度传感器测量的温度来控制进水阀门和蒸汽阀门的开闭以及开度的大小。

如果温度传感器测量汽包3内的蒸汽的温度低于下限的数值，则中央控制器7控制进水阀门和蒸汽阀门自动关闭，从而保证汽包3内的蒸汽继续加热升温；如果测量的汽包3内的蒸汽的温度超过上限的数值，则中央控制器7控制进水阀门和蒸汽阀门自动打开。通过上述措施，能够而保证汽包3输出的蒸汽的温度保持一定温度，从而能够达到可以利用的温度。

作为优选，所述的汽包3内设置多个温度传感器，通过多个温度传感器来测量蒸汽的温度。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器测量的蒸汽的温度的平均值来控制进水阀门和蒸汽阀门的开闭。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器测量的蒸汽的温度的最高值来控制进水阀门和蒸汽阀门的开闭。通过采取最高值，能够避免汽包3内的蒸汽的温度过高产生危险。

作为优选，所述的至少一个温度传感器设置在汽包3内靠近蒸汽出口的位置。

2.实施例二

作为一个改进，所述的中央控制器7通过控制进水阀门和蒸汽阀门的开度的大小来保证汽包内的出水温度达到恒定值。即通过调节进入汽包3和离开汽包3的说的流量来调整汽包3的蒸汽出口的蒸汽的温度。

所述汽包蒸汽出口5上设置出口管温度传感器，所述出口温度传感器与中央控制器7数据连接，中央控制器7根据温度传感器测量的温度来控制进水阀门和蒸汽阀门的开闭以及开度的大小。

如果温度传感器测量的出口管的蒸汽的温度低于下限的数值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度增加，降低进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水减少，使得离开汽包3内的蒸汽增加，从而使得汽包3内的水量减少。通过水量的减少来提高汽包3内蒸汽的温度，从而提高汽包3的出口温度。相反，温度传感器测量的出口管的水的温度高于上限的数值，则中央控制器7控制阀门20的开度减少，增加进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水增加，使得离开汽包3内的蒸汽减少，从而使得汽包3内的水量增加。通过水量的增加来降低汽包3内水的温度，从而降低汽包3的出口温度。通过上述措施，能够而保证汽包3输出的蒸汽的温度保持在一定范围内，从而能够达到可以利用的温度。

作为优选，所述的蒸汽出口5设置多个温度传感器，通过多个温度传感器来测量汽包出水管的水的温度。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器19测量的水的温度的平均值来控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度的大小。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器19测量的水的温度的最高值来控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度。通过采取最高值，能够保证汽包的安全性。

作为优选，所述的至少一个温度传感器设置在蒸汽出口5靠近汽包3的位置。

作为优选，上限数值减去下限数值为5－10摄氏度，优选为6－8摄氏度。

3.实施例三

作为实施例二的进一步改进，通过测量汽包3内水的温度来控制蒸汽阀门、进水管阀门的开闭。

如果温度传感器19测量的汽包3的水的温度低于下限的数值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度增加，降低进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水减少，使得离开汽包3内的蒸汽增加，从而使得汽包3内的水量减少。通过水量的减少来提高汽包3内水的温度，从而提高汽包3的出口温度。相反，温度传感器测量的汽包3内的水的温度高于上限的数值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度减少，增加进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水增加，使得离开汽包3内的蒸汽减少，从而使得汽包3内的水量增加。通过水量的增加来降低汽包3内水的温度，从而降低汽包3的出口温度。通过上述措施，能够而保证汽包3内的水的温度保持在一定范围内，从而保证蒸汽能够达到可以利用的温度。

作为优选，所述的汽包3内设置多个温度传感器，通过多个温度传感器来测量水的温度。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器测量的水的温度的平均值来控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度。

作为优选，中央控制器7通过多个温度传感器测量的水的温度的最低值来控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度。通过采取最低值，能够保证汽包3内的所有位置的水的温度都能够达到可以利用的温度。

作为优选，上限数值减去下限数值为8－13摄氏度，优选为9－11摄氏度。

作为优选，所述温度传感器设置在汽包的底部。

4.实施例四

作为一个改进，所述的汽包3内设置水位计，所述水位计和中央控制器7数据连接。中央控制器监控水位的高度从而控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度的大小。

通过监控水位的高度，避免汽包内的水位过低，从而造成热管3放热端无法散热，造成热管损害，同时避免汽包3内的水位过高，从而造成汽包内压力过大，尤其是在加热沸腾的情况下。

如果水位计测量的汽包3的水位高于上限的数值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度增加，降低进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水减少，使得离开汽包3内的蒸汽增加，从而使得汽包3内的水量减少。通过水量的减少来降低汽包3内水的水位。相反，水位计测量的汽包3内的水位低于下限的数值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度减少，增加进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水增加，使得离开汽包3内的蒸汽减少，从而使得汽包3内的水量增加。

作为优选，水位的上限数值为汽包容积的40％-45％所在的高度，优选为43％。

作为优选，水位的下限数值为集热管1放热端10伸入汽包内的高度。从而保证汽包中的水全面覆盖放热端。

5.实施例五

实施例五是对实施例一、实施例四结合的改进。

如果温度传感器测量汽包3内的水的温度低于下限的数值，此时中央控制器7根据监控的水位计测量的水位来自动控制蒸汽阀门、进水管阀门的开闭，具体措施如下：

中央控制器7监控的水位计测量的水位高于下限值而且低于上限值，则中央控制器7控制进蒸汽阀门、进水管阀门自动关闭，从而保证汽包3内的水继续加热升温；

中央控制器7监控的水位计测量的水位低于下限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门自动关闭，进水管阀门继续打开，从而保证水继续流入汽包3内，当中央控制器7监控的水位计测量的水位等于或者高于下限值，则中央控制器7控制进水管阀门自动关闭；

中央控制器7监控的水位计测量的水位高于上限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门继续打开，进水管阀门自动关闭，从而保证水继续流出汽包3，当中央控制器7监控的水位计测量的水位等于或者低于上限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门自动关闭。

其余的特征与实施例一、实施例五相同，就不再一一描述。

6.实施例六

实施例六是对实施例二、实施例四结合的改进。

如果温度传感器测量的出口管的水的温度低于下限的数值，中央控制器7根据监控的水位计测量的水位来自动控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度，具体措施如下：

中央控制器7监控的水位计测量的水位低于上限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度增加，降低进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水减少，使得离开汽包3内的水增加，从而使得汽包3内的水量减少，如果汽包3内的水位降低至下限值或者接近下限值，则中央控制器控制蒸汽阀门、进水管阀门关闭；

中央控制器7监控的水位计测量的水位低于下限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门关闭，同时发出警报；此时表明目前无法实现需要的水温，原因可能是光照强度不够或者其他原因，以提醒操作者注意。

如果温度传感器测量的出口管的水的温度高于上限的数值，中央控制器7根据监控的水位计测量的水位来自动控制蒸汽阀门、进水管阀门的开度，具体措施如下：

中央控制器7监控的水位计测量的水位低于上限值，则中央控制器7控制蒸汽阀门的开度减小，增加进水管阀门的开度，从而使得进入汽包3内的水增加，使得离开汽包3内的水减少，从而使得汽包3内的水量增加；如果汽包3内的水位增加至上限值或者接近上限值，则中央控制器控制蒸汽阀门、进水管阀门关闭；

中央控制器7监控的水位计测量的水位高于上限值，则中央控制器7控制进水管阀门关闭，同时发出警报；此时表明目前无法实现需要的水温，原因可能是设置水温过低或者其他原因，以提醒操作者注意。

其余的特征与实施例一、实施例五相同，就不再一一描述。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种太阳能蒸汽发生器，包括反射镜和汽包，所述汽包位于反射镜的焦点位置，所述反射镜将太阳能反射给汽包用于加热汽包中的水，汽包内部设置热管，所述热管包括集箱和散热端，所述集箱设置在汽包的底部，所述散热端与集箱连通，所述散热端从集箱上部开始向上延伸，所述散热端内设置分离装置，所述分离装置是片状结构，所述片状结构在集热管的横截面上设置；所述分离装置为正方形通孔和正八边形通孔组成，所述正方形通孔的边长等于正八边形通孔的边长，所述正方形通孔的四个边分别是四个不同的正八边形通孔的边，正八边形通孔的四个互相间隔的边分别是四个不同的正方形通孔的边。

2.如权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述散热端为多根，所述集箱的底部连接在汽包的内壁上。

3.如权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述集箱的底部是汽包的内壁。

4.如权利要求1所述的太阳能蒸汽发生器，其特征在于，散热端的横截面是正方形。